低Ｋ电介质和金属工艺集成的方法技术

一种在使用包括低ｋ电介质和金属的波纹结构的电子设备上形成金属化层的集成工艺。根据本发明专利技术的一个实施方式，集成工艺包括使低ｋ电介质结构中的填充金属平坦化、在低ｋ电介质上产生保护层、接着清洁填充金属表面。本发明专利技术的另一个实施方式还包括了保护诸如碳掺杂氧化硅等低ｋ电介质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求美国专利申请S/N 60/976,431，文案号XCR-008的优先权，名为“低K电介质和金属工艺集成的方法”，专利技术人为YezdiN.DORDI和Arthur M.HOWALD，于2007年9月29日提请。于2007年9月29日提请的美国专利申请S/N 60/976,431，在此完整引入作为参考。
本专利技术涉及电子设备的制造，例如在金属化层中使用低K电介质的集成电路的制造；更具体地来说，本专利技术涉及制造集成电路中的低k介质工艺集成。
技术介绍
电子设备的高性能要求及其复杂性为电子设备的制造带来挑战。这种设备的制造，可能需要数以百计的各种类型的工艺步骤。为达到各步骤的结果，许多步骤的实施偏差都很严格。经常地，在一个步骤所需要的条件对其前或后步骤有着不利的影响时，各步骤之间经常会产生不良影响。由于这种复杂性，往往很难确定某个工艺集成问题的原因。在确定某个整合工艺问题的原因后，还面临着找到一个解决方法的艰巨任务。为制造高性能的电子设备，以实现高产、低成本，一旦发现工艺集成问题，必须解决。
技术实现思路
本专利技术涉及电子设备的金属化。本专利技术寻求解决一个或多个制造电子器件(如采用集成电路制造半导体设备)的工艺集成问题的方法。本专利技术的一方面涉及处理具有低k电介质的晶片的方法，该低k电介质图案化有填充金属填充的金属化结构。依照本专利技术的实施方式，该方法包括平面化填充金属以形成金属化。该方法还包括平面化填充金属后在低k电介质上形成保护层。在生成保护层后，该方法包括清洁该填充金属表面。本专利技术的另一个实施方式包括保护低k电介质例如碳掺杂氧化硅的方法。需要理解的是，该专利技术并不仅限于下列说明中所列或附图中所示的构造。该专利技术能进行其它展示，通过多种途径被加以应用。此外，应该知道，这里所用到的措辞和术语均为了描述，不应被视为限制。因此，对本领域的技术人员应该知道，该文中的基础概念可随时用于本专利技术执行方面的结构设计、方法和系统中。因此，必须承认权利要求应视为包括等同构造，只要它们未背离本专利技术的精神和范围。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的工艺流程图。-->具体实施方式本专利技术涉及到使用导电金属和低k电介质用于集成电路等电子设备的互连金属化。更具体地说，本专利技术涉及用于如集成电路等电子设备的互连金属化层的制造方法，该金属化层包含如铜等金属和如碳掺杂氧化硅等低K电介质。本专利技术的一些操作实例将在下面进行讨论，主要是在半导体晶片(如用于制造集成电路的硅晶片)工艺的背景下加以讨论。集成电路的金属化层包括形成波纹或双波纹的低k电介质结构的铜质金属线。低k电介质是如碳掺杂氧化硅(SIOC:H)的材料。但是，应该明白，本专利技术可用于其它半导体器件、铜之外的其它金属、硅之外的其它半导体晶片。现在关于图1，依照本专利技术的一个实施方式，图1表示了一种方法流程图20。流程图20显示了一种处理具有低k电介质的晶片的方法，该低k电介质图案化有填充金属填充的波纹或双波纹金属化结构。该方法包括平面化填充金属25、在低k电介质30上生成保护层并清洁填充金属表面35。作为一个选择，流程图20也可包括在填充金属40上生成顶盖层40或一个或多个其它处理晶片的后续工艺。依照本专利技术的一个实施方式，平坦化填充金属25是通过如化学机械平面化的工艺实现的。化学机械平面化是一个众所周知的用于半导体设备制造的工艺。一般来说，填充金属的化学机械平面化工艺包含在填充金属表面使用抛光垫和抛光浆，在抛光垫和填充金属表面之间建立相对运动。抛光垫、抛光浆和填充金属表面之间的物理化学相互作用导致填充金属被除去，直到为低k电介质和填充金属形成基本光滑表面。铜是本专利技术实施方式中优选的填充金属。带有低k电介质的铜的应用已成为电子设备金属化层常用的材料组合。许多化学机械平面化工艺都在文献中被记载用于波纹和双波纹低k电介质和铜金属化层。可采用多种方法在低k电介质30上生成保护层。依照本专利技术的一个优选实施方式，低k电介质上生成保护层是通过在有效生成保护层的条件下将低k电介质暴露于等离子体而生成。可选地，本专利技术的实施方式中生成等离子体的方法可选择自、但不仅限于，电容耦合等离子体、电感耦合等离子体和微波产生等离子体。本专利技术的一些实施方式中，在低k电介质上生成保护层的时候，晶片可以电接地。本专利技术的优选实施方式中，在低k电介质上生成保护层的时候，晶片电偏置。该专利技术的专利技术人发现，作为本专利技术的一些实施方式中，如变压器耦合等离子体(TCPTM，一个位于加利福尼亚州弗里蒙特的Lam研究公司的商标)的电感耦合等离子体，基本上不对晶片进行加热，而对晶片施加电偏置，在低k电介质上生成一个更优保护层。使用这种新工艺生成保护层是有益的，因为保护层可以基本上不用加热晶片、基本上在室温下生成。此外，保护层可在短时内，一般在几秒内生成。由于生成保护层而对低k电介质造成的损害也低。这些好处特别适合化学机械平面化工艺的后续工艺。这意味着，低k电介质在化学机械平面化之后、清洁填充金属表面35之前受到保护。对本专利技术的一些实施方式，运用等离子体工艺来清洁填充金属表面35，如使用含氧等离子体生成化学物质来清理填充金属表面的污物。清洁填充金属表面35还可以运用另一种等离子体工艺，如使用一种含氢等离子体生成化学物质来清理填充金属表面的氧化物等污物。作为本专利技术的一些实施方式的可选方式，选择用与清洁填充金属表面35相同的加工室来在低k电介质30上生成保护层。具体来讲这一实施方式，工艺步骤包括平面化填-->充金属、在低k电介质上形成保护层和清洁填充金属表面。所有清洁填充金属方法固有的结果是，如果低k电介质上存在污物的话，那么低k电介质表面也被清洁。依照本专利技术的一个实施是方式，在200毫米(mm)直径的晶片上的低K电介质上生成保护层通过将低K电介质暴露于电感耦合等离子体中，所采用的工艺条件包括：氦气200标准立方厘米每分钟(sccm)、气压20毫托、13.56兆赫兹(MHz)的250瓦特(W)的电感耦合射频(RF)电力、13.56兆赫的50W RF偏置电力、持续时间15秒、晶片持有物温度20℃。对于直径300毫米晶片，电感耦合电力可设定为约250W，偏置RF电力增加至约100瓦。文献中可以查到电感耦合等离子体及形成电感耦合等离子体的合适的设备的信息。例如，参见共有美国专利6,048,798和美国专利6,155,199；这些专利的内容被完整引入作为参考。本专利技术的优选实施方式中的其它选项包括但不限于以下：如通过分子态氮形成的氮等离子体可用于在低k电介质上生成保护层；然后填充金属表面可以先后通过含氧等离子体和含氢等离子体进行清洁。氩等离子体可用于在低k电介质上生成保护层；填充金属表面可以先后通过含氧等离子体和含氢等离子体进行清洁。氖等离子体可用于在低k电介质上生成保护层；填充金属表面可以先后通过含氧等离子体和含氢等离子体进行清洁。氦等离子体可用于在低k电介质上生成保护层；填充金属表面可以先后通过含氧等离子体和含氢等离子体进行清洁。可选地，也可以选择先使用含氢等离子体，再使用含氧等离子体。或者，氢等离子体和氧等离子体可作为下游等离子体工艺进行，在晶片远方生成等离子体，等离子体中化学物质流向加工室暴露于晶片。本专利技术的另一实施方式包括在电子设备工艺中对低k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理具有低Ｋ电介质的晶片的方法，该低Ｋ电介质图案化有填充金属填充的波纹或双波纹金属化结构，该方法包括：平面化该填充金属；在该低Ｋ电介质上生成保护层；和清洁该填充金属的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-29 60/976,431;US 2008-9-17 12/212,6111.一种处理具有低K电介质的晶片的方法，该低K电介质图案化有填充金属填充的波纹或双波纹金属化结构，该方法包括：平面化该填充金属；在该低K电介质上生成保护层；和清洁该填充金属的表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中平面化该填充金属通过化学机械平坦化完成。3.根据权利要求1所述的方法，其中该填充金属包含铜。4.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层通过将该低K电介质暴露于在有效生成保护层的条件下操作的等离子体来完成。5.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层通过在工艺条件下将该低K电介质暴露于电感耦合式等离子体来完成，该工艺条件包括气流从50到500sccm，气压从10到80mTorr，RF电源从100到1000w，偏置RF电力从20到100w，晶片温度从0℃到80℃，等离子体暴露时间从5到30秒，且所有的数值和子区域都包含在其中。6.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层通过将该低K电介质暴露于带有电偏置的电感耦合式等离子体来完成。7.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层通过将该低K电介质暴露于电感耦合式等离子体来完成。8.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层使用N2等离子体来完成且清洁该填充金属的表面使用含有氧的等离子体和含有氢的等离子体来完成。9.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层使用含氩的等离子体来完成且清洁该填充金属的表面使用含氧的等离子体和含氢的等离子体来完成。10.根据权利要求1所述的方法，其中在低K电介质上生成保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶迪N道尔迪，阿瑟霍M霍瓦德，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]