鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本文提供了一種或多種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)或系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，在第一蝕刻終止層(ESL)和ESL密封區(qū)域之間形成間隙。例如，通過去除氧化物區(qū)域之上的低k(LK)介電區(qū)域的一部分和去除氧化物區(qū)域來形成間隙。在一些實(shí)施例中，至少因?yàn)檠趸飬^(qū)域增強(qiáng)了LK介電區(qū)域底部的底部蝕刻速率，使得LK介電區(qū)域之下的氧化物區(qū)域有助于LK介電區(qū)域的去除，從而底部蝕刻速率與LK介電區(qū)域側(cè)壁的側(cè)壁蝕刻速率相似。以這種方式，例如提供了與更干凈的間隙有關(guān)的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)。
【專利說明】鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來說涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]總的來說，傳統(tǒng)鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)與間隙(諸如介電區(qū)域中的間隙)相關(guān)聯(lián)。通常通過蝕刻介電區(qū)域的一部分來形成間隙。然而，諸如介電區(qū)域底部的底部蝕刻速率的第一蝕刻速率常常與諸如介電區(qū)域側(cè)壁的側(cè)壁蝕刻速率的第二蝕刻速率不同。因此，例如至少因?yàn)榻殡妳^(qū)域的不同蝕刻速率而導(dǎo)致間隙內(nèi)的殘留電介質(zhì)，所以傳統(tǒng)的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的間隙常常具有不期望的輪廓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，包括:第一蝕刻終止層(ESL);氧化物區(qū)域，位于第一 ESL之上；低k(LK)介電區(qū)域，位于氧化物區(qū)域之上；第二ESL,位于LK介電區(qū)域之上；第一 ESL密封區(qū)域，位于第二 ESL之上；第二 ESL密封區(qū)域，與第二ESL齊平；間隙,位于第一ESL和第二ESL密封區(qū)域之間；第一金屬線,位于間隙的第一偵牝第一金屬線形成在第二 ESL或第二 ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方，第一金屬線被形成為穿過第一 ESL ;以及第二金屬線，位于間隙的第二側(cè)，第二金屬線形成在第二 ESL或第二 ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方，第二金屬線被形成為穿過第一 ESL。
[0004]優(yōu)選地，第一 ESL密封區(qū)域連接至第二 ESL密封區(qū)域。
[0005]優(yōu)選地，第一 ESL包括介電材料。
[0006]優(yōu)選地，第二 ESL包括介電材料。
[0007]優(yōu)選地，LK介電區(qū)域包括小于5的介電常數(shù)。
[0008]優(yōu)選地，第一金屬線包括銅。
[0009]優(yōu)選地，第二金屬線包括銅。
[0010]優(yōu)選地，間隙包括氣體。
[0011]優(yōu)選地，該鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)包括形成在第二 ESL密封區(qū)域下方且穿過第一 ESL的第
三金屬線。
[0012]優(yōu)選地，第三金屬線被配置為通過間隙形成第一間隙和第二間隙。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成第一蝕刻終止層(ESL);在第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域；在氧化物區(qū)域之上形成低k (LK)介電區(qū)域；形成穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第一金屬線；形成穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第二金屬線；在第一金屬線、第二金屬線或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)上方形成第二 ESL ;在以下位置的至少一個(gè)中去除第二ESL的至少一部分:第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)的上方或者第一金屬線和第二金屬線之間；通過去除以下部件中的至少一個(gè)來形成間隙:第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分、或者第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分；以及在第二 ESL、第一金屬線、第二金屬線或間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
[0014]優(yōu)選地，形成第一金屬線包括對LK介電區(qū)域或第一金屬線中的至少一個(gè)執(zhí)行化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)。
[0015]優(yōu)選地，形成第二金屬線包括對LK介電區(qū)域或第二金屬線中的至少一個(gè)執(zhí)行化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)。
[0016]優(yōu)選地，該方法包括基于光刻膠(PR)圖案化去除第二 ESL的至少一部分。
[0017]優(yōu)選地，該方法包括由銅形成第一金屬線。
[0018]優(yōu)選地，該方法包括由銅形成第二金屬線。
[0019]優(yōu)選地，該方法包括由介電材料形成第一 ESL。
[0020]優(yōu)選地，該方法包括由介電材料形成第二 ESL。
[0021]優(yōu)選地，該方法包括在第一金屬線和第二金屬線之間形成第三金屬線。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成第一蝕刻終止層(ESL);在第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域；在氧化物區(qū)域之上形成低k (LK)介電區(qū)域；在LK介電區(qū)域之上形成硬掩模(HM)區(qū)域；圖案化HM區(qū)域；基于圖案化的HM區(qū)域蝕刻第一溝槽、第二溝槽或接觸間隔中的至少一個(gè):第一溝槽被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)；第二溝槽被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)；或者接觸間隔被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域、LK介電區(qū)域或者一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)；通過用金屬填充第一溝槽來形成第一金屬線；通過用金屬填充第二溝槽來形成第二金屬線；通過用金屬填充接觸間隔來形成通孔；在第一金屬線、第二金屬線、通孔或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方形成第二 ESL;在以下位置的至少一個(gè)中去除第二 ESL的至少一部分:第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)的上方或者第一金屬線和第二金屬線之間；通過去除以下部件中的至少一個(gè)來形成間隙:第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分或者第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分；以及在第二 ESL、第一金屬線、第二金屬線、通孔或間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]當(dāng)參照附圖閱讀時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)描述理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)當(dāng)理解，圖中各元件、結(jié)構(gòu)等等無需按比例繪制。例如，因此，為了清楚地討論，可以任意增大或減小元件或結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0024]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0025]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0026]圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0027]圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0028]圖4A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0029]圖4B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0030]圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0031]圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；[0032]圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖；
[0033]圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例在形成期間的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0034]圖7A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0035]圖7B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0036]圖8A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0037]圖SB是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0038]圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0039]圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的示例性方法的流程圖；以及
[0040]圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的示例性方法的流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0041]現(xiàn)在參照附圖描述所要求的主題，其中，圖中類似的參考標(biāo)號通常用于表示類似的元件。在以下的描述中，為了說明，為了提供對所要求的主題的全面理解提出了許多具體的詳述。然而，很顯然，所要求的主題可在沒有這些具體詳述時(shí)實(shí)施。在其他情況下，為了利于說明所要求主題以框圖形式示出結(jié)構(gòu)和器件。
[0042]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的‘層，可以想到是區(qū)域，但不一定包括均勻的厚度。例如，層是諸如包括任意邊界的面積的區(qū)域。再如，層是包括至少一些厚度變化的區(qū)域。
[0043]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100的截面圖。在一些實(shí)施例中，圖1的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100包括第一蝕刻終止層(ESL) 102。在一些實(shí)施例中，氧化物區(qū)域104位于第一 ESL 102的至少一部分之上。此外，低k(LK)介電區(qū)域106位于氧化物區(qū)域104之上。在一些實(shí)施例中，第二 ESL 108位于LK介電區(qū)域106之上。例如，第二 ESL 108是金屬擴(kuò)散勢壘。在一些實(shí)施例中，例如通過沉積來形成第二 ESL 108。在一些實(shí)施例中，第一ESL密封區(qū)域IlOA位于第二 ESL 108之上。此外，第二 ESL密封區(qū)域IlOB與第二 ESL108齊平。在一些實(shí)施例中，第二 ESL密封區(qū)域IlOB包括與第二 ESL108不同的高度，但第二ESL密封區(qū)域IIOB和第二 ESL 108相對于LK介電區(qū)域106的頂部齊平。在一些實(shí)施例中，第一 ESL密封區(qū)域IlOA的至少一部分位于第二 ESL密封區(qū)域IlOB的至少一部分之上。例如，第一 ESL密封區(qū)域IlOA連接至第二 ESL密封區(qū)域110B。在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域110是連續(xù)區(qū)域并且包括第一 ESL密封區(qū)域IlOA和第二 ESL密封區(qū)域110B。
[0044]在一些實(shí)施例中，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100包括在第一 ESL102和第二 ESL密封區(qū)域IIOB之間的間隙130。例如，通過去除間隙130中的LK介電材料來形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100的間隙130。在一些實(shí)施例中，間隙130中的LK介電材料位于間隙內(nèi)的氧化物區(qū)域(未示出)之上。例如，至少因?yàn)樵陂g隙130形成期間去除了間隙內(nèi)的氧化物區(qū)域而未示出氧化物區(qū)域。因此，與間隙130有關(guān)的這個(gè)氧化物區(qū)域(未示出)有助于去除間隙130內(nèi)的LK介電材料，這是至少因?yàn)檠趸飬^(qū)域提高了與LK介電材料有關(guān)的蝕刻速率。例如，沿著諸如第一金屬線122的側(cè)壁的介電材料與側(cè)壁蝕刻速率有關(guān)。此外，沿著底部(諸如沿著第一 ESL102)的介電材料與底部蝕刻速率有關(guān)。通常，側(cè)壁蝕刻速率與底部蝕刻速率不同。然而，間隙內(nèi)的氧化物區(qū)域(未示出)能夠使底部蝕刻速率與側(cè)壁蝕刻速率相似。例如，與具有未處理的蝕刻速率的未經(jīng)處理的LK介電材料相比，經(jīng)過處理的LK介電材料通常具有更快的蝕刻速率(諸如處理的蝕刻速率)，因此使得經(jīng)過處理的LK介電材料比未經(jīng)處理的LK介電材料更容易被去除。例如，側(cè)壁蝕刻速率與處理的LK蝕刻速率有關(guān)。因此，至少因?yàn)殚g隙的氧化物區(qū)域能夠使底部蝕刻速率與更快的、處理的LK蝕刻速率相似，所以間隙130的氧化物區(qū)域減少了與間隙130有關(guān)的LK介電殘留物。因此，間隙內(nèi)的氧化物區(qū)(未示出)能夠使間隙底部內(nèi)的LK介電材料(未示出)以更快的速率被去除，諸如與針對間隙130側(cè)壁的LK介電材料的側(cè)壁蝕刻速率相似的速率。以這種方式，去除間隙130的LK介電材料來以高效的方式形成間隙130。
[0045]在一些實(shí)施例中，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100包括第一金屬線122和第二金屬線124。例如，第一金屬線122或第二金屬線124中的至少一個(gè)形成在第二ESL 108或第二ESL密封區(qū)域IlOB中的至少一個(gè)下方。此外，例如穿過第一 ESL 102形成第一金屬線122或第二金屬線124中的至少一個(gè)。應(yīng)當(dāng)理解，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100的間隙130將LK介電區(qū)域106分成位于間隙130的一側(cè)上的第一 LK介電區(qū)域和位于間隙130的另一側(cè)上的第二 LK介電區(qū)域。類似地，間隙130將氧化物區(qū)域104分成位于間隙130的一側(cè)上的第一氧化物區(qū)域和位于間隙130的另一側(cè)上的第二氧化物區(qū)域。然而，應(yīng)當(dāng)理解，LK介電區(qū)域106包括第一 LK介電區(qū)域和第二 LK介電區(qū)域。類似地，氧化物區(qū)域104包括第一氧化物區(qū)域和第二氧化物區(qū)域。因此，應(yīng)當(dāng)理解，例如區(qū)域或?qū)硬灰欢ㄟB續(xù)或齊平。在一些實(shí)施例中，第一金屬線122、第二金屬線124或間隙130中的至少一個(gè)在第一 ESL 102、氧化物區(qū)域104或LK介電區(qū)域106中的至少一個(gè)中形成中斷。類似地，在一些實(shí)施例中，第二 ESL 108不連續(xù)。此外，在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域110不齊平。例如，至少因?yàn)榈谝?ESL密封區(qū)域IlOA位于第二ESL密封區(qū)域IlOB之上而使ESL密封區(qū)域110不齊平。
[0046]在一些實(shí)施例中，第一 ESL 102或第二 ESL 108中的至少一個(gè)包括介電材料。此夕卜，在一些實(shí)施例中，與LK介電區(qū)域106有關(guān)的介電常數(shù)小于5。在一些實(shí)施例中，第一金屬線122或第二金屬線124中的至少一個(gè)包括銅。在一些實(shí)施例中，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100的間隙130包括氣體間隙。例如，氣體間隙與介電常數(shù)=I有關(guān)。此外，相對于例如與介電常數(shù)大于I有關(guān)的間隙130，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)100的氣體間隙有助于提高RC性能。然而，可以想到除氣體以外的間隙材料。在一些實(shí)施例中，第一 ESL 102被配置為第一金屬線122或第二金屬線124中的至少一個(gè)提供支持，諸如物理支持或機(jī)械支持。例如，第一 ESL 102減少了對應(yīng)金屬線122或124的位錯(cuò)。
[0047]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)200的截面圖。在一些實(shí)施例中，圖2與圖1相似，除了圖2的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)200還包括第三金屬線126。例如，第三金屬線126形成在第二 ESL密封區(qū)域IlOB下方并且穿過第一 ESL 102。例如，在一些實(shí)施例中，第三金屬線126被配置為通過分開間隙130而形成第一間隙130A和第二間隙130B。
[0048]應(yīng)該理解，圖3至圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)在形成期間的截面圖，并且相互參照來描述對應(yīng)的附圖。圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)300A在形成期間的截面圖。例如，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)300A包括一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306中的至少一些包括蝕刻終止層(ESL) Jgk(LK)介電區(qū)域、ESL密封區(qū)域、氧化物區(qū)域等中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，第一 ESL 102形成在一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306之上。例如，第一 ESL 102包括介電材料。此外，氧化物區(qū)域104形成在第一 ESL 102之上。例如，氧化物區(qū)域104包括氧化物。此外，LK介電區(qū)域106形成在氧化物區(qū)域104之上，使得氧化物區(qū)域104位于LK介電區(qū)域106和第一 ESL 102之間。在一些實(shí)施例中，LK介電區(qū)域106包括介電材料。例如，LK介電區(qū)域106的介電材料的介電常數(shù)小于5。在一些實(shí)施例中，硬掩模(HM)區(qū)域340形成在LK介電區(qū)域106上方。在一些實(shí)施例中，通過沉積來形成HM區(qū)域340、LK介電區(qū)域106、氧化物區(qū)域104、第一 ESL102中的至少一個(gè)或者一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306的至少一部分。
[0049]圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)300B在形成期間的截面圖。例如，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)300B是圖3A的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)300A在執(zhí)行蝕刻之后得到的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，蝕刻形成第一溝槽322、第二溝槽324或接觸間隔328。例如，通過蝕刻HM區(qū)域340、LK介電區(qū)域106、氧化物區(qū)域104或第一 ESL102中的至少一個(gè)的至少一部分來形成第一溝槽322或第二溝槽324中的至少一個(gè)。對于另一實(shí)例，通過蝕刻HM區(qū)域340、LK介電區(qū)域106、氧化物區(qū)域104、第一 ESL 102或者至少一些一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306中的至少一個(gè)的至少一部分來形成接觸間隔328。在一些實(shí)施例中，使用單鑲嵌方法，并且僅僅形成第一溝槽322和第二溝槽324。此外，應(yīng)當(dāng)理解，例如當(dāng)使用單鑲嵌方法時(shí)，在圖3至圖9中不存在接觸間隔328或通孔128。在諸如雙鑲嵌方法的其他實(shí)施例中，以并行方式形成第一溝槽322、第二溝槽324和接觸間隔328。在一些實(shí)施例中，ESL(諸如中間ESL)有助于接觸間隔328的形成，使得與接觸間隔328有關(guān)的蝕刻停止于中間ESL。
[0050]圖4A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)400A在形成期間的截面圖。例如，利用金屬填充圖3B的第一溝槽322、第二溝槽324和接觸間隔328以分別形成第一金屬線122、第二金屬線124和通孔128。在一些實(shí)施例中，第一金屬線122、第二金屬線124或通孔128中的至少一個(gè)包括銅。圖4B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)400B在形成期間的截面圖。例如，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)400B是圖4A的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)400A在執(zhí)行化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)之后得到的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，基于CMP來去除HM區(qū)域340。此外，基于CMP去除第一金屬線122、第二金屬線124或通孔128中的至少一個(gè)的至少一部分。例如，去除了第一金屬線122位于LK介電區(qū)域106之上的部分。類似地，通過CMP去除了第二金屬線124或通孔128位于LK介電區(qū)域106之上的部分。
[0051]圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)500A在形成期間的截面圖。例如，圖5A的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)500A包括形成在LK介電區(qū)域106、第一金屬線122、第二金屬線124或通孔128中的至少一個(gè)上方的第二 ESL108。在一些實(shí)施例中，第二 ESL 108用作金屬擴(kuò)散阻擋層，因此減少了從第一金屬線122、第二金屬線124或通孔128中的至少一個(gè)擴(kuò)散到其它區(qū)域中的金屬。圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)500B在形成期間的截面圖。在圖5B中，光刻膠(PR)區(qū)域502形成在圖5A中形成的第二 ESL 108上方。
[0052]圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)600A在形成期間的截面圖。例如，如610所示，圖案化PR區(qū)域502。在一些實(shí)施例中，610對應(yīng)于例如形成圖7A的間隙130的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，基于掩模來圖案化PR區(qū)域502(610)。圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)600B在形成期間的截面圖。在圖6B中，去除圖6A中圖案化的PR區(qū)域502，諸如在第二 ESL 108被圖案化(610)之后。在一些實(shí)施例中，第二 ESL108的一部分在圖案化期間被去除，諸如與610有關(guān)的部分。在一些實(shí)施例中，610位于第一金屬線122或第二金屬線124中的至少一個(gè)的至少一部分之上。此外，610位于將形成間隙130的區(qū)域之上。應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施例中，氧化物區(qū)域104有助于去除LK介電區(qū)域106，諸如與610有關(guān)的LK介電材料。在一些實(shí)施例中，氧化物區(qū)域104能夠使沿著氧化物區(qū)域104和LK介電區(qū)域106的界面的LK介電材料包括與沿著第一金屬線122和LK介電區(qū)域106的界面的LK介電材料的蝕刻速率相似的蝕刻速率。例如，沿著第一金屬線122和LK介電區(qū)域106界面的LK介電材料的蝕刻速率是側(cè)壁蝕刻速率。此外，沿著第二金屬線124和LK介電區(qū)域106界面的LK介電材料的蝕刻速率是側(cè)壁蝕刻速率。對于另一實(shí)例，沿著氧化物區(qū)域104和LK介電區(qū)域106的界面的LK介電材料的蝕刻速率是底部蝕刻速率。以這種方式，氧化物區(qū)域例如使底部蝕刻速率和側(cè)壁蝕刻速率平衡，從而能夠比不存在氧化物區(qū)域104的情況“更干凈地”去除介電材料。在一些實(shí)例中，底部蝕刻速率與側(cè)壁蝕刻速率一致。因此，至少因?yàn)檠趸飬^(qū)域104在LK介電材料去除期間減少了，使得蝕刻選擇性氧化物區(qū)域104提高了 LK介電材料的去除效率或蝕刻效率。
[0053]圖7A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)700A的截面圖。例如，去除與圖6B的610有關(guān)的LK介電材料以形成間隙130。此外，去除與圖6B的610有關(guān)的氧化物以形成間隙130。應(yīng)當(dāng)理解，這種氧化物有助于去除與圖6B的610有關(guān)的LK介電材料。然而，應(yīng)當(dāng)理解，氧化物區(qū)域104保留在圖7A的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)700A的其它部分中。例如，與圖6B的610無關(guān)的氧化物區(qū)域104的氧化物704不被去除，并因此保留在鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)700A中。圖7B是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)700B的截面圖。在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域110形成在第二 ESL108、第一金屬線122、第二金屬線124或間隙130中的至少一個(gè)上方。例如，ESL密封區(qū)域110不齊平，這至少因?yàn)镋SL密封區(qū)域110的第一部分形成在第二 ESL108上方，而ESL密封區(qū)域110的第二部分形成在第一金屬線122、第二金屬線124或間隙130中的至少一個(gè)上方。因此，在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域110的第一部分在ESL密封區(qū)域110的第二部分之上。在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域110的第一部分與ESL密封區(qū)域110的第二部分連續(xù)或者以并行方式形成。
[0054]圖8A是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)800A的截面圖。在一些實(shí)施例中，第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806形成在ESL密封區(qū)域110之上。例如，第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806包括蝕刻終止層(ESL) Jgk(LK)介電區(qū)域、ESL密封區(qū)域、氧化物區(qū)域等中的至少一個(gè)。此外，在一些實(shí)施例中，通過沉積來形成第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806。圖SB是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)800B的截面圖。例如，通過去除第二 ESL 108、ESL密封區(qū)域110或者第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806中的至少一個(gè)的至少一部分來形成接觸間隔328A。以這種方式，諸如通過用金屬填充接觸間隔328A來形成通孔128。
[0055]圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)900的截面圖。例如，圖9的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)900包括兩個(gè)鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，諸如第一鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)和第二鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，第一鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)與第一組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306、第一 ESL 102、第一氧化物區(qū)域104、第一 LK介電區(qū)域106、第二 ESL 108、第一 ESL密封區(qū)域110、第一金屬線122、第二金屬線124、第一間隙130或通孔128中的至少一個(gè)有關(guān)。此外，第二鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)與第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806、第三ESL 902、第二氧化物區(qū)域904、第二 LK介電區(qū)域906、第四ESL 908、第二 ESL密封區(qū)域910、第三金屬線922、第四金屬線924、第二間隙930或通孔128中的至少一個(gè)有關(guān)。
[0056]圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的示例性方法1000的流程圖。在一些實(shí)施例中，方法1000包括在1002中形成第一蝕刻終止層(ESL)。此外，方法1000包括在1004中形成氧化物區(qū)域。例如，氧化物區(qū)域形成在第一 ESL之上。在1006中，方法1000包括形成低k(LK)介電區(qū)域。在一些實(shí)施例中，LK介電區(qū)域形成在氧化物區(qū)域之上。在1008中，形成第一金屬線或第二金屬線。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)包括銅。在一些實(shí)施例中，通過對LK介電區(qū)域、第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)執(zhí)行化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)來形成第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)。以這種方式，去除了與對應(yīng)金屬線有關(guān)的過量金屬。在一些實(shí)施例中，第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)貫穿第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)。在1010中，形成第二 ESL。例如，第二 ESL形成在第一金屬線、第二金屬線或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方。在1012中，去除第二 ESL的一部分。例如，去除的第二 ESL的一部分位于第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)上方或者位于第一金屬線和第二金屬線之間。在一些實(shí)施例中，方法1000包括基于光刻膠(PR)圖案化去除第二 ESL的至少一部分。在1014中，在鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)中形成間隙。例如，通過去除第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分或第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分的至少一個(gè)來形成間隙。在1016中，形成ESL密封區(qū)域。在一些實(shí)施例中，ESL密封區(qū)域形成在第二ESL、第一金屬線、第二金屬線或間隙中的至少一個(gè)的上方。在一些實(shí)施例中，第一 ESL或第二 ESL中的至少一個(gè)包括介電材料。在其它實(shí)施例中，第三金屬線形成在第一金屬線和第二金屬線之間。以這種方式，由間隙形成第一間隙和第二間隙。
[0057]圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的示例性方法1100的流程圖。例如,方法1100包括在1102中形成第一蝕刻終止層(ESL)和在1104中形成氧化物區(qū)域。在一些實(shí)施例中，氧化物區(qū)域形成在第一 ESL上方。在1106中，形成低k(LK)介電區(qū)域。在一些實(shí)施例中，LK介電區(qū)域形成在氧化物區(qū)域之上。在1108中，形成硬掩模(HM)區(qū)域。例如，HM區(qū)域形成在LK介電區(qū)域之上。此外，在1108中圖案化HM區(qū)域。在1110中，蝕刻溝槽或接觸間隔中的至少一個(gè)。例如，方法1100包括基于圖案化的HM區(qū)域蝕刻第一溝槽、第二溝槽或接觸間隔中的至少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，第一溝槽或第二溝槽的至少一個(gè)被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，接觸間隔被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域、LK介電區(qū)域或者一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域包括第一組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域和第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域。例如，如圖9的第一組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域306和第二組一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域806所示，一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域不一定連續(xù)。在1112中，形成第一金屬線、第二金屬線或通孔中的至少一個(gè)。例如，在一些實(shí)施例中，方法1100包括通過用金屬填充第一溝槽形成第一金屬線、通過用金屬填充第二溝槽形成第二金屬線或通過用金屬填充接觸間隔形成通孔中的至少一個(gè)步驟。在1114中，形成第二 ESL。例如，第二 ESL形成在第一金屬線、第二金屬線、通孔或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方。在1116中，去除第二 ESL的一部分。在一些實(shí)施例中，第二 ESL被去除的一部分位于第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)的上方或者第一金屬線和第二金屬線之間。在1118中，形成間隙。例如，通過去除第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分或者第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分的至少一個(gè)來形成間隙。在1120中，形成ESL密封區(qū)域。例如，ESL密封區(qū)域形成在第二 ESL、第一金屬線、第二金屬線、通孔或間隙中的至少一個(gè)的上方。
[0058]本文提供了一種或多種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)或系統(tǒng)。通常，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的間隙。例如，間隙形成在鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的低k(LK)介電區(qū)域內(nèi)。在一些實(shí)施例中，通過去除第一蝕刻終止層(ESL)之上的LK介電材料來形成間隙。在一些實(shí)施例中，第一 ESL之上和LK介電材料之下的氧化物區(qū)域有助于去除LK介電材料。例如，氧化物區(qū)域能夠使與LK介電區(qū)域底部有關(guān)的第一蝕刻速率(諸如底部蝕刻速率)和與LK介電區(qū)域側(cè)壁有關(guān)的第二蝕刻速率(諸如側(cè)壁蝕刻速率)至少一致或相似。以這種方式，LK介電材料之下的氧化物區(qū)域有助于從LK介電區(qū)域去除LK介電材料，從而減少鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)形成期間的LK殘留物。此外，在一些實(shí)施例中，第一 ESL為間隙的側(cè)面或側(cè)壁上的金屬線提供結(jié)構(gòu)支持。例如，在一些實(shí)施例中，第一 ESL減少了金屬線的位錯(cuò)。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，提供了一種鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，包括第一蝕刻終止層(ESL)、位于第一 ESL之上的氧化物區(qū)域、位于氧化物區(qū)域之上的低k(LK)介電區(qū)域、位于LK介電區(qū)域之上的第二ESL以及位于第二ESL之上的第一ESL密封區(qū)域。此外，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)包括與第二 ESL齊平的第二 ESL密封區(qū)域以及位于第一 ESL和第二 ESL密封區(qū)域之間的間隙。在一些實(shí)施例中，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)包括位于間隙的第一側(cè)的第一金屬線。例如，第一金屬線形成在第二 ESL或第二 ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方。此外，第一金屬線被形成為穿過第一 ESL。在一些實(shí)施例中，鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)包括位于間隙的第二側(cè)的第二金屬線。例如，第二金屬線形成在第二 ESL或第二 ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方。此外，第二金屬線形成為穿過第一 ESL。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，提供了一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成第一蝕刻終止層(ESL)、在第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域以及在氧化物區(qū)域之上形成低k (LK)介電區(qū)域。此外，該方法包括形成穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第一金屬線以及形成穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第二金屬線。在一些實(shí)施例中，該方法包括在第一金屬線、第二金屬線或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方形成第二ESL。在一些實(shí)施例中，該方法包括去除位于第一金屬線或第二金屬線中的至少一個(gè)的上方或者位于第一金屬線和第二金屬線之間中的至少一個(gè)的第二 ESL的至少一部分。在一些實(shí)施例中，該方法包括通過去除第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分或者第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分中的至少一種來形成間隙。在一些實(shí)施例中，該方法包括在第二 ESL、第一金屬線、第二金屬線或間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，提供了一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括形成第一蝕刻終止層(ESL)、在第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域、在氧化物區(qū)域之上形成低k (LK)介電區(qū)域、在LK介電區(qū)域之上形成硬掩模(HM)區(qū)域以及圖案化HM區(qū)域。在一些實(shí)施例中，該方法包括基于圖案化的HM區(qū)域蝕刻第一溝槽、第二溝槽或接觸間隔中的至少一個(gè)。例如，第一溝槽被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)。例如，第二溝槽被形成為穿過第一ESL、氧化物區(qū)域或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)。例如，接觸間隔被形成為穿過第一 ESL、氧化物區(qū)域、LK介電區(qū)域或者一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，該方法包括通過用金屬填充第一溝槽形成第一金屬線、通過用金屬填充第二溝槽形成第二金屬線以及通過用金屬填充接觸間隔形成通孔。此外，該方法包括在第一金屬線、第二金屬線、通孔或LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方形成第二 ESL。在一些實(shí)施例中，該方法包括去除位于第一金屬線或第二金屬線的至少一個(gè)的上方或者位于第一金屬線和第二金屬線之間中的至少一個(gè)的第二 ESL的至少一部分。在一些實(shí)施例中，該方法包括通過去除第一金屬線和第二金屬線之間的氧化物區(qū)域的至少一部分或者第一金屬線和第二金屬線之間的LK介電區(qū)域的至少一部分中的至少一種形成間隙。在一些實(shí)施例中，該方法包括在第二 ESL、第一金屬線、第二金屬線、通孔或間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
[0062]雖然已用具體語言描述了主題的結(jié)構(gòu)特征或方法方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求的主題不一定限于上文描述的具體特征或方案。恰恰相反，上文描述的具體特征或方案被作為實(shí)施權(quán)利要求的示例性形式來公開。
[0063]本文提供了實(shí)施例的各種操作。所描述的一些或所有操作的順序不能理解為意味著這些操作依賴一定的順序。基于本描述理解可選的順序。進(jìn)一步地，應(yīng)當(dāng)理解，不是所有的操作都必需存在于本文提供的每個(gè)實(shí)施例中。
[0064]應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的諸如第一蝕刻終止層(ESL)、氧化物區(qū)域、低k(LK)介電區(qū)域、第二 ESL、ESL密封區(qū)域、間隙、第一金屬線、第二金屬線、第三金屬線、通孔、接觸間隔、硬掩模(HM)等等的層、部件、元件被示出具有與另一個(gè)尺寸有關(guān)的具體尺寸(諸如結(jié)構(gòu)尺寸或方向)，例如，在一些實(shí)施例中，為了簡化以及易于理解，其實(shí)際尺寸與本文描述的基本不同。此外，例如，存在用于形成本文提及的層、部件、元件等等的各種技術(shù)，諸如蝕刻技術(shù)、注入技術(shù)、摻雜技術(shù)、旋涂技術(shù)、派射技術(shù)(諸如磁控管或尚子束派射)、生長技術(shù)(諸如熱生長)或沉積技術(shù)(諸如化學(xué)汽相沉積(CVD))。
[0065]此外，本文使用的“示例性”意味著作為實(shí)例、舉例、說明等，并且未必是有利的。如本申請中使用的“或”用于表示兼容性的“或”而不是唯一的“或”。此外，除非有另有指明或從上下文清楚地被定位到一個(gè)簡單的形式，否則本申請中使用的“一個(gè)”通常理解為意味著“一個(gè)或多個(gè)”。并且，A和B和/或類似中的至少一個(gè)的通常意味著A或B或者A和B。此外，在詳細(xì)描述或權(quán)利要求中使用的“包括”、“具有”、“有” “具有”或它們的變形的范圍來說，這些術(shù)語用于包括與術(shù)語“包含”類似的意思。
[0066]而且，雖然已參照一個(gè)或多個(gè)實(shí)例示出并描述本發(fā)明，但基于閱讀以及理解本說明書和附圖可以發(fā)生等效變更和修改。本發(fā)明包括所有這種修改和變更并且僅通過以下的權(quán)利要求的范圍來限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，包括: 第一蝕刻終止層(ESL)； 氧化物區(qū)域，位于所述第一 ESL之上； 低k(LK)介電區(qū)域，位于所述氧化物區(qū)域之上； 第二 ESL，位于所述LK介電區(qū)域之上； 第一 ESL密封區(qū)域,位于所述第二 ESL之上； 第二 ESL密封區(qū)域，與所述第二 ESL齊平； 間隙，位于所述第一 ESL和所述第二 ESL密封區(qū)域之間；第一金屬線，位于所述間隙的第一側(cè)，所述第一金屬線形成在所述第二 ESL或所述第二 ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方，所述第一金屬線被形成為穿過所述第一 ESL ；以及第二金屬線，位于所述間隙的第二側(cè)，所述第二金屬線形成在所述第二 ESL或所述第二ESL密封區(qū)域中的至少一個(gè)的下方，所述第二金屬線被形成為穿過所述第一 ESL。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述第一ESL密封區(qū)域連接至所述第二 ESL密封區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述第一ESL包括介電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述第二ESL包括介電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述LK介電區(qū)域包括小于5的介電常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述間隙包括氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，包括形成在所述第二ESL密封區(qū)域下方且穿過所述第一 ESL的第三金屬線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)，所述第三金屬線被配置為通過所述間隙形成第一間隙和第二間隙。
9.一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括: 形成第一蝕刻終止層(ESL)； 在所述第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域； 在所述氧化物區(qū)域之上形成低k(LK)介電區(qū)域； 形成穿過所述第一 ESL、所述氧化物區(qū)域或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第一金屬線.形成穿過所述第一 ESL、所述氧化物區(qū)域或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的第二金屬線.在所述第一金屬線、所述第二金屬線或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)上方形成第二ESL ； 在以下位置的至少一個(gè)中去除所述第二 ESL的至少一部分: 所述第一金屬線或所述第二金屬線中的至少一個(gè)的上方；或者 所述第一金屬線和所述第二金屬線之間； 通過去除以下部件中的至少一個(gè)來形成間隙: 所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的所述氧化物區(qū)域的至少一部分；或者 所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的所述LK介電區(qū)域的至少一部分；以及 在所述第二 ESL、所述第一金屬線、所述第二金屬線或所述間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
10.一種用于形成鑲嵌間隙結(jié)構(gòu)的方法，包括: 形成第一蝕刻終止層(ESL)； 在所述第一 ESL之上形成氧化物區(qū)域； 在所述氧化物區(qū)域之上形成低k(LK)介電區(qū)域； 在所述LK介電區(qū)域之上形成硬掩模(HM)區(qū)域； 圖案化所述HM區(qū)域； 基于圖案化的所述HM區(qū)域蝕刻第一溝槽、第二溝槽或接觸間隔中的至少一個(gè): 所述第一溝槽被形成為穿過所述第一 ESL、所述氧化物區(qū)域或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)； 所述第二溝槽被形成為穿過所述第一 ESL、所述氧化物區(qū)域或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)；或者 所述接觸間隔被形成為穿過所述第一 ESL、所述氧化物區(qū)域、所述LK介電區(qū)域或者一個(gè)或多個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)； 通過用金屬填充所述第一溝槽來形成第一金屬線； 通過用金屬填充所述第二溝槽來形成第二金屬線； 通過用金屬填充所述接觸間隔來形成通孔； 在所述第一金屬線、所述第二金屬線、所述通孔或所述LK介電區(qū)域中的至少一個(gè)的上方形成第二 ESL ； 在以下位置的至少一個(gè)中去除所述第二 ESL的至少一部分: 所述第一金屬線或所述第二金屬線中的至少一個(gè)的上方；或者 所述第一金屬線和所述第二金屬線之間； 通過去除以下部件中的至少一個(gè)來形成間隙: 所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的所述氧化物區(qū)域的至少一部分；或者所述第一金屬線和所述第二金屬線之間的所述LK介電區(qū)域的至少一部分；以及在所述第二 ESL、所述第一金屬線、所述第二金屬線、所述通孔或所述間隙中的至少一個(gè)的上方形成ESL密封區(qū)域。
【文檔編號】H01L23/528GK103779322SQ201310027743
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】蘇怡年, 林翔偉 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司