專(zhuān)利名稱(chēng):一種銅－氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬集成電路制造工藝術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在集成電路生產(chǎn)中的使用銅大馬士革工藝的制造方法。
背景技術(shù)：
隨集成電路制造工藝的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的體積正變得越來(lái)越小，要將它們連接起來(lái)也更加困難。在過(guò)去的30年中，半導(dǎo)體工業(yè)界都是以鋁作為連接器件的材料，但隨著芯片的縮小，工業(yè)界需要更細(xì)，更薄的連接，而且鋁的高電阻特性也越來(lái)越難以符合需求。而且在高密度特大規(guī)模集成電路的情況下，高電阻容易造成電子發(fā)生“跳線(xiàn)“，導(dǎo)致附近的器件產(chǎn)生錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。也就是說(shuō)，以鋁作為導(dǎo)線(xiàn)的芯片可能產(chǎn)生無(wú)法與預(yù)測(cè)相一致的運(yùn)作情況，同時(shí)穩(wěn)定性也較差。在如此細(xì)微的電路上，銅的傳輸信號(hào)速度比鋁更快、而且也更加穩(wěn)定。
傳統(tǒng)集成電路的金屬連線(xiàn)是以金屬層的刻蝕方式來(lái)制作金屬導(dǎo)線(xiàn)，然后進(jìn)行介電層的填充、介電層的化學(xué)機(jī)械拋光，重復(fù)上述工序，進(jìn)而成功進(jìn)行多層金屬疊加。但當(dāng)金屬導(dǎo)線(xiàn)的材料由鋁轉(zhuǎn)換成電阻鋁更低的銅的時(shí)候，由于銅的干刻較為困難，因此新的鑲嵌技術(shù)對(duì)銅的制程來(lái)說(shuō)就極為必須。
鑲嵌技術(shù)又稱(chēng)為大馬士革工藝，字源來(lái)自以鑲嵌技術(shù)聞名于世的敘利亞城市大馬士革，早在2500年前在那里所鑄造的刀劍，就已經(jīng)使用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)鍛造。鑲嵌技術(shù)是首先在介電層上刻蝕金屬導(dǎo)線(xiàn)槽，然后再填充金屬，再對(duì)金屬進(jìn)行金屬機(jī)械拋光，重復(fù)上述工序，進(jìn)而成功進(jìn)行多層金屬疊加。鑲嵌技術(shù)的最主要特點(diǎn)是不需要進(jìn)行金屬層的刻蝕工藝，這對(duì)銅工藝的推廣和應(yīng)用極為重要。
集成電路制造技術(shù)已經(jīng)跨入130nm的時(shí)代。目前的絕大多數(shù)銅布線(xiàn)處于180到130nm工藝階段，約40％的邏輯電路生產(chǎn)線(xiàn)會(huì)用到銅布線(xiàn)工藝。到了90nm工藝階段，則有90％的半導(dǎo)體生產(chǎn)線(xiàn)采用銅布線(xiàn)工藝。采用Cu-CMP(銅化學(xué)機(jī)械拋光)的大馬士革鑲嵌工藝是目前唯一成熟和已經(jīng)成功應(yīng)用到IC制造中的銅圖形化工藝。鑲嵌結(jié)構(gòu)(大馬士革結(jié)構(gòu))一般常見(jiàn)兩種單鑲嵌結(jié)構(gòu)以及雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。單鑲嵌結(jié)構(gòu)(單大馬士革結(jié)構(gòu))以及雙鑲嵌結(jié)構(gòu)(雙大馬士革結(jié)構(gòu))。單鑲嵌結(jié)構(gòu)如前所述，僅是把單層金屬導(dǎo)線(xiàn)的制作方式由傳統(tǒng)的(金屬刻蝕+介電層填充)方式改為鑲嵌方式(介電層刻蝕+金屬填充)，較為單純。而雙鑲嵌結(jié)構(gòu)則是將通孔以及金屬導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合一起，如此只需一道金屬填充步驟，可簡(jiǎn)化制程，不過(guò)鑲嵌結(jié)構(gòu)的制作也相應(yīng)復(fù)雜，困難。
多層連線(xiàn)電容的計(jì)算公式C=2(Cl+Cv)=2kϵ0LTW(1W2+1T2)]]>(公式1)其中，k為介電常數(shù)，L為金屬導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)，T為金屬導(dǎo)線(xiàn)深度，W為金屬導(dǎo)線(xiàn)寬度，ε0為真空介電常數(shù)。由公式可見(jiàn)，介電常數(shù)越低，電容越小。
多層連線(xiàn)電阻-電容時(shí)間延遲計(jì)算公式RCdelay=2ρkϵ0L2(1W2+1T2)]]>(公式2)其中，k為介電常數(shù)，L為金屬導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)，T為金屬導(dǎo)線(xiàn)深度，W為金屬導(dǎo)線(xiàn)寬度，ε0為真空介電常數(shù)，ρ為金屬電阻率。由公式可見(jiàn)，介電常數(shù)越低，電阻越小，多層連線(xiàn)電阻-電容時(shí)間延遲也越短。對(duì)低介電材料和銅工藝的需求成為半導(dǎo)體工業(yè)界普遍的共識(shí)。隨著芯片能力的不斷的增強(qiáng)，對(duì)芯片滯后的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，工業(yè)上通常使用在2.0～4.9之間介電常數(shù)的介質(zhì)材料已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。
降低互連線(xiàn)電容(層間電容)可以減小信號(hào)延遲、高頻功耗和導(dǎo)線(xiàn)間的交叉耦合(交叉感應(yīng)和噪音)。一個(gè)0.13um的工藝設(shè)計(jì)如果要求12層Al/SiO2，用Cu/low-k(低介電常數(shù)材料)僅需6層。這種簡(jiǎn)化改善了可靠性和成品率，同時(shí)降低了費(fèi)用。
目前，人們正在研究大量的有機(jī)和無(wú)機(jī)材料作為可能的低介電常數(shù)金屬間介電材料；同時(shí)人們也提出了相應(yīng)的評(píng)估程序，以發(fā)現(xiàn)最優(yōu)材料。許多侯選材料，尤其是有機(jī)材料，在可靠性、可生產(chǎn)性和工藝集成方面暴露出嚴(yán)重問(wèn)題。
對(duì)一種可接受的金屬間介質(zhì)，其相關(guān)特性包括低介電常數(shù)(k＝1.0)、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)(＞2MV/cm)、低漏電(電阻率＞10E15Ω/cm)、低表面電導(dǎo)(電阻率＞10E15Ω/cm)、低應(yīng)力(壓應(yīng)力或弱張應(yīng)力＞30MPa)、機(jī)械/化學(xué)/熱穩(wěn)定性好、不吸濕氣或抗?jié)駳鉂B透、工藝兼容性好(CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)/雙大馬士革/等等)、熱特性好(高熱導(dǎo)率和低熱膨脹系數(shù))和滿(mǎn)足環(huán)境、健康、安全的要求。
在SiO2淀積過(guò)程中形成的金屬線(xiàn)間空氣縫隙將減小層內(nèi)金屬線(xiàn)間電容高達(dá)40％，總體線(xiàn)間電容降低20％。
同時(shí)，理論和實(shí)驗(yàn)樣品評(píng)估表明空氣介質(zhì)的漏電、電遷移可靠性和熱特性與HDPCVD(高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)SiO2和HSQ(一種低介電材料)介質(zhì)材料相當(dāng)。有關(guān)空氣介質(zhì)的大馬士革金屬工藝仍在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中。
氣體或空氣介質(zhì)提供了許多好處，最明顯的好處是大大降低了傳輸電容，從而電路傳輸特性大大提高；同時(shí)在漏電、電遷移可靠性和熱特性方面也有很大改善?？傊?，在最小尺寸處均勻介電常數(shù)的空氣介質(zhì)提供了很多的好處。
然而，如何在大規(guī)模生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)銅-氣體介質(zhì)系統(tǒng)大馬士革工藝是工業(yè)界遇到的最大難題，難點(diǎn)在于一方面要保證集成后的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且有均一的介電常數(shù)K≈1和導(dǎo)熱性能好；另一方面要在生產(chǎn)線(xiàn)上容易實(shí)現(xiàn)該工藝，且制造費(fèi)用盡可能低。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，使其容易大規(guī)模生產(chǎn)，并且產(chǎn)出的銅-氣體介質(zhì)大馬士革芯片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有均一的介電常數(shù)K≈1，導(dǎo)熱性能好。
本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)層1；銅布線(xiàn)2；擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8；氧化膜5；氦氣氣體介質(zhì)層10；碳化硅刻蝕阻擋層11；和等離子體氧化膜12；其中，整個(gè)結(jié)構(gòu)底部有一層介質(zhì)層1，擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8襯墊在銅布線(xiàn)2的底部及周?chē)瑪U(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8中間的所述銅籽晶層襯墊在銅布線(xiàn)2的底部及周?chē)?，所述擴(kuò)散阻擋層襯墊在所述銅籽晶層的底部及周?chē)鲅趸?包圍在所述擴(kuò)散阻擋層周?chē)?，所述碳化硅刻蝕阻擋層11覆蓋在所述有氧化膜5、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8的銅布線(xiàn)2頂部，所述氦氣氣體介質(zhì)層10填充于包裹有所述有氧化膜5、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8的銅布線(xiàn)2之間，所述等離子體氧化膜12覆蓋于整個(gè)銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的頂部。
上述銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)可以為單層大馬士革結(jié)構(gòu)，也可以為多層大馬士革結(jié)構(gòu)。
當(dāng)該銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)為多層大馬士革結(jié)構(gòu)時(shí)，該多層大馬士革結(jié)構(gòu)之間的碳化硅刻蝕阻擋層11上有蒸發(fā)孔9連接所述各層氦氣氣體介質(zhì)層10。
本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，在刻蝕阻擋層之間先淀積揮發(fā)性有機(jī)材料層，在該有機(jī)材料層上刻蝕并淀積氧化膜，再在該氧化膜上進(jìn)行大馬士革銅工藝制造，最后除去該揮發(fā)性有機(jī)材料層，填入氦氣并封口，完成銅-氣體介質(zhì)大馬士革制造。
本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法的主要工藝流程是(1)進(jìn)行包含該有機(jī)材料層的每層大馬士革銅工藝層制造。
(2)從蒸發(fā)孔去除該易揮發(fā)性有機(jī)材料。
(3)從該蒸發(fā)孔充入氦氣，用等離子氧化物(PECVD)封閉頂部碳化硅刻蝕阻擋層上的蒸發(fā)孔，完成本發(fā)明的使用銅-氣體介質(zhì)大馬士革工藝的集成電路制造方法。
該去除該易揮發(fā)性有機(jī)材料的方法可以是等離子體方法，也可以是熱處理方法，該熱處理方法可以是快速熱退火工藝。
該工藝流程中每層大馬士革銅工藝制造的具體步驟是a、采用旋涂法(spin-on)在底層碳化硅層上淀積一層揮發(fā)性有機(jī)材料層，接著在該有機(jī)材料層上淀積一層碳化硅刻蝕阻擋層。
b、在該碳化硅刻蝕阻擋層及該有機(jī)材料層上刻蝕出氧化膜槽，該氧化膜槽的范圍大于銅大馬士革槽，該刻蝕同時(shí)刻掉劃片槽內(nèi)的易揮發(fā)有機(jī)材料，使用旋涂法(spin-on)淀積氧化膜填滿(mǎn)刻蝕出的氧化膜槽及劃片槽，化學(xué)機(jī)械拋光除去覆蓋于該碳化硅刻蝕阻擋層上的氧化膜。
c、在該氧化膜中刻蝕出銅大馬士革槽。
d、在該銅大馬士革槽內(nèi)使用物理氣相沉積法淀積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層。
e、在該覆蓋擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層的銅大馬士革槽內(nèi)使用電鍍法進(jìn)行銅淀積，并使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去過(guò)填的銅以及未開(kāi)槽區(qū)域的該擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，該打磨停留在該碳化硅刻蝕阻擋層上。
f、在集成電路表面再淀積一層碳化硅層，并在該有機(jī)材料層上方的碳化硅層上刻蝕蒸發(fā)孔，該刻蝕穿透該碳化硅刻蝕阻擋層，停留在有機(jī)材料層中。
所述氧化膜槽的范圍大于所述銅大馬士革槽。
本發(fā)明銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)通過(guò)使用可揮發(fā)性有機(jī)材料來(lái)形成銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，在銅大馬士革外面包裹一層薄氧化膜，上面覆蓋碳化硅刻蝕阻擋層，這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，并且有利于熱傳導(dǎo)，同時(shí)減小了互連延遲，容易大規(guī)模生產(chǎn)，并且產(chǎn)出的銅-氣體介質(zhì)大馬士革芯片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有均一的介電常數(shù)K≈1，導(dǎo)熱性能好。
圖1是介質(zhì)層淀積示意圖；圖2是氧化膜槽的刻蝕及氧化膜的形成示意圖；圖3是劃片槽示意圖；圖4是銅大馬士革刻蝕示意圖；圖5是淀積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層示意圖；圖6是淀積銅示意圖；圖7是刻蝕蒸發(fā)孔示意圖；圖8是去除揮發(fā)性有機(jī)材料示意圖；圖9是本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1介質(zhì)層 2銅布線(xiàn) 3碳化硅層 4揮發(fā)性有機(jī)材料層5氧化膜 6芯片 7劃片槽 8擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層9蒸發(fā)孔 10氦氣氣體介質(zhì)層 11碳化硅刻蝕阻擋層12等離子體氧化膜(PECVD)具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)多層大馬士革結(jié)構(gòu)如圖9所示(圖9是本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)示意圖)，整個(gè)結(jié)構(gòu)底部有一層介質(zhì)層1。該多層大馬士革結(jié)構(gòu)的每一層大馬士革結(jié)構(gòu)中，擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8襯墊在銅布線(xiàn)2的底部及周?chē)?，擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8中間的所述銅籽晶層襯墊在銅布線(xiàn)2的底部及周?chē)鰯U(kuò)散阻擋層襯墊在所述銅籽晶層的底部及周?chē)?，氧化?包裹在擴(kuò)散阻擋層周?chē)蓟杩涛g阻擋層11覆蓋在包裹有氧化膜、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8的銅布線(xiàn)頂部，氦氣氣體介質(zhì)層10填充于包裹有氧化膜、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層的銅布線(xiàn)之間。等離子體氧化膜12覆蓋于整個(gè)銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的頂部。
上述銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)可以為單層大馬士革結(jié)構(gòu)，也可以為多層大馬士革結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)一并參閱圖7，當(dāng)該銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)為多層大馬士革結(jié)構(gòu)時(shí)，該多層大馬士革結(jié)構(gòu)之間的碳化硅刻蝕阻擋層11上有蒸發(fā)孔9連接所述各層氦氣氣體介質(zhì)層10。
本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法如下首先，如圖1所示(圖1為介質(zhì)層淀積示意圖)，采用旋涂法(spin-on)在底層碳化硅層3上淀積一層揮發(fā)性有機(jī)材料層4，接著在該揮發(fā)性有機(jī)材料層4上淀積一層碳化硅刻蝕阻擋層11。
其次，如圖2所示(圖2為氧化膜槽的刻蝕及氧化膜的形成示意圖)，在該碳化硅刻蝕阻擋層11及該有機(jī)材料層4上刻蝕出氧化膜槽，該氧化物槽的范圍大于銅大馬士革槽，該刻蝕同時(shí)刻掉劃片槽內(nèi)的易揮發(fā)有機(jī)材料，使用旋涂法(spin-on)淀積氧化膜5填滿(mǎn)刻蝕出的氧化膜槽及劃片槽7，化學(xué)機(jī)械拋光除去覆蓋于該碳化硅刻蝕阻擋層11上的氧化膜5。
劃片槽結(jié)構(gòu)如圖3所示(圖3為劃片槽示意圖)，劃片槽7位于芯片6之間。
其次，如圖4所示(圖4為銅大馬士革刻蝕示意圖)，在該氧化膜5中刻蝕出銅大馬士革槽。
其次，如圖5所示(圖5為淀積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層示意圖)，在該銅大馬士革槽內(nèi)使用物理氣相沉積法淀積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8。
其次，如圖6所示(圖6為淀積銅示意圖)，在該覆蓋擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8的銅大馬士革槽內(nèi)使用電鍍法進(jìn)行銅淀積，并使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去過(guò)填的銅以及未開(kāi)槽區(qū)域的該擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層8，該打磨停留在該碳化硅刻蝕阻擋層11上。
其次，如圖7所示(圖7為刻蝕蒸發(fā)孔示意圖)，在集成電路表面再淀積一層碳化硅層，并在該有機(jī)材料層上方的碳化硅層上刻蝕蒸發(fā)孔9，該刻蝕穿透該碳化硅刻蝕阻擋層11，停留在有機(jī)材料層4中。
再次，如圖8所示(圖8為去除揮發(fā)性有機(jī)材料示意圖)，按照以上方法完成所有銅大馬士革層的制造后，使用快速熱退火工藝從蒸發(fā)孔9去除該易揮發(fā)性有機(jī)材料4。
最后，如圖9所示(圖9為本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)示意圖)，從該蒸發(fā)孔9(未圖示)充入氦氣氣體介質(zhì)層10，用等離子氧化膜12(PECVD)封閉頂部碳化硅刻蝕阻擋層11上的蒸發(fā)孔9(未圖示)，完成本發(fā)明的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造。
本發(fā)明銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)通過(guò)使用可揮發(fā)性有機(jī)材料來(lái)形成銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，在銅大馬士革外面包裹一層薄氧化膜，上面覆蓋碳化硅刻蝕阻擋層，這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，并且有利于熱傳導(dǎo)，同時(shí)減小了互連延遲，容易大規(guī)模生產(chǎn)，并且產(chǎn)出的銅-氣體介質(zhì)大馬士革芯片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有均一的介電常數(shù)K≈1，導(dǎo)熱性能好。
權(quán)利要求
1.一種銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，包括介質(zhì)層(1)；銅布線(xiàn)(2)；擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層(8)；氧化膜(5)；氦氣氣體介質(zhì)層(10)；碳化硅刻蝕阻擋層(11)；和等離子體氧化膜(12)；其中，整個(gè)結(jié)構(gòu)底部有一層介質(zhì)層(1)，擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層(8)襯墊在銅布線(xiàn)(2)的底部及周?chē)瑪U(kuò)散阻擋層和銅籽晶層(8)中間的所述銅籽晶層襯墊在銅布線(xiàn)(2)的底部及周?chē)?，所述擴(kuò)散阻擋層襯墊在所述銅籽晶層的底部及周?chē)鲅趸?5)包圍在所述擴(kuò)散阻擋層周?chē)?，所述碳化硅刻蝕阻擋層(11)覆蓋在所述有氧化膜(5)、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層(8)的銅布線(xiàn)(2)頂部，所述氦氣氣體介質(zhì)層(10)填充于包裹有所述有氧化膜(5)、擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層(8)的銅布線(xiàn)(2)之間，所述等離子體氧化膜(12)覆蓋于整個(gè)銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的頂部。
2.如權(quán)利要求
1所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，其特征在于所述銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)可以為單層大馬士革結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求
1所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，其特征在于所述銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)可以為多層大馬士革結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求
3所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多層大馬士革結(jié)構(gòu)之間的碳化硅刻蝕阻擋層(11)上有蒸發(fā)孔(9)連接所述各層氦氣氣體介質(zhì)層(10)。
5.一種銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在刻蝕阻擋層之間先淀積揮發(fā)性有機(jī)材料層，刻蝕所述有機(jī)材料層并淀積氧化膜，再在所述氧化膜上進(jìn)行銅大馬士革工藝制造，最后除去所述揮發(fā)性有機(jī)材料層，填入氦氣并封口，完成銅-氣體介質(zhì)大馬士革制造。
6.如權(quán)利要求
5所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)進(jìn)行包含所述有機(jī)材料層的每層大馬士革銅工藝層制造；(2)從蒸發(fā)孔去除所述易揮發(fā)性有機(jī)材料；(3)從所述蒸發(fā)孔充入氦氣，用等離子氧化物(PECVD)封閉頂部碳化硅刻蝕阻擋層上的蒸發(fā)孔，完成本發(fā)明的使用銅-氣體介質(zhì)大馬士革工藝的集成電路制造方法。
7.如權(quán)利要求
6所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于去除所述易揮發(fā)性有機(jī)材料的方法可以是等離子體方法。
8.如權(quán)利要求
6所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于去除所述易揮發(fā)性有機(jī)材料的方法可以是熱處理方法，所述熱處理方法可以是快速熱退火工藝。
9.如權(quán)利要求
6所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述每層大馬士革銅工藝層制造包括如下步驟a、采用旋涂法(spin-on)在底層碳化硅層上淀積一層揮發(fā)性有機(jī)材料層，接著在所述有機(jī)材料層上淀積一層碳化硅刻蝕阻擋層；b、在所述碳化硅刻蝕阻擋層及所述有機(jī)材料層上刻蝕出氧化膜槽，所述刻蝕同時(shí)刻掉劃片槽內(nèi)的易揮發(fā)有機(jī)材料，使用旋涂法(spin-on)淀積氧化膜填滿(mǎn)刻蝕出的氧化膜槽及劃片槽，化學(xué)機(jī)械拋光除去覆蓋于所述碳化硅刻蝕阻擋層上的氧化膜；c、在所述氧化膜中刻蝕出銅大馬士革槽；d、在所述銅大馬士革槽內(nèi)使用物理氣相沉積法淀積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層；e、在所述覆蓋擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層的銅大馬士革槽內(nèi)使用電鍍法進(jìn)行銅淀積，并使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去過(guò)填的銅以及未開(kāi)槽區(qū)域的所述擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，所述打磨停留在所述碳化硅刻蝕阻擋層上；f、在集成電路表面再淀積一層碳化硅層，并在所述有機(jī)材料層上方的碳化硅層上刻蝕蒸發(fā)孔，所述刻蝕穿透所述碳化硅刻蝕阻擋層，停留在有機(jī)材料層中。
10.如權(quán)利要求
9所述的銅-氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述氧化膜槽的范圍大于所述銅大馬士革槽。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明的銅－氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)，在刻蝕阻擋層之間先淀積揮發(fā)性有機(jī)材料層，在該有機(jī)材料層上刻蝕并淀積氧化膜，再在該氧化膜上進(jìn)行大馬士革銅工藝制造，最后除去該揮發(fā)性有機(jī)材料層，填入氦氣并封口，完成銅－氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)的制造。通過(guò)使用可揮發(fā)性有機(jī)材料來(lái)形成銅－氣體介質(zhì)大馬士革結(jié)構(gòu)。此方法容易大規(guī)模生產(chǎn)，并且產(chǎn)出的銅－氣體介質(zhì)大馬士革芯片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有均一的介電常數(shù)K≈1，導(dǎo)熱性能好。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1996588SQ200510003373
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者繆炳有, 方精詢(xún), 朱駿 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司, 上海華虹(集團(tuán))有限公司, 上海華虹Nec電子有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan