專(zhuān)利名稱(chēng)：形成互連結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種制造雙金屬鑲嵌互連結(jié)構(gòu)的方法，且具體而言涉及這樣一種雙金屬鑲嵌方法，其中使用包含生孔劑(porogen)(氣孔形成劑)的犧牲材料用于填充層間介電層中的通孔使得可以將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫撞牧?，其可以容易地從通孔去除而不損傷或去除層間介電層。
背景技術(shù)：
由于允許集成電路根據(jù)更小設(shè)計(jì)規(guī)則(DR)來(lái)被設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中繼續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，所以半導(dǎo)體器件變得更加高度集成。通常，使用多層金屬互連結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)高度集成的電路，在多層金屬互連結(jié)構(gòu)中由集成電路的不同的金屬層形成布線/互連。一般，多層金屬互連線由具有低電阻率和高可靠性的金屬材料形成，比如銅(Cu)，來(lái)產(chǎn)生改善的性能。但是，使用常規(guī)的光刻/蝕刻技術(shù)，銅難于構(gòu)圖，特別當(dāng)根據(jù)較小設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)形成銅引線時(shí)更是如此。因此，開(kāi)發(fā)了雙金屬鑲嵌(dual damascene)方法來(lái)使得能夠形成高度集成的銅金屬互連結(jié)構(gòu)。
一般，雙金屬鑲嵌方法被用于形成上金屬線，其用導(dǎo)電通孔被電連接到下金屬線。例如，常規(guī)雙金屬鑲嵌方法一般包括工藝步驟為在半導(dǎo)體襯底上在下金屬線上方形成層間介電(ILD)層；在ILD層中蝕刻通孔，所述通孔對(duì)準(zhǔn)下金屬線的預(yù)定的區(qū)域；用犧牲材料填充通孔且在ILD層中形成溝槽區(qū)，其對(duì)準(zhǔn)被填充的通孔。如本領(lǐng)域所公知的，通孔填充犧牲材料的使用允許在ILD層中形成具有出色蝕刻輪廓(etching profile)的溝槽和通孔接觸區(qū)域。另外，犧牲通孔填充材料保護(hù)下金屬線和接觸通孔中的ILD層的側(cè)壁表面免受溝槽形成期間由于蝕刻氣氛和/或由于用于去除光致抗蝕劑材料的隨后的灰化或清潔步驟引起的損傷和污染。
在ILD層中形成溝槽區(qū)之后，使用選擇來(lái)提供相對(duì)于ILD層的介電材料的犧牲材料的高蝕刻選擇性的蝕刻化學(xué)物質(zhì)，蝕刻掉保留在通孔中的犧牲材料。其后，通過(guò)用導(dǎo)電材料(比如銅)填充ILD層中的通孔和溝槽區(qū)來(lái)形成上金屬線和通孔接觸。
雖然雙金屬鑲嵌方法允許形成產(chǎn)生改善的性能的金屬互連結(jié)構(gòu)，這樣的方法在日益減小的設(shè)計(jì)規(guī)則上變得更加有問(wèn)題。例如，隨著日益減小的設(shè)計(jì)規(guī)則，在橫向或縱向上相鄰的金屬布線層之間存在的寄生電阻和電容可能影響半導(dǎo)體器件的性能。甚至，寄生電容和電阻造成相鄰金屬線之間的電容耦合和串?dāng)_，其降低了性能。另外，寄生電阻和電容組分造成了半導(dǎo)體器件的增加的信號(hào)泄漏和增加的功耗。
為了減小寄生電容，使用了具有低介電常數(shù)k的介電材料來(lái)形成ILD層。雖然低k介電材料的使用提供了改善的性能，用低k介電材料形成的ILD層更容易受到蝕刻損傷。例如，在上述的常規(guī)工藝中，由低k介電材料形成的ILD層可以在去除通孔填充犧牲材料期間被損傷(被污染和/或不期望地蝕刻)。因此，有利的是提供去除剩余犧牲材料而不造成對(duì)ILD層的損傷，特別對(duì)用低k介電材料形成的ILD層的損傷的有效的方法。
授予Meagley等的美國(guó)專(zhuān)利No.6833320公開(kāi)了一種雙金屬鑲嵌工藝，其使用了可熱分解的犧牲通孔填充材料，所述材料可以通過(guò)熱分解從通孔去除而不損傷或去除ILD層材料。更具體而言，Mealey公開(kāi)了一種雙金屬鑲嵌方法，其一般包括在半導(dǎo)體襯底上的ILD層中形成接觸通孔，在接觸通孔中沉積可熱分解的犧牲材料，蝕刻ILD層和可熱分解的犧牲材料來(lái)形成溝槽區(qū)，且然后加熱半導(dǎo)體襯底來(lái)去除接觸通孔內(nèi)任何剩余的可熱分解的犧牲材料。
Meagly公開(kāi)了可熱分解的犧牲材料是一種可以在可接受的溫度下，優(yōu)選地小于450℃的溫度下，在減壓氣氛中可以被熱分解和蒸發(fā)的材料，從而可熱分解的犧牲材料可以被去除而不損傷具有低介電常數(shù)的介電材料?？蔁岱纸獾牟牧峡梢允菬o(wú)機(jī)和有機(jī)材料的組合，比如含硅和碳材料的組合(例如，烴硅氧烷聚合物混合材料)。Meagley還公開(kāi)在加熱半導(dǎo)體襯底來(lái)從接觸通孔去除可熱分解的犧牲材料之后，可以施加一種化學(xué)清潔工藝來(lái)從接觸通孔去除殘余/剩余可熱分解的犧牲材料。
雖然由Meagley公開(kāi)的方法可以幫助最小化對(duì)由低k介電材料形成的ILD層的損傷，由Meagley公開(kāi)的可熱分解的犧牲材料的類(lèi)型實(shí)際上在去除犧牲材料期間可以造成對(duì)ILD層的一些損傷。更具體而言，在其中加熱襯底來(lái)熱分解和蒸發(fā)可熱分解的犧牲材料的熱工藝期間，由Meagley公開(kāi)的可熱分解的材料的類(lèi)型趨于失去結(jié)構(gòu)的完整性且在熱分解時(shí)收縮。因?yàn)闋奚牧显跓岱纸馄陂g失去了結(jié)構(gòu)完整性且收縮，所以由于施加到ILD材料的接觸力，熱分解期間犧牲材料的收縮造成了在ILD材料上的顯著的應(yīng)力和應(yīng)變。
而且，由Meagley公開(kāi)的可熱分解材料的類(lèi)型由于犧牲材料的熱工藝和熱分解趨于形成硬的殘余材料。如上所述，Meagley公開(kāi)了一種方法，其中可以施加一種化學(xué)清潔工藝來(lái)去除在接觸通孔中的殘余/剩余熱分解犧牲材料。但是，硬的殘余熱分解材料可能難于在隨后的化學(xué)清潔工藝期間去除，而且從通孔去除如此的殘余熱分解犧牲材料所需的蝕刻化學(xué)物和/或蝕刻時(shí)間可能在實(shí)際上造成對(duì)形成ILD層的低k介電材料的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括用于制造雙金屬鑲嵌互連結(jié)構(gòu)的方法，且具體而言，涉及這樣一種雙金屬鑲嵌方法，其中使用了一種含生孔劑(氣孔形成劑)的犧牲材料用于填充ILD(層間介電)層中的通孔，從而可以將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匀菀椎貜耐兹コ粨p傷或去除層間介電層的多孔犧牲材料。
更具體而言，犧牲材料用生孔劑/基體材料組分形成，其能夠使含生孔劑的犧牲材料在被轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧蠒r(shí)保持其結(jié)構(gòu)。以該方式，當(dāng)去除生孔劑時(shí)沒(méi)有由于犧牲材料的收縮而引起的應(yīng)力施加到周?chē)Y(jié)構(gòu)，由此防止了ILD層的損傷、裂紋或斷裂。
而且，犧牲材料的基(基體)材料中的氣孔的形成造成了可以被蝕刻溶液/氣體接觸的犧牲材料的表面面積的有效增加，由此使得多孔犧牲材料更容易和迅速地被去除，且由此顯著最小化了對(duì)ILD層的蝕刻損傷。
在一示范性實(shí)施例中，形成互連結(jié)構(gòu)的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成蝕刻停止層，半導(dǎo)體襯底具有形成于其上的下導(dǎo)電層；在蝕刻停止層上形成ILD(層間介電)層；形成通過(guò)ILD層的通孔來(lái)暴露部分的蝕刻停止層，其中通孔與部分的下導(dǎo)電層對(duì)準(zhǔn)；用犧牲材料填充通孔，所述犧牲材料包括基(基體)材料和生孔劑材料的組合；在與通孔對(duì)準(zhǔn)的ILD層中形成溝槽；從犧牲材料去除生孔劑材料來(lái)將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧希龆嗫谞奚牧习ㄆ渲行纬捎袣饪椎幕?基體)材料；去除通孔中的多孔犧牲材料來(lái)暴露部分的蝕刻停止層；去除所暴露部分的蝕刻停止層；以及通過(guò)用導(dǎo)電材料填充溝槽和通孔來(lái)形成互連。
一般地，犧牲材料可以由有機(jī)或無(wú)機(jī)基(基體)材料和生孔劑材料的組合形成，其中可以將生孔劑從基體材料去除來(lái)在基體材料中產(chǎn)生氣孔或空穴，同時(shí)保持基體材料的結(jié)構(gòu)完整性。在一示范性實(shí)施例中，基(基體)材料可以為有機(jī)SOP(旋涂聚合物，spin-on-polymer)材料，比如聚芳撐醚(polyarylene ether)基材料、聚間甲基丙烯酸酯(polymetamethylacrylate)基材料或乙烯醚間丙烯酸酯(vinylether metacrylate)基材料。在另一示范性實(shí)施例中，基(基體)材料可以為無(wú)機(jī)SOG(旋涂玻璃，spin-on-glass)材料，比如HSQ(HydrogenSilesQuioxane，氫倍半硅氧烷)基材料或MSQ(MethylSilsesQuixane，甲基倍半硅氧烷)基材料。
在一示范性實(shí)施例中，可以通過(guò)將犧牲材料加熱到高于生孔劑材料的沸點(diǎn)的溫度以將生孔劑材料從基材料分解，從而從犧牲材料去除生孔劑?？梢栽谡婵栈虻?dú)夥罩袌?zhí)行加熱。在一示范性實(shí)施例中，選擇生孔劑材料以具有約150℃到約小于400℃的范圍的沸點(diǎn)。
在另一示范性實(shí)施例中，可以通過(guò)加熱犧牲材料的同時(shí)將UV輻射施加到犧牲材料，從而從犧牲材料去除生孔劑材料。
在又一示范性實(shí)施例中，通過(guò)施加等離子體處理來(lái)分解生孔劑材料從而可以從基材料去除生孔劑材料。可以使用氮基等離子體或氫基等離子體處理工藝執(zhí)行等離子體處理。
在一示范性實(shí)施例中，使用濕法剝離工藝或灰化工藝可以去除多孔犧牲材料。例如，當(dāng)多孔犧牲材料包括無(wú)機(jī)基材料且ILD層由有機(jī)材料形成時(shí)，可以使用采用相對(duì)于多孔材料具有蝕刻選擇性的蝕刻化學(xué)物的濕剝離工藝來(lái)去除多孔犧牲材料。當(dāng)多孔犧牲材料由有機(jī)基材料形成且ILD層由無(wú)機(jī)材料形成時(shí)，可以使用等離子體灰化或H2基等離子體灰化工藝或濕法蝕刻工藝來(lái)去除多孔犧牲材料。在所有的實(shí)例中，分散在全部多孔犧牲材料中的氣孔提供了用于蝕刻的更多的表面面積，使得能夠例如從接觸通孔迅速去除多孔材料。


結(jié)合附圖參讀示范性實(shí)施例的以下的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其他示范性實(shí)施例、方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯見(jiàn)，在附圖中圖1到9是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的金屬布線層的方法的橫截面圖；圖10到18是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的金屬布線層的方法的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖更全面地描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其中可以理解，為了清晰夸大了層和區(qū)域的厚度和尺寸。還可以理解，當(dāng)將層描述為在另一層或襯底“上”或“上方”時(shí)，這樣的層可以直接在另一層或襯底上，或也可以存在中間層。而且，貫穿附圖所使用的相似的參考標(biāo)號(hào)指示具有相同或相似功能的元件。
圖1到9是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的金屬布線層的方法的橫截面圖。更具體而言，圖1到9示出了一種雙金屬鑲嵌方法，其中使用包含生孔劑(氣孔形成劑)的犧牲材料來(lái)填充層間介電層中的通孔使得可以將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫撞牧?，其可以容易地從通孔去除而不損傷或去除層間介電層。
參考圖1，顯示其上形成有第一ILD(層間介電)層(105)(或絕緣層)和下互連線(110)的半導(dǎo)體襯底(100)。襯底(100)可以是任何半導(dǎo)體器件，比如在其中形成有集成電路器件的硅襯底。在一示范性實(shí)施例中，第一ILD層(105)形成于半導(dǎo)體襯底(100)上且使用金屬鑲嵌技術(shù)將下互連線(110)形成于ILD層(105)中。下互連線(110)可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬桑霾牧贤ǔＳ糜谛纬杉呻娐返膶?dǎo)電層。例如，下互連線可以包括金屬材料，比如銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎢或其他適當(dāng)?shù)慕饘倩驅(qū)щ姴牧稀?br> 參考圖2，在圖1的結(jié)構(gòu)上依次形成蝕刻停止層(120)(或阻擋層)、第二ILD層(130)和覆層(140)(或硬掩模層)。蝕刻停止層(120)作為隨后的通孔蝕刻工藝(在下描述)的蝕刻停止層來(lái)防止下互連線(110)的暴露。蝕刻停止層(120)還作為擴(kuò)散阻擋層來(lái)防止/減小金屬材料擴(kuò)散進(jìn)入ILD層(130)。使蝕刻停止層(120)盡可能薄來(lái)保持絕緣疊層(120和130)的總體低介電特性，同時(shí)提供充分的擴(kuò)散阻擋。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，蝕刻停止層(120)由絕緣材料形成，所述絕緣材料具有約300到500埃的厚度且相對(duì)于ILD層(130)具有高蝕刻選擇性。例如，蝕刻停止層(120)可以由SiC、SiN、SiCN、SiCO或SiCON形成，且例如使用公知的技術(shù)形成。
在一個(gè)示范性實(shí)施例中，ILD層(130)優(yōu)選地由低k介電材料形成，所述材料具有小于約4.2的k。ILD層(130)可以由有機(jī)聚合物材料或無(wú)機(jī)材料形成。更具體而言，ILD層(130)可以由用碳、氟或氫原子摻雜的氧化硅層形成，例如，氧碳化硅(SiOC)層、SiOCH層、氟倍半硅氧烷(fluoro-silses-quioxane，F(xiàn)SQ)層、氫倍半硅氧烷(HSQ)層或甲基倍半硅氧烷(MSQ)層。無(wú)論什么材料用于蝕刻停止層(120)和ILD層(130)，ILD層(130)優(yōu)選地由相對(duì)于蝕刻停止層(120)具有高蝕刻選擇性且具有低介電常數(shù)的材料形成。
可以形成覆層(140)(或硬掩模層)來(lái)保護(hù)ILD層(130)在等離子體工藝期間不被損傷并作為隨后的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的緩沖層。覆層(140)用相對(duì)于ILD層(130)具有高蝕刻選擇性的材料形成。例如，硬掩模層(140)可以例如由以下材料形成(i)絕緣氮化物層，比如氮化硅層(SiN)、碳氮化硅層(SiCN)或氮化硼層(BN)；(ii)絕緣碳化物層，比如碳化硅層(SiC)；(iii)金屬氮化物層，比如氮化鉭(TaN)層、氮化鈦(TiN)層、氮化鎢(WN)層或氮化鋁(AlN)層；(iv)金屬氧化物層，比如氧化鋁(Al2O3)層、氧化鉭(TaO)層或氧化鈦(TiO)層；或(v)硅層，比如SiO2或比如SiOF和SiON的其他材料。
示范性工藝中下一步驟包括在ILD層(130)中形成通孔。例如，如圖2中進(jìn)一步所示的，在覆層(140)上形成ARL(抗反射層)(144)且形成具有開(kāi)口(145a)的光致抗蝕劑圖案(145)，通過(guò)開(kāi)口(145a)暴露部分的ARL(144)的表面。將開(kāi)口(145a)對(duì)準(zhǔn)下互連線(110)且界定用于形成通孔(150)的圖案，如圖3所示。
具體而言，參考圖3，使用光致抗蝕劑圖案(145)作為蝕刻掩模，將一個(gè)或更多的分開(kāi)的蝕刻工藝(147)施加到圖2的結(jié)構(gòu)，由此依次蝕刻ARL(144)、覆層(140)和ILD層(130)來(lái)形成向下到蝕刻停止層(120)的通孔(150)?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)蝕刻工藝來(lái)蝕刻ILD層(130)，比如各向異性干式氧化物蝕刻工藝，其適于蝕刻ILD層(130)的材料。
參考圖4，在形成通孔(150)之后，使用例如灰化工藝(O2或H2等離子體)和有機(jī)剝離劑去除光致抗蝕劑圖案(145)和ARL(144)。其后，沉積一層犧牲材料(162)來(lái)填充通孔(150)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，犧牲材料(162)由包括基(基體)材料和生孔劑(孔產(chǎn)生)材料的組合的材料形成。更具體而言，犧牲材料(162)優(yōu)選地由有機(jī)或無(wú)機(jī)基(基體)材料和生孔劑材料的組合形成，生孔劑材料可以從基體材料去除來(lái)在基體材料中產(chǎn)生氣孔或空洞同時(shí)保持基體材料的結(jié)構(gòu)完整性?？梢詫?shí)現(xiàn)的生孔劑材料的類(lèi)型包括在本領(lǐng)域中熟知的任何化合物，包括但不限于十四烷、雙環(huán)庚二烯、或丁烷和α-萜品烯，其中生孔劑材料包括犧牲材料的生孔劑/基體材料的總量的約10-40％。
例如，犧牲材料(162)可以由生孔劑材料和有機(jī)旋涂聚合物(SOP)基(基體)材料，比如聚芳撐醚、聚間甲基丙烯酸酯或乙烯醚間丙烯酸酯基材料的組合形成。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，犧牲材料(162)可以由生孔劑材料和無(wú)機(jī)旋涂玻璃(SOG)基(基體)材料，比如HSQ(氫倍半硅氧烷)基材料或MSQ(甲基倍半硅氧烷)基材料的組合形成。
生孔劑材料可以是任何適當(dāng)?shù)牟牧?固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)材料)，其可從基體材料去除來(lái)在硬化的基體材料中產(chǎn)生氣孔或空洞。許多類(lèi)型的材料，比如聚合物材料可以被用作生孔劑，且所使用的生孔劑的類(lèi)型將取決于生孔劑與基體材料的相容性。例如，優(yōu)選地如此選擇生孔劑和基體材料使得生孔劑材料可以在基體材料的熱穩(wěn)定溫度以下的溫度下熱降解。另外，優(yōu)選地如此選擇生孔劑和基材料使得在固化犧牲材料的同時(shí)，生孔劑和基體材料之間的相分離是這樣的生孔劑集聚并形成生孔劑材料的塊，這些塊基本均勻地分散在整個(gè)基體材料中。
除了上述的示范性特性以外，犧牲材料(162)由提供均勻的間隙填充特性的材料形成來(lái)最小化犧牲材料(162)中的空洞的形成。另外，優(yōu)選地選擇犧牲材料(162)以具有相似于形成ILD層(310)的介電材料的干式蝕刻特性的干式蝕刻特性。例如，犧牲材料(162)優(yōu)選地對(duì)于給定的干式蝕刻化學(xué)物具有比ILD層(130)的干式蝕刻速率稍快的干式蝕刻速率。如下所述，這保證在形成溝槽區(qū)期間充分量的犧牲材料保留在通孔(150)中。另外，如下所述，如此選擇犧牲材料(162)的基(基體)材料，使得在從犧牲材料去除生孔劑材料之后，剩余的基(多孔基體)材料具有比ILD層(130)的濕式蝕刻速率顯著快的濕式蝕刻速率。如下所述，這使得在形成溝槽區(qū)之后能夠去除通孔(150)中的剩余的多孔犧牲材料。使用SOP或SOG犧牲材料將取決于形成ILD(130)的材料和對(duì)于給定蝕刻化學(xué)物的ILD層(130)和犧牲材料(162)之間的期望的蝕刻選擇性。
一般地，可以通過(guò)形成基體材料、生孔劑和溶劑的溶液并將犧牲材料溶液通過(guò)比如旋涂的方法涂布到襯底，從而形成犧牲材料(162)層。為了硬化犧牲材料，通過(guò)蒸發(fā)和/或加熱來(lái)去除溶劑，獲得基體材料中分散有生孔劑材料的犧牲材料(162)。可以施加進(jìn)一步的熱處理來(lái)將生孔劑從基體材料分開(kāi)且形成分散在整個(gè)基體材料中的生孔劑材料的塊(masses)且完全硬化基體材料。如下所述，施加進(jìn)一步的熱處理來(lái)從基體材料去除生孔劑材料來(lái)形成多孔基體材料。
當(dāng)形成犧牲材料溶液時(shí)，可以調(diào)整相對(duì)于生孔劑的量的基體材料的量來(lái)獲得期望的孔隙率。例如，在一示范性實(shí)施例中，犧牲材料(162)包括犧牲材料(162)的總重量的約1wt％到約70wt％的量的生孔劑材料。
示范性工藝中的下一步驟為在ILD層(130)中形成溝槽區(qū)。參考圖5，示范性工藝開(kāi)始為在犧牲材料(162)層上形成第二ARL(抗反射層)(184)且形成具有開(kāi)口(185a)的第二光致抗蝕劑圖案(185)，通過(guò)開(kāi)口(185a)暴露了部分的第二ARL(185a)的表面。形成開(kāi)口(185a)來(lái)對(duì)準(zhǔn)通孔(150)，且如下所述，開(kāi)口(185a)界定了用于在ILD層(130)中形成溝槽的蝕刻圖案。
參考圖6，使用光致抗蝕劑圖案(185)作為蝕刻掩模，執(zhí)行蝕刻工藝(227)依次蝕刻ARL(184)、犧牲材料(162)和ILD層(130)，來(lái)形成溝槽(190)。在一示范性方法中，使用具有適于蝕刻形成不同層的材料的類(lèi)型的蝕刻化學(xué)物的干式蝕刻工藝來(lái)執(zhí)行蝕刻(227)。如上所述，如此選擇蝕刻溝槽(190)的干式蝕刻化學(xué)物從而以例如比ILD層(130)稍快的速率蝕刻犧牲材料(162)來(lái)避免形成缺陷。具體而言，如此執(zhí)行蝕刻使得犧牲材料(162)和ILD層(130)之間的蝕刻速率基本相同或低于10∶1。施加蝕刻工藝持續(xù)充分的時(shí)間來(lái)形成具有在ILD層(130)的頂表面下期望的溝槽深度的溝槽(190)。在干式蝕刻工藝期間，保留在通孔(150)中的犧牲材料(162a)被凹入到溝槽(190)的底部之下，從而形成包括溝槽(190)和部分的通孔(150)的非填充區(qū)(195)。
參考圖7，使用例如灰化工藝，或使用對(duì)于光致抗蝕劑有選擇性的任何蝕刻工藝來(lái)去除第二光致抗蝕劑圖案(185)和ARL(184)，但不去除犧牲材料(162)或ILD層(130)的材料。其后，執(zhí)行一工藝來(lái)從犧牲材料(162)去除生孔劑材料來(lái)將剩余的犧牲材料(162、162a)轉(zhuǎn)換為多孔基體材料(162’、162a’)。具體而言，通過(guò)分解分散在整個(gè)基體材料中的生孔劑材料的小團(tuán)/區(qū)(pocket/region)，將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谆w材料，由此在基體材料中產(chǎn)生氣孔或空洞。以該方式，將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谆w材料，其中基體為圍繞分散的空洞/氣孔的固相。
在本發(fā)明的一示范性實(shí)施例中，通過(guò)將犧牲材料加熱到生孔劑材料的沸點(diǎn)以上的溫度以從基材料分解生孔劑材料可以從犧牲材料去除生孔劑材料。執(zhí)行加熱持續(xù)約1分鐘到約2小時(shí)。在真空、氮或另一惰性周邊環(huán)境(inertambient environment)中執(zhí)行加熱。在一示范性實(shí)施例中，生孔劑材料的沸點(diǎn)在約150℃到約小于400℃的范圍。在另一實(shí)施例中，可以在加熱犧牲材料的同時(shí)施加UV輻射到犧牲材料，以幫助去除生孔劑材料。在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，可以使用等離子體處理工藝來(lái)從基材料分解生孔劑材料來(lái)執(zhí)行去除生孔劑材料。使用氮基等離子體或氫基等離子體來(lái)執(zhí)行等離子體處理。
有利地，如此形成多孔犧牲材料(162’、162a’)使得基體材料保持其結(jié)構(gòu)的完整性(基體材料保持其結(jié)構(gòu))，但是多孔的。因此，當(dāng)將含生孔劑的犧牲材料(162)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧?162’)時(shí)，沒(méi)有應(yīng)力被施加到ILD層(例如，由于如常規(guī)工藝中的收縮引起的應(yīng)力)，由此防止了ILD層的損傷、裂紋或斷裂。另外，剩余的基體材料的多孔性造成了犧牲材料的表面面積的有效增加，由此使得通孔(150)中和硬掩模層(140)上的多孔犧牲材料(160、162a)被更容易和更快地去除，且由此顯著最小化了當(dāng)去除如此的多孔材料時(shí)對(duì)ILD層的損傷。
在圖7中，通過(guò)各種方法之一可以容易地去除剩余的多孔犧牲材料(162’、162a’)。例如，當(dāng)多孔犧牲材料(162’、162a’)包括無(wú)機(jī)基材料且ILD層(130)由有機(jī)材料形成時(shí)，可以使用濕式剝離工藝來(lái)去除多孔犧牲材料(162’、162a’)。當(dāng)犧牲材料(162)是無(wú)機(jī)SOG材料時(shí)，在去除光致抗蝕劑圖案(185)和ARL(184)之后，使用濕式蝕刻工藝去除在硬掩模層(140)上形成的犧牲材料和在通孔(150)中剩余的犧牲材料(162a)。如上所述，如此選擇濕式蝕刻化學(xué)物(比如HF溶液)，使得犧牲材料以比ILD層(130)顯著快的速率被蝕刻。例如，如果犧牲材料(162)由SOG層(比如HSQ層)形成且ILD層(130)由SiOC形成，犧牲材料(162)將在HF溶液中以比ILD層(130)顯著快的速率被蝕刻。簡(jiǎn)言之，選擇濕式蝕刻化學(xué)物以提供犧牲材料(162)和ILD層(130)的材料之間的高選擇性。
另外，由于基材料中的氣孔(pore)的存在，濕式蝕刻工藝造成去除犧牲材料比去除相同的非多孔基材料快2-4倍，因?yàn)闈袷轿g刻溶液可以容易地滲入多孔基材料。換言之，基材料中的氣孔的存在有效地增加了可以施加蝕刻溶液的犧牲材料的表面面積。多孔犧牲材料的增加的蝕刻速率允許迅速和有效地去除多孔犧牲材料以最小化或防止對(duì)ILD層(130)的損傷。
當(dāng)多孔犧牲材料(162’、162a’)由有機(jī)基材料形成且ILD層(130)由無(wú)機(jī)材料形成時(shí)，使用等離子體灰化或H2基等離子體灰化工藝或濕式蝕刻工藝可以去除多孔犧牲材料(162’、162a’)。當(dāng)犧牲材料由無(wú)機(jī)材料形成時(shí)，在灰化期間不必須保留犧牲材料。在該例中，可以同時(shí)去除犧牲材料和光致抗蝕劑，但是通過(guò)在犧牲層中產(chǎn)生氣孔更有效。在一示范性實(shí)施例中，可以如下去除犧牲層中的生孔劑材料。首先，在灰化之前執(zhí)行退火工藝和/或UV工藝。接下來(lái)，執(zhí)行灰化工藝，其包括等離子體處理工藝和熱工藝。
在去除多孔犧牲材料(162’、162a’)之后，示范性方法的下一步驟包括去除在通孔(150)的底上暴露的部分的蝕刻停止層(120)來(lái)暴露下導(dǎo)電層(110)。可以使用公知的技術(shù)來(lái)執(zhí)行該蝕刻工藝以選擇性地蝕刻形成蝕刻停止層(120)的材料，而不蝕刻ILD層(130)。在圖8的示范性圖中描繪了該所得結(jié)構(gòu)。
其后，參考圖9，通過(guò)用導(dǎo)電材料，比如銅填充溝槽(190)和通孔(150)來(lái)形成上金屬互連(230)(雙金屬鑲嵌互連)。更具體而言，在一示范性實(shí)施例中，形成上互連結(jié)構(gòu)(230)的方法包括在溝槽(190)和通孔(150)的側(cè)壁上形成保形的(conformal)阻擋層(200)。在一示范性實(shí)施例中，可以使用濺射沉積工藝來(lái)形成阻擋層(200)，例如用TiN或TaN的材料形成約50埃到約500埃的厚度的阻擋層。其后，在保形的阻擋層(200)上方沉積導(dǎo)電材料層以用導(dǎo)電材料填充通孔(150)和溝槽(190)，然后執(zhí)行平面化(例如，CMP)工藝來(lái)平面化該結(jié)構(gòu)的頂表面向下到硬掩模層(140)，由此完成具有雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)(230)的金屬布線層的形成。
以上參考圖1到9所述的示范性方法被稱(chēng)為VFDD(通孔在先雙金屬鑲嵌工藝)，其使用SLR(單層抗蝕劑)工藝來(lái)執(zhí)行。采用示范性的VFDD SLR工藝，犧牲材料(162)的基(基體)材料可以為與生孔劑組合的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料。在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，將參考圖10-18的示范性圖來(lái)描述VFDD MLR(多層抗蝕劑工藝)。采用該示范性方法，犧牲材料由有機(jī)基(基體)材料形成以作為蝕刻工藝期間的光致抗蝕劑?，F(xiàn)將描述圖10-18的示范性方法，開(kāi)始于參考圖10，但是可以理解參考圖1、2和3在以上討論的示范性方法的步驟是可以在參考圖10開(kāi)始的工藝步驟之前的步驟，且將不被贅述。
參考圖10，在形成通孔(150)之后(例如圖3)，沉積犧牲材料(262)層來(lái)填充通孔(150)。如上所述，犧牲材料(262)包括與生孔劑材料組合的基(基體)材料，且提供了均勻的間隙填充特性來(lái)最小化在犧牲材料(262)中的空洞的形成。在示范性實(shí)施例中，犧牲材料(262)的基材料(basematerial)由有機(jī)SOP(旋涂聚合物)形成，比如聚芳撐醚、聚間甲基丙烯酸酯或乙烯醚間丙烯酸酯基材料。如上述的示范性實(shí)施例，優(yōu)選地選擇犧牲材料(262)以相對(duì)于形成ILD層(130)的介電材料具有給定的干式和濕式蝕刻性能以獲得期望的蝕刻選擇性，用于在下述的隨后工藝步驟中蝕刻溝槽區(qū)和去除剩余的犧牲材料。
比較圖10和圖4的示范性圖，注意到圖10中的犧牲材料(262)層比圖4中的犧牲材料(162)層形成得更厚。因?yàn)槿缦滤?圖15)，在隨后的蝕刻工藝期間，犧牲材料(262)層被用作蝕刻掩模，所以在該示范性實(shí)施例中犧牲材料(262)形成得充分厚。
參考圖11，在犧牲材料(262)層上形成硬掩模層(282)。硬掩模層(282)可以為氧化硅層、氮化硅層、碳化硅層、SiON、SiCN、SiOCN、Ta、TaN、Ti、TiN、Al2O3、BQ、HSQ。選擇形成硬掩模層(282)的材料來(lái)相對(duì)于犧牲材料(262)具有高蝕刻選擇性。
參考圖12，在硬掩模層(282)上形成ARL(抗反射層)(284)，且形成具有開(kāi)口(285a)的光致抗蝕劑圖案(285)，通過(guò)開(kāi)口(285a)暴露了部分的ARL(284)的表面。形成開(kāi)口(285a)來(lái)對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口(150)，且開(kāi)口(285a)界定了用于形成ILD層(130)中的溝槽區(qū)的蝕刻圖案。
參考圖13，使用光致抗蝕劑圖案(285)作為蝕刻掩模來(lái)執(zhí)行一個(gè)或更多的蝕刻工藝(307)來(lái)依次蝕刻由開(kāi)口(285a)暴露的部分的ARL(284)和硬掩模層(282)，由此構(gòu)圖硬掩模層(282)。在一示范性實(shí)施例中，如此執(zhí)行蝕刻工藝(307)從而使用單次蝕刻工藝來(lái)蝕刻層(284)和(282)。在另一示范性實(shí)施例中，對(duì)于層(284)和(282)的每層使用分開(kāi)的蝕刻步驟來(lái)執(zhí)行蝕刻工藝(307)，其中，例如ARL(284)為有機(jī)材料而硬掩模層(282)為無(wú)機(jī)材料。
參考圖14，執(zhí)行第二蝕刻工藝(317)持續(xù)給定的時(shí)間來(lái)蝕刻由開(kāi)口(285a)暴露的犧牲材料(262)。采用當(dāng)蝕刻犧牲材料(262)的同時(shí)導(dǎo)致去除光致抗蝕劑圖案(285)和ARL(284)的蝕刻化學(xué)物來(lái)執(zhí)行第二蝕刻工藝(317)。在一實(shí)施例中，使用采用比如O2/N2/CFx或N2/H2/CFx的蝕刻氣體的干式蝕刻工藝來(lái)執(zhí)行第二蝕刻工藝(317)。如圖14所示，執(zhí)行第二蝕刻工藝(317)來(lái)蝕刻犧牲材料(262a)向下到通孔(150)中的一水平高度，該水平高度等于或低于期望的溝槽水平高度。采用示范性蝕刻工藝(317)，暴露了構(gòu)圖的硬掩模層(282)。
參考圖15，使用構(gòu)圖的硬掩模層(282)和犧牲材料(262)層作為蝕刻掩模來(lái)執(zhí)行第三蝕刻工藝(327)來(lái)蝕刻覆層(140)和ILD層(130)的暴露的部分來(lái)形成溝槽(290)。在示范性實(shí)施例中，蝕刻覆層(140)和ILD層(130)暴露的部分以形成溝槽(290)，到ILD層(130)的頂表面下期望的水平高度。
在一示范性方法中，使用相對(duì)于犧牲材料(262)對(duì)硬掩模層(262)、覆層(140)和ILD層(130)具有高選擇性的蝕刻化學(xué)物來(lái)執(zhí)行蝕刻(327)。以該方式，以顯著大于犧牲材料(262)的速率蝕刻覆層(140)和ILD層(130)，使得在蝕刻掉硬掩模層(282)之后，覆層(140)以上的犧牲材料(262)作為蝕刻掩模，且使得通孔(150)底部中的犧牲材料(262a)不被過(guò)度蝕刻，由此保護(hù)蝕刻停止層(120)和下互連線(110)不暴露于蝕刻氣氛。例如，如圖16所示，在該蝕刻工藝(327)期間蝕刻掉相對(duì)小量的犧牲材料(262b)。在一示范性實(shí)施例中，使用采用CxFyHz/CO/O2/N2/Ar的蝕刻氣體的干式蝕刻工藝來(lái)執(zhí)行蝕刻工藝(327)。
參考圖16，如以上參考圖7所述的示范性方法步驟，執(zhí)行一工藝來(lái)從剩余的犧牲材料(262、262a)去除生孔劑材料來(lái)將犧牲材料(262、262a)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谆w材料(262’、262a’)。具體而言，通過(guò)分解分散在整個(gè)基體材料中的生孔劑材料的小團(tuán)/區(qū)，將犧牲材料(262、262a)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谆w材料(262’、262a’)，由此在基體材料中產(chǎn)生氣孔或空洞。以該方式，將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谆w材料，其中基體是圍繞分散的空洞/氣孔的固相。
如上所述，通過(guò)將犧牲材料加熱到生孔劑材料的沸點(diǎn)以上的溫度以從基材料分解生孔劑材料可以從犧牲材料去除生孔劑材料。執(zhí)行加熱持續(xù)約1分鐘到約2小時(shí)。在真空、氮環(huán)境中執(zhí)行加熱。在一示范性實(shí)施例中，生孔劑材料的沸點(diǎn)在約150℃到約小于400℃的范圍。在另一實(shí)施例中，可以在加熱犧牲材料的同時(shí)施加UV輻射到犧牲材料，以幫助去除生孔劑材料。在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，可以使用等離子體處理工藝來(lái)從基材料分解生孔劑材料來(lái)執(zhí)行去除生孔劑材料。使用氮基等離子體或氫基等離子體來(lái)執(zhí)行等離子體處理。
有利地，在通孔中的多孔犧牲材料(262a’)保持了其結(jié)構(gòu)的完整性(基體材料保持其結(jié)構(gòu))，但是多孔的。因此，通孔(150)中的多孔材料(262a’)不將應(yīng)力施加到通孔(150)中的ILD層(例如，由于如常規(guī)工藝中的收縮引起的應(yīng)力)。另外，多孔結(jié)構(gòu)有效地增加了犧牲材料的表面面積，使得多孔犧牲材料(262’、262a’)可以被更容易地去除，由此顯著最小化了當(dāng)去除通孔(150)中的多孔材料(262a’)時(shí)對(duì)ILD層的損傷。
接下來(lái)，參考圖17，去除剩余的多孔犧牲材料(262’、262a’)來(lái)暴露通孔(150)中的蝕刻停止層(120)。通過(guò)各種方法之一可以容易地去除多孔犧牲材料。例如，當(dāng)多孔犧牲材料(262’、262a’)包括有機(jī)基材料且ILD層(130)由無(wú)機(jī)材料形成時(shí)，可以使用任何適當(dāng)?shù)奈g刻工藝(例如，濕式剝離工藝)來(lái)去除多孔犧牲材料(262’、262a’)，該蝕刻工藝選擇蝕刻化學(xué)物來(lái)提供多孔犧牲材料(262’、262a’)的基材料和ILD層(130)的材料之間的高選擇性。而且，由于基材料中存在的氣孔，蝕刻工藝導(dǎo)致去除犧牲材料比去除相同的非多孔基材料快2-4倍，因?yàn)槲g刻溶液/氣體可以容易地滲入多孔基材料。換言之，基材料中氣孔的存在有效地增加了可以施加蝕刻溶液/氣體的犧牲材料的表面面積。多孔犧牲材料的增加的蝕刻速率允許快速有效地去除多孔犧牲材料來(lái)最小化或防止對(duì)ILD層(130)的損傷。
在去除剩余的多孔犧牲材料(262’、262a’)之后，示范性方法的下一步驟包括去除在通孔(150)的底暴露的部分的蝕刻停止層(120)以暴露下導(dǎo)電層(110)?？梢允褂霉募夹g(shù)執(zhí)行該蝕刻工藝來(lái)選擇性地蝕刻形成蝕刻停止層(120)的材料，而不蝕刻ILD層(130)。在圖17的示范性圖中描繪了所得到的結(jié)構(gòu)。
其后，參考圖18，通過(guò)用導(dǎo)電材料，比如銅填充包括溝槽(190)和通孔(150)的整個(gè)區(qū)域(295)來(lái)形成上金屬互連(330)(雙金屬鑲嵌互連)。更具體而言，在一示范性實(shí)施例中，形成上互連結(jié)構(gòu)(330)的方法包括在溝槽(190)和通孔(150)的側(cè)壁上形成保形的阻擋層(300)。在一示范性實(shí)施例中，可以使用濺射沉積工藝來(lái)形成阻擋層(300)，例如用TiN或TaN的材料形成約50埃到約500埃的厚度的阻擋層。其后，在保形的阻擋層(300)上方沉積導(dǎo)電材料層以用導(dǎo)電材料填充通孔(150)和溝槽(190)，然后執(zhí)行平面化(例如，CMP)工藝來(lái)平面化該結(jié)構(gòu)的頂表面，向下到硬掩模層(140)，由此完成具有雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)(330)的金屬布線層的形成。
雖然參考附圖已經(jīng)在這里描述了示范性實(shí)施例，但是可以理解本發(fā)明不限于這里描述的示范性實(shí)施例，且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以容易地想到各種其他變化和修改。所有如此的變化和修改旨在被包括于由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成互連結(jié)構(gòu)的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成蝕刻停止層，所述半導(dǎo)體襯底具有形成于其上的下導(dǎo)電層；在所述蝕刻停止層上形成層間介電層；形成通過(guò)所述層間介電層的通孔來(lái)暴露部分的所述蝕刻停止層，所述通孔與部分的所述下導(dǎo)電層對(duì)準(zhǔn)；用犧牲材料填充所述通孔，所述犧牲材料包括基材料和生孔劑材料的組合；在與所述通孔對(duì)準(zhǔn)的層間介電層中形成溝槽；從所述犧牲材料去除所述生孔劑材料來(lái)將所述犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧?，所述多孔犧牲材料包括其中形成有氣孔的所述基材料；去除所述通孔中的所述多孔犧牲材料?lái)暴露部分的所述蝕刻停止層；去除所述蝕刻停止層的暴露部分；以及通過(guò)用導(dǎo)電材料填充所述溝槽和通孔來(lái)形成互連。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用濕式剝離工藝來(lái)執(zhí)行所述多孔犧牲材料的去除。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用灰化工藝來(lái)執(zhí)行所述多孔犧牲材料的去除。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述犧牲材料去除所述生孔劑材料包括將所述犧牲材料加熱到所述生孔劑材料的沸點(diǎn)以上的溫度以將所述生孔劑材料從所述基材料分解。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在約1分鐘到約2小時(shí)的范圍中執(zhí)行加熱。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在真空或氮環(huán)境中執(zhí)行加熱。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述生孔劑材料的沸點(diǎn)在約150℃到約小于400℃的范圍中。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括在加熱所述犧牲材料的同時(shí)將UV輻射施加到所述犧牲材料。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，去除所述生孔劑材料包括施加等離子體處理來(lái)從所述基材料分解所述生孔劑材料。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，使用氮基等離子體或氫基等離子體來(lái)執(zhí)行所述等離子體處理。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲材料的基材料包括有機(jī)材料。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述有機(jī)材料為旋涂聚合物材料。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述旋涂聚合物材料包括聚芳撐醚基材料、聚間甲基丙烯酸酯基材料或乙烯醚間丙烯酸酯基材料。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲材料的基材料包括無(wú)機(jī)材料。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)材料為旋涂玻璃材料。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述旋涂玻璃材料包括氫倍半硅氧烷基材料或甲基倍半硅氧烷基材料。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲材料包括所述犧牲材料的總重量的約1wt％到約70wt％的量的所述生孔劑材料。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述層間介電層上形成覆層。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述互連包括在所述溝槽和通孔側(cè)壁以及所述下導(dǎo)電層的暴露部分上形成保形的阻擋層；在所述保形的阻擋層上沉積導(dǎo)電材料層來(lái)用所述導(dǎo)電材料填充所述通孔和溝槽；以及平面化所述導(dǎo)電材料層。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述通孔包括形成抗反射層；在所述抗反射層上形成光致抗蝕劑圖案；使用所述光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，通過(guò)蝕刻所述抗反射層和所述層間介電層來(lái)形成所述通孔；以及去除所述光致抗蝕劑圖案和所述抗反射層。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述溝槽包括形成抗反射層；在所述抗反射層上形成光致抗蝕劑圖案；使用所述光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，通過(guò)蝕刻所述抗反射層、所述犧牲材料和所述層間介電層來(lái)形成所述溝槽。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述溝槽包括形成硬掩模圖案；去除由所述硬掩模圖案暴露的犧牲材料，向下至少約到低于所述層間介電層的表面的預(yù)定的溝槽水平高度；使用所述硬掩模圖案作為蝕刻掩模，通過(guò)蝕刻所述層間介電層向下到所述預(yù)定的溝槽水平高度來(lái)形成所述溝槽；以及去除所述硬掩模圖案。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，形成所述硬掩模圖案包括形成硬掩模層；在所述硬掩模層上形成抗反射層；在所述抗反射層上形成光致抗蝕劑圖案；使用所述光致抗蝕劑圖案作為掩模，通過(guò)蝕刻所述抗反射層和所述硬掩模層來(lái)形成所述硬掩模圖案。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括在去除由所述硬掩模圖案暴露的犧牲材料的同時(shí)去除所述光致抗蝕劑圖案和所述抗反射層。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，在蝕刻所述層間介電層來(lái)形成所述溝槽的同時(shí)執(zhí)行所述硬掩模圖案的去除。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述硬掩模層包括氧化硅層、氮化硅層、碳化硅層、SiON、SiCN、SiOCN、Ta、TaN、Ti、TiN、Al2O3、BQ、氫倍半硅氧烷或一種相對(duì)于所述犧牲材料具有高蝕刻選擇性的材料之一。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述蝕刻停止層由氮化硅、碳化硅、SiCN或其組合形成，且具有相對(duì)于所述層間介電層的蝕刻選擇性。
28.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述層間介電層包括低k介電材料，其中k小于約4.2。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述層間介電層由有機(jī)材料形成。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述層間介電層由無(wú)機(jī)材料形成。
31.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上的介電層中形成通孔；用犧牲材料填充所述通孔，所述犧牲材料包括基材料和生孔劑材料的組合；從所述犧牲材料去除所述生孔劑材料來(lái)將所述犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧?，所述多孔犧牲材料包括其中形成有氣孔的基材料；以及去除所述通孔中的所述多孔犧牲材料?br> 32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述犧牲材料的基材料包括有機(jī)材料。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述有機(jī)材料為旋涂聚合物材料。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述旋涂聚合物材料包括聚芳撐醚基材料、聚間甲基丙烯酸酯基材料或乙烯醚間丙烯酸酯基材料。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述犧牲材料的基材料包括無(wú)機(jī)材料。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)材料為旋涂玻璃材料。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述旋涂玻璃材料包括氫倍半硅氧烷基材料或甲基倍半硅氧烷基材料。
38.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述犧牲材料包括所述犧牲材料的總重量的約1wt％到約70wt％的量的所述生孔劑材料。
39.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用濕式剝離工藝來(lái)執(zhí)行所述多孔犧牲材料的去除。
40.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用灰化工藝來(lái)執(zhí)行所述多孔犧牲材料的去除。
41.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，從所述犧牲材料去除所述生孔劑材料包括將所述犧牲材料加熱到所述生孔劑材料的沸點(diǎn)以上的溫度以將所述生孔劑材料從所述基材料分解。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，在約1分鐘到約2小時(shí)的范圍中執(zhí)行加熱。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，在真空或氮環(huán)境中執(zhí)行加熱。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述生孔劑材料的沸點(diǎn)在約150℃到約小于400℃的范圍中。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，還包括加熱所述犧牲材料的同時(shí)將UV輻射施加到所述犧牲材料。
46.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，去除所述生孔劑材料包括施加等離子體處理來(lái)從所述基材料分解所述生孔劑材料。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，使用氮基等離子體或氫基等離子體來(lái)執(zhí)行所述等離子體處理。
48.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述層間介電層包括低k介電材料，其中k小于約4.2。
49.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，執(zhí)行所述方法是為了構(gòu)建雙金屬鑲嵌互連。
50.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成下導(dǎo)電層；以及形成電連接到所述下導(dǎo)電層的接觸部分的雙金屬鑲嵌互連；其中，形成所述雙金屬鑲嵌互連包括在介電層中形成通孔，其中所述通孔與所述下導(dǎo)電層的接觸部分對(duì)準(zhǔn)；用犧牲材料填充所述通孔，所述犧牲材料包括基材料和生孔劑材料的組合；從所述犧牲材料去除所述生孔劑材料來(lái)將所述犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫谞奚牧?，所述多孔犧牲材料包括其中形成有氣孔的基材料；去除所述通孔中的所述多孔犧牲材料；以及用?dǎo)電材料填充所述通孔。
51.如權(quán)利要求50的方法，其中使用通孔在先雙金屬鑲嵌工藝來(lái)執(zhí)行所述雙金屬鑲嵌互連的形成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙金屬鑲嵌互連結(jié)構(gòu)的方法和半導(dǎo)體器件的方法。在形成雙金屬鑲嵌互連結(jié)構(gòu)的方法中，使用了一種含生孔劑(氣孔形成劑)的犧牲材料來(lái)填充層間介電層中的通孔，從而可以將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匀菀椎貜耐兹コ粨p傷或去除層間介電層的多孔犧牲材料。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1812074SQ20051012942
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者李敬雨, 慎烘縡, 金在鶴 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社