專利名稱：具有漸變帽蓋層的能圖案化低k電介質(zhì)互連結(jié)構(gòu)體和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體涉及互連結(jié)構(gòu)體和其制造方法。具體而言，本公開內(nèi)容提供單鑲嵌和雙鑲嵌低k互連結(jié)構(gòu)體(均包括位于漸變帽蓋層上的能圖案化低k電介質(zhì)的至少一種固化產(chǎn)物)和其制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，由于零部件(feature)尺寸減小以及單位面積的器件數(shù)和互連級(jí)數(shù)增加，互連信號(hào)的傳播速度是控制整個(gè)電路速度的最重要的因素之一。在整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)中， 已有強(qiáng)烈的驅(qū)動(dòng)力要求提高縱橫比(即，高度與寬度之比)，和降低用于電絕緣金屬導(dǎo)線的層間介電(ILD)材料的介電常數(shù)k。結(jié)果，由于電阻-電容(RC)延遲減少，互連信號(hào)在導(dǎo)體中傳播得更快。現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片使用銅(Cu)作為電導(dǎo)體和無機(jī)有機(jī)硅酸鹽作為低介電常數(shù) (低k)電介質(zhì)，且其具有至多十二級(jí)的Cu/低k互連層。這些Cu/低k互連層用包括數(shù)個(gè)處理步驟的稱為雙鑲嵌的反復(fù)添加工藝制造，這在下面的段落中更詳細(xì)地描述。當(dāng)在多層方案內(nèi)制造集成電路布線時(shí)，通常使用光圖案化和等離子體蝕刻技術(shù)， 如光刻法隨后通過等離子體法蝕刻，將絕緣或介電材料如氧化硅或低k絕緣體圖案化成具有數(shù)千個(gè)開口，以生成導(dǎo)線開口和/或通孔開口(via opening)。不幸的是，由于引入的低k材料的新材料化學(xué)性質(zhì)，難以實(shí)施將低k材料(通常是介電常數(shù)低于氧化硅的介電常數(shù)的電介質(zhì))引入到先進(jìn)互連中的策略。而且，低k電介質(zhì)基本上呈現(xiàn)出比氧化硅弱的電性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。而且，低k電介質(zhì)替代物在多種互連處理步驟期間通常容易受損。低k介電材料中觀察到的損壞通過介電常數(shù)提高和吸水性增加顯現(xiàn)，這可能導(dǎo)致性能和器件可靠性降低。克服低k材料的集成問題的一個(gè)方法是通過在低k介電材料的表面上增加至少一個(gè)犧牲性硬掩膜層來保護(hù)這些低k介電材料。雖然硬掩膜層用于保護(hù)低k材料，但犧牲性硬掩模層的存在大幅增加了工藝復(fù)雜性，因?yàn)樾枰嗟哪こ练e、圖案轉(zhuǎn)印蝕刻、和硬掩模層的除去?，F(xiàn)有的后段(back-end-of-the-line，BE0L)集成工藝稱為低溫氧化物(LTO)工藝，其使用至多八層犧牲性掩模材料來制造兩層雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體。例如，用于形成雙鑲嵌互連的先形成通孔(via-first)的LTO集成包括以下步驟在包括圖案化導(dǎo)體的基板上沉積介電材料；在該介電材料中形成至少一個(gè)通孔，使得通孔中的至少一個(gè)位于圖案化導(dǎo)體之上；在介電材料上和通孔中沉積平坦化材料層；在該平坦化材料層上沉積阻擋材料層； 在該阻擋材料層上沉積至少一層成像材料；在成像材料、阻擋材料和平坦化材料中形成至少一個(gè)溝道，使得該至少一個(gè)溝道位于通孔之上；在平坦化材料中形成溝道之后或同時(shí)，除去成像材料；將至少一個(gè)溝道轉(zhuǎn)印至介電材料，使得溝道中的至少一個(gè)位于通孔之上；在將至少一個(gè)溝道轉(zhuǎn)印至介電材料之后或同時(shí)，除去阻擋材料；和除去平坦化材料。用于形成雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的先形成線路(line-first)的LTO集成包括以下步驟在包括圖案化導(dǎo)體的基板上沉積介電材料；在介電材料中形成至少一個(gè)溝道，使得至少一個(gè)溝道位于圖案化導(dǎo)體之上；在介電材料上和溝道中沉積平坦化材料層；在該平坦化材料層上沉積阻擋材料層；在該阻擋材料層上沉積至少一層成像材料；在成像材料、阻擋材料和平坦化材料中形成至少一個(gè)通孔，使得通孔中的至少一個(gè)位于溝道和圖案化導(dǎo)體之上；在平坦化材料中形成通孔之后或同時(shí)，除去成像材料；將至少一個(gè)通孔轉(zhuǎn)印至介電材料，使得通孔中的至少一個(gè)位于溝道和圖案化導(dǎo)體之上；在將至少一個(gè)通孔轉(zhuǎn)印至介電材料之后或同時(shí)，除去阻擋材料；和除去平坦化材料。集成方案，如上所述的LTO集成方案非常復(fù)雜、低效且昂貴。例如，先形成通孔的 LTO集成方案需要十層膜和二十一個(gè)工藝步驟才能形成兩層雙鑲嵌介電結(jié)構(gòu)體。換句話說， 80%的膜在最終的互連結(jié)構(gòu)體中是不需要的。雖然上述現(xiàn)有技術(shù)的雙鑲嵌集成方案在半導(dǎo)體制造中極受歡迎，但其有數(shù)個(gè)缺點(diǎn)，包括第一，由于現(xiàn)有的芯片需要許多層(最多達(dá)十二層)來連接芯片內(nèi)的微小晶體管和連接印刷電路板，因而雙鑲嵌集成方案構(gòu)成先進(jìn)半導(dǎo)體芯片制造成本的一大部分。第二， 由于形成互連所需的許多層膜產(chǎn)生引入缺陷的機(jī)會(huì)，進(jìn)而降低制造產(chǎn)率，因而雙鑲嵌集成方案是降低產(chǎn)率的主要原因。第三，雙鑲嵌集成方案非常低效且造成巨大的復(fù)雜性。目前的雙鑲嵌集成方案需要許多犧牲性膜(為膜疊層(stack)的80%)來圖案化脆弱的層間介電膜和保護(hù)其在處理期間免于受損。這些犧牲性的圖案化和保護(hù)性膜在圖案化和鍍銅后必須除去。第四，由引入新的k較低的材料所帶來的性能增益常常由于需要k較高的非犧牲性材料(如帽蓋層、硬掩模層、或較厚的銅阻擋層)而抵銷。第五，現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)雜的雙鑲嵌工藝延長(zhǎng)了制造周轉(zhuǎn)時(shí)間和R&D開發(fā)周期。第六，等離子體蝕刻工藝是昂貴的且經(jīng)常不可靠的工藝，并需要預(yù)先支付大筆的資本投資。鑒于以上，需要簡(jiǎn)化包括低k電介質(zhì)的互連(單鑲嵌和雙鑲嵌)的形成，以節(jié)省成本和提高制造效率。

發(fā)明內(nèi)容
制造互連(單鑲嵌和雙鑲嵌)結(jié)構(gòu)體的現(xiàn)有技術(shù)工藝中的上述問題通過使用本發(fā)明的顯著簡(jiǎn)化的集成方法來解決。因此本發(fā)明涉及形成互連結(jié)構(gòu)體的方法，該互連結(jié)構(gòu)體為集成電路和微電子器件的永久性部分，其具有與漸變帽蓋層(graded cap layer)組合的能圖案化低k電介質(zhì)。漸變帽蓋層存在于基板和上面的能圖案化低k介電材料之間，其包括用作阻擋層的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層性質(zhì)的上部區(qū)域。至少一個(gè)中間區(qū)域位于漸變帽蓋層的上部和下部區(qū)域之間。本文所述的漸變帽蓋層代替在集成能圖案化低k材料的現(xiàn)有工藝中采用的、由介電帽蓋(dielectric cap)和抗反射涂層(ARC)構(gòu)成的多層疊層。本文所述的漸變帽蓋層提供更簡(jiǎn)單的膜疊層，因此解決了在現(xiàn)有技術(shù)工藝中采用的多層疊層中，在ARC/帽蓋形成開口過程期間的輪廓劣化(profile degradation)問題。而且， 本文所述的較薄的漸變帽蓋層減少用于使帽蓋層形成開口的等離子體蝕刻過程時(shí)間，因此減少等離子體對(duì)能圖案化低k材料的潛在損壞。本文所述的發(fā)明還通過將光刻膠和介電材料的功能結(jié)合至一種單一材料中而回避了傳統(tǒng)BEOL集成的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。這一種材料稱為能光圖案化的低k電介質(zhì)(或簡(jiǎn)稱為能圖案化低k材料)，其在平版印刷圖案化過程期間充當(dāng)光刻膠，因此不需要單獨(dú)的光刻膠。在平版印刷圖案化后，能圖案化低k電介質(zhì)隨后在圖案化后固化期間轉(zhuǎn)化成低k材料。這樣，本發(fā)明方法避免了低k介電材料和復(fù)雜的犧牲性膜疊層的等離子體蝕刻以及低 k介電材料的圖案化所需的過程。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，提供互連結(jié)構(gòu)體，其包括直接位于圖案化漸變帽蓋層的表面上的至少一種圖案化并固化的低k材料。所述至少一種圖案化并固化的低k材料和所述圖案化漸變帽蓋層各自具有嵌入其中的導(dǎo)電填充區(qū)域。所述圖案化并固化的低k材料包含能圖案化組合物的固化產(chǎn)物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、共聚物、或包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物。所述漸變帽蓋層包括用作阻擋層的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域。至少一個(gè)中間區(qū)域位于所述上部和下部區(qū)域之間。所述至少一個(gè)中間區(qū)域由形成漸變帽蓋層的上部和下部區(qū)域中使用的前體的組合形成。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體，其包括直接位于圖案化漸變帽蓋層上的下部圖案化并固化的低k材料，和位于所述下部圖案化并固化的低k材料上的鄰接的上部圖案化并固化的低k材料。所述下部和上部圖案化并固化的低k材料以及所述圖案化帽蓋層各自具有嵌入其中的導(dǎo)電填充區(qū)域。所述圖案化并固化的上部和下部低 k材料是相同的或不同的能圖案化組合物的固化產(chǎn)物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、共聚物、或包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物。所述漸變帽蓋層包括用作阻擋層的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域。至少一個(gè)中間區(qū)域位于所述漸變帽蓋層的上部和下部區(qū)域之間。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供含有空氣隙的雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體，其包括至少一個(gè)空氣隙，該空氣隙位于至少一種圖案化并固化的能圖案化低k材料內(nèi)，鄰近但不直接鄰接亦位于所述至少一種圖案化并固化的能圖案化低k材料內(nèi)的導(dǎo)電填充區(qū)域。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供制造互連結(jié)構(gòu)體的方法，其包括直接在漸變帽蓋層的表面上提供至少一種能圖案化低k材料。該至少一種能圖案化低k材料為能圖案化組合物，其包含官能化聚合物、共聚物、或包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物，且該漸變帽蓋層包括用作阻擋層的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域。至少一個(gè)中間區(qū)域位于漸變帽蓋層的上部和下部區(qū)域之間。在至少一種能圖案化低k材料和漸變帽蓋層內(nèi)形成至少一個(gè)互連圖案。至少一個(gè)互連圖案在未采用單獨(dú)的光刻膠材料的情況下形成。至少一種圖案化的能圖案化低k材料固化成具有不大于4. 3的介電常數(shù)的固化的介電材料。至少一個(gè)互連圖案填充有導(dǎo)電材料。在本發(fā)明的又一種實(shí)施方式中，提供制造雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的方法，其包括直接在漸變帽蓋層的表面上提供第一能圖案化低k材料。該第一能圖案化低k材料為能圖案化組合物，其包含官能化聚合物、共聚物、或包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物，且該漸變帽蓋層包括用作阻擋層的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域。至少一個(gè)中間區(qū)域位于漸變帽蓋層的上部和下部區(qū)域之間。在無單獨(dú)的光刻膠的情況下，在第一能圖案化低k材料內(nèi)形成第一互連圖案。在具有第一互連圖案的第一圖案化低k材料之上提供第二能圖案化低k材料。
7第二能圖案化低k材料具有與第一能圖案化低k材料相同或不同的能圖案化組合物。在無單獨(dú)的光刻膠的情況下，在第二能圖案化低k材料內(nèi)形成第二互連圖案。對(duì)第一和第二圖案化的能圖案化低k材料施加圖案化后的固化，以將它們轉(zhuǎn)化成固化的低k介電材料。在漸變帽蓋層的暴露部分中提供至少一個(gè)開口，并用導(dǎo)電材料填充第一和第二互連圖案以及漸變帽蓋層內(nèi)的開口。在本發(fā)明的又一種實(shí)施方式中，提供制造雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的方法，其與以上相同，除了在漸變帽蓋層的暴露部分、及第一和第二互連圖案中提供至少一個(gè)開口之后，以及在用導(dǎo)電材料填充第一和第二能圖案化低k材料及漸變帽蓋層的開口之前，施加圖案化后的固化。在本發(fā)明的又一種實(shí)施方式中，提供在形成標(biāo)準(zhǔn)金屬填充的雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體后，制造含有空氣隙的雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的方法。觀察到本發(fā)明中使用的能圖案化低k材料在實(shí)施固化步驟后，變成互連結(jié)構(gòu)體的永久性元件。還觀察到本發(fā)明中使用的漸變帽蓋層也變成互連結(jié)構(gòu)體的永久性元件。


圖1為示出在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中采用的初始結(jié)構(gòu)體(包括位于基板表面上的漸變帽蓋層)的圖式(通過橫截面圖)。圖2為直接在漸變帽蓋層的上表面上形成第一能圖案化低k材料后圖1所示結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖3為在第一能圖案化低k材料內(nèi)形成通孔圖案后圖2所示結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖4為在圖3所示結(jié)構(gòu)體的整個(gè)表面之上形成第二能圖案化低k材料后所述結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖5為在第二能圖案化低k材料內(nèi)形成溝道圖案并恢復(fù)第一能圖案化低k材料內(nèi)的通孔后圖4所示結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖6為在使圖案化的第一和圖案化的第二能圖案化低k材料固化并使?jié)u變帽蓋層形成開口后圖5所示結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖7為在導(dǎo)電填充和平坦化后圖6所示結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。圖8為在結(jié)構(gòu)體的暴露表面的頂上形成另一漸變帽蓋層后圖8所示結(jié)構(gòu)體的圖式 (通過橫截面圖)。圖9為在結(jié)構(gòu)體內(nèi)形成至少一個(gè)空氣隙的進(jìn)一步處理后圖9所示結(jié)構(gòu)體的圖式 (通過橫截面圖)。圖10為可利用圖2所示結(jié)構(gòu)體并對(duì)此結(jié)構(gòu)體進(jìn)行互連圖案化、導(dǎo)電填充、和平坦化形成的單鑲嵌結(jié)構(gòu)體的圖式(通過橫截面圖)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供包括能圖案化低k材料和漸變帽蓋層(用作介電帽蓋和抗反射涂層 (ARC)兩者)的互連結(jié)構(gòu)體和制造所述互連結(jié)構(gòu)體的方法，現(xiàn)將參考以下討論和本申請(qǐng)的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。注意，本申請(qǐng)的附圖僅出于圖示的目的而提供，因此，這些附圖未按比例繪制。本文公開的發(fā)明通過利用漸變帽蓋層，而非包括介電帽蓋和上面的ARC的單獨(dú)的多層疊層，回避了由能圖案化低k電介質(zhì)形成的現(xiàn)有技術(shù)互連結(jié)構(gòu)體的輪廓劣化和等離子體損壞問題。另外，本發(fā)明通過使用將光刻膠和介電材料的功能組合至一種材料中的能圖案化低k材料，回避了傳統(tǒng)互連集成的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。這種能圖案化低k材料在平版印刷圖案化過程期間充當(dāng)光刻膠，因此不需要或未使用單獨(dú)的光刻膠。注意，采用的能圖案化低k材料為擁有兩種功能的任何材料；它們?cè)趫D案化過程期間充當(dāng)光刻膠，和隨后在圖案化后的固化過程期間轉(zhuǎn)化成低k電介質(zhì)。因此，能圖案化低k材料的固化產(chǎn)物可用作芯片上永久性介電絕緣體。能圖案化低k材料可由液相或氣相沉積。術(shù)語“固化”或“固化的” 可互換使用，其是指選自以下的工藝之一熱固化、電子束固化、紫外線(UV)固化、離子束固化、等離子體固化、微波固化或它們的組合。能圖案化低k材料的“固化”產(chǎn)物是能圖案化低k材料在其經(jīng)歷前述固化工藝之一后的產(chǎn)物。能圖案化低k材料的“固化”產(chǎn)物與能圖案化低k材料在化學(xué)性質(zhì)和物理、力學(xué)和電性質(zhì)上是不同的?，F(xiàn)將參考圖1-8描述本發(fā)明的一種實(shí)施方式，圖1-8示出其中形成雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的優(yōu)選實(shí)施方式，該雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體包括固化的能圖案化低k材料和漸變帽蓋層。 盡管描述和圖示了這種優(yōu)選實(shí)施方式，但該方法也可用于形成單鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體，參見圖 10。圖1示出了所利用的初始結(jié)構(gòu)體10，其包括基板12和位于基板12表面上的漸變帽蓋層14。基板12可包含半導(dǎo)體材料、電絕緣材料、導(dǎo)電材料、由這些材料制成的器件或結(jié)構(gòu)體或它們的任何組合(例如，較低級(jí)的互連結(jié)構(gòu)體)。當(dāng)基板12由半導(dǎo)體材料構(gòu)成時(shí)，可使用任何半導(dǎo)體，如Si、SiGe, SiGeC, SiC、Ge合金、GaAs, InAs, InP和其它III/V或 II/VI化合物半導(dǎo)體、或者有機(jī)半導(dǎo)體。基板12也可為柔性基板，其含有適于高速卷對(duì)卷式(roll-to-roll)處理的器件。除了這些所列類型的半導(dǎo)體材料外，基板12還可為層狀半導(dǎo)體，如Si/SiGe、Si/SiC、絕緣體上的硅(SOI)或絕緣體上的硅鍺(SGOI)。這些半導(dǎo)體材料可形成一個(gè)器件、或者多個(gè)器件或結(jié)構(gòu)體，其可為離散的或互連的。這些器件和器件結(jié)構(gòu)體可用于計(jì)算、傳輸、儲(chǔ)存或顯示信息，如邏輯器件、存儲(chǔ)器件、開關(guān)或顯示器件。當(dāng)基板12為電絕緣材料時(shí)，該絕緣材料可為有機(jī)絕緣體、無機(jī)絕緣體或它們的組合(包括多層)?；?2還可包括能圖案化低k介電材料。這些電絕緣材料可為一個(gè)器件、或者多個(gè)器件或結(jié)構(gòu)體的一部分，其可為離散的或互連的。這些器件和結(jié)構(gòu)體可用于邏輯應(yīng)用或存儲(chǔ)應(yīng)用。當(dāng)基板12為導(dǎo)電材料時(shí)，該基板可包括，例如，多晶硅(polySi)、元素金屬、包括至少一種元素金屬的合金、金屬硅化物、金屬氮化物或它們的組合(包括多層)。當(dāng)基板 12包含半導(dǎo)體材料時(shí)，可在其上制造一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件，例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)器件、應(yīng)變硅器件、基于碳(例如，碳納米管和/或石墨烯)的器件、相變存儲(chǔ)器件、 磁性存儲(chǔ)器件、磁性自旋開關(guān)器件、單一電子晶體管、量子器件、基于分子的開關(guān)和其它開關(guān)或存儲(chǔ)器件，其可為集成電路的一部分。直接在基板12表面上形成的漸變帽蓋層14包括下部區(qū)域14A和上部區(qū)域14B ；在上部與下部區(qū)域之間，可存在至少一個(gè)中間(即，過渡)區(qū)域14C。這種至少一個(gè)中間區(qū)域 14C通過使用與形成下部區(qū)域14A和上部區(qū)域14B中使用的不同比例的前體形成。因此，在漸變帽蓋層內(nèi)組成的漸變是沿著相對(duì)于基板12表面的垂直方向。本發(fā)明漸變帽蓋層14實(shí)施和增強(qiáng)集成能圖案化低k材料的兩個(gè)必要功能上部區(qū)域14B的抗反射涂層(ARC)功能，和下部區(qū)域14A的Cu阻擋(帽蓋)層功能。由于將這兩個(gè)功能賦予漸變帽蓋層14，漸變帽蓋層14的厚度可以小于兩個(gè)單獨(dú)的ARC和帽蓋層的組合厚度。而且，這種漸變帽蓋層14消除了兩層結(jié)構(gòu)的界面。因此可避免兩層結(jié)構(gòu)中潛在的粘附問題。漸變帽蓋層的上部區(qū)域14B應(yīng)具有以下一般的ARC特性⑴其在平版印刷圖案化過程期間充當(dāng)抗反射涂層(ARC) ； (ii)其能經(jīng)受高溫BEOL集成處理(最高達(dá)500°C )； (iii)其防止基板引起的抗蝕劑(如，能圖案化低k材料)中毒；(iv)其提供豎直壁輪廓以及能圖案化低k材料與ARC層之間充分的蝕刻選擇性；(ν)其在芯片中用作永久性介電層 (低介電常數(shù)，優(yōu)選k< 5，更優(yōu)選k< 3. 6)；和(vi)其與常規(guī)BEOL集成相容并制造可靠的硬件。漸變帽蓋層的下部區(qū)域14A應(yīng)具有以下一般的帽蓋特性。也就是說，漸變帽蓋層 14的下部區(qū)域14A具有介電帽蓋的性質(zhì)(1)其充當(dāng)有效的Cu擴(kuò)散阻擋物，以防止任何化學(xué)品的擴(kuò)散使導(dǎo)體(如Cu或Cu合金)的導(dǎo)電性和可靠性劣化的任何不利影響；( 其增強(qiáng)所得互連結(jié)構(gòu)體或器件的電遷移可靠性性能；C3)其在制造過程和可靠性測(cè)試期間應(yīng)至少提供與其相鄰層的足夠粘附。漸變帽蓋層14的下部區(qū)域14A可包含任何介電帽蓋材料的原子，包括:Si和C ；Si和N ；Si和0 ；Si、0和N的原子；Si、C禾口 0 ；Si、C、0禾口 H ；禾口 Si、 C、N和H的原子。另外，漸變帽蓋14的下部區(qū)域14A可包括Ru、Co、W和P的原子。漸變帽蓋層14是利用常規(guī)的氣相沉積工藝形成的，所述氣相沉積工藝?yán)?，化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、和原子層沉積(ALD)。在一些實(shí)施方式中，在形成漸變帽蓋層14的一部分中，可使用液相沉積工藝。在形成漸變帽蓋層14中，在形成漸變帽蓋層的下部區(qū)域中，使用第一前體，即，介電帽蓋前體，而在形成漸變帽蓋層的上部區(qū)域中，使用第二前體，即，ARC前體。在一種實(shí)施方式中，通過至少三個(gè)離散層形成漸變帽蓋層使用帽蓋前體的底層、和使用ARC前體的頂層、和采用兩種前體的混合物的中間層。在另一種實(shí)施方式中，漸變帽蓋層為具有沿著豎直方向逐漸變化的組成的連續(xù)層。這種類型的漸變帽蓋層是通過同時(shí)使用兩種前體形成的，且各個(gè)區(qū)域通過逐漸改變兩種前體的比例形成。漸變帽蓋層14典型地具有2nm至200nm的厚度，其中IOnm至IOOnm的厚度是更典型的。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B具有如上所述的抗反射涂層性質(zhì)?，F(xiàn)針對(duì)漸變帽蓋14的上部區(qū)域14B的特性(i)_(ν)，提供進(jìn)一步的討論。特性⑴，即，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B在平版印刷圖案化過程期間充當(dāng)抗反射涂層(ARC)漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B可設(shè)計(jì)成控制傳輸通過能圖案化低k材料 (將在其后形成)、從基板反射、和回到能圖案化低k材料的光的反射，其中上部區(qū)域14B可干涉入射光和導(dǎo)致能圖案化低k材料不平均曝光(沿著豎直方向)。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的光學(xué)常數(shù)在此定義為折射率η和消光系數(shù)k。通常，可對(duì)漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B建模，以找出ARC的最佳光學(xué)參數(shù)(η和k值)以及最佳厚度。在波長(zhǎng)為365、 248、193和157、U6nm以及遠(yuǎn)紫外線(13. 4nm)輻射下，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的優(yōu)
10選光學(xué)常數(shù)在11 = 1.2至11 = 3.0和1^ = 0.01至1^ = 0.9的范圍中，優(yōu)選在η = 1. 4至η =2. 6和k = 0. 02至k = 0. 78的范圍中。優(yōu)化漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的光學(xué)性質(zhì)和厚度，以在后續(xù)圖案化步驟期間獲得能圖案化低k材料的最佳分辨率和輪廓控制，其是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。特性(ii)，即，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B可經(jīng)受高溫BEOL集成處理(最高達(dá)500°C )漸變帽蓋層14，尤其是上部區(qū)域14B，必須經(jīng)受住在BEOL集成期間嚴(yán)酷的處理?xiàng)l件。這些包括高溫和強(qiáng)烈的UV固化。工藝溫度可高達(dá)450°C。UV固化工藝中使用的光的強(qiáng)度可高達(dá)數(shù)十J/cm2。特性(iii)，S卩，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B防止基板引起的抗蝕劑(如，能圖案化低k材料)中毒采用的能圖案化低k材料優(yōu)選化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕劑。它們可通過來自下面的基板12或來自漸變帽蓋層的下部區(qū)域14A的任何堿性污染物而中毒。因此，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B必須用作額外的阻擋層，以防止來自下面的基板的堿性污染物擴(kuò)散至能圖案化低k材料中，而使化學(xué)增強(qiáng)的能圖案化低k材料中毒。特性(iv)，S卩，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B提供豎直壁輪廓以及能圖案化低 k材料和漸變帽蓋層14之間充分的蝕刻選擇性漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B應(yīng)提供充分的反射率控制(其中下面的基板在特定的平版印刷波長(zhǎng)下的反射率小于8%，優(yōu)選小于 5%，更優(yōu)選小于2%)且產(chǎn)生豎直側(cè)晶圓輪廓。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B還應(yīng)產(chǎn)生沒有底腳(footing)的無殘余物的圖案。而且，能圖案化低k材料的粘附應(yīng)足以防止圖案在圖案化和隨后的UV固化期間塌陷。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B還應(yīng)設(shè)計(jì)成使得在漸變帽蓋形成開口的過程期間，蝕刻選擇性充分高，使得漸變帽蓋疊層的開口不侵蝕大部分的能圖案化低k材料和使其圖案輪廓明顯劣化。蝕刻選擇性(漸變帽蓋對(duì)能圖案化低k材料的蝕刻速率之比)大于1，優(yōu)選大于3，更優(yōu)選大于5。特性(ν)，即，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B用作芯片中的永久性介電層包括上部區(qū)域14B和下部區(qū)域14A的漸變帽蓋層14在能圖案化低k材料的圖案化和固化后保留。 其用作芯片中的永久性介電層。因此，包括上部區(qū)域14B的漸變帽蓋層14(在固化后)必須符合芯片上介電絕緣體的要求，包括電性質(zhì)(低介電常數(shù)優(yōu)選k小于5，更優(yōu)選k小于 3. 6 ；電介質(zhì)擊穿場(chǎng)大于2MV/cm，優(yōu)選大于4MV/cm，更優(yōu)選大于6MV/cm ；漏電小于10_5A/ cm2，優(yōu)選小于10_7A/cm2，更優(yōu)選小于10_9A/cm2)；力學(xué)性質(zhì)(粘附能等于或大于集成膜疊層的最弱層的內(nèi)聚能)；必須通過電和力學(xué)可靠性測(cè)試。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B可包括與無機(jī)抗反射涂層有關(guān)的原子，例如Si、C、 0、N和H的原子；Si和C的原子；Si、0禾口 C的原子；Si、C、0和H的原子；W、Co、Ru、Ta、Ti、 和Ru的原子等。在一種實(shí)施方式中，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B為包括M、C(碳)和H(氫)的原子的無機(jī)組合物，其中M選自以下中的至少一種原子Si、Ge、B、Sn、i^e、Ta、Ti、Ni、Hf和 La。這種無機(jī)組合物可任選包括0、N、S、F的原子或它們的混合。在一些實(shí)施方式中，M優(yōu)選Si。在一些實(shí)施方式中，這種無機(jī)組合物也可稱為氣相沉積的M:C:H:任選的X材料，其中M如上定義，且X為0、N、S和F中的至少一種元素。在另一種實(shí)施方式中，漸變帽蓋層為通過PECVD方法沉積的漸變氮碳化硅膜。為了合成漸變氮碳化硅膜，需要以下反應(yīng)物氣體的組合硅源、碳源、和氮源。另外，反應(yīng)物氣體必須以變化的化學(xué)計(jì)量引入，以實(shí)現(xiàn)需要的性質(zhì)。氣體混合物還可包含惰性載氣，如氦或 Μ,ο在本發(fā)明內(nèi)，無機(jī)組合物的含硅前體包含任何包括選自以下的分子的含Si化合物，具有分子式SiR4的硅烷(SiH4)衍生物，含Si的環(huán)狀化合物包括環(huán)碳硅烷，其中取代基 R可相同或不同，且選自H、烷基、苯基、乙烯基、烯丙基、烯基或炔基(可為直鏈、支鏈、環(huán)狀、 多環(huán)狀的，且可用含氮取代基官能化)；任何含Si的環(huán)狀化合物包括環(huán)硅烷、環(huán)碳硅烷。優(yōu)選的硅前體包括但不限于硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、乙基硅烷、二乙基硅烷、三乙基硅烷、四乙基硅烷、乙基甲基硅烷、三乙基甲基硅烷、乙基二甲基硅烷、乙基三甲基硅烷、二乙基二甲基硅烷、1，1，3，3，_四氫化-1，3-二硅雜環(huán)丁烷； 1，3-二硅雜環(huán)丁烷、1，3-二甲基-1，3-二氫化-1，3-二硅(disilyl)環(huán)丁烷；1，1，3，3，_ 四甲基-1，3-二硅雜環(huán)丁烷、1，1，3，3，5，5-六氫化-1，3，5-三硅烷、1，1，3，3，5，5-六甲基-1， 3，5_三硅烷、1，1，1，4，4，4，-六氫化-1，4-二硅雜丁烷、和1，4_雙-三氫甲硅基苯。還有對(duì)應(yīng)的間位取代的異構(gòu)體，如二甲基-1-丙基-3-硅雜丁烷；2-硅雜丙烷、1，3- 二硅雜環(huán)丁烷、1，3-二硅雜丙烷、1，5-二硅雜戊烷、或1，4-雙-三氫甲硅基苯。單一前體，如硅烷胺Si (Net)4，可用作硅、碳和氮源。另一優(yōu)選方法為這樣的前體的混合物含硅源，如硅烷、二硅烷、或烷基硅烷(如四甲基硅烷、或三甲基硅烷)；和含氮源，如氨、胺、腈、氨基類、疊氮類、偶氮類、氫偶氮類(胼類，hydrizo)。還可需要額外的碳源和/或含碳和氮源，其由直鏈、支鏈、環(huán)狀或多環(huán)狀烴骨架_[CH2]n_(其中η大于或等于1) 構(gòu)成，且可被選自烯("C = C-)、炔(-C三C-)、胺(-C-N-) Jf (-C三N)、氨基(-ΝΗ2)、疊氮基(-N = N = N-)和偶氮(-N = N-)的官能團(tuán)取代。在本發(fā)明內(nèi)，烴骨架可為直鏈、支鏈、 或環(huán)狀的，且可包括直鏈、支鏈和環(huán)狀烴部分的混合。這些有機(jī)基團(tuán)是熟知的，且具有本領(lǐng)域中同樣熟知的標(biāo)準(zhǔn)定義。這些有機(jī)基團(tuán)可存在于任何有機(jī)化合物中。本發(fā)明方法可進(jìn)一步包含提供平行板反應(yīng)器的步驟，該平行板反應(yīng)器具有約 85cm2至約750cm2的基板卡盤的面積；和在基板與頂部電極之間約Icm至約12cm的間隙。 向電極之一施加約0. 45MHz至約200MHz頻率的高頻RF功率。任選地，可對(duì)電極之一施加頻率低于第一 RF功率的額外RF功率。將提供硅、碳和氮源的單一來源前體或前體混合物引入反應(yīng)器中。沉積步驟使用的條件可根據(jù)漸變SiCN(H)膜的期望的最終性質(zhì)而變化。大體上， 用于提供包含元素Si、C、N、H的SiCN(H)的條件包括將基板溫度設(shè)定在從約100°C至約 700°C的范圍內(nèi)；將高頻RF功率密度設(shè)定在從約0. Iff/cm2至約2. Off/cm2的范圍內(nèi)；將氣體流速設(shè)定在從約5sCCm至約10，OOOsccm的范圍內(nèi)，將惰性載氣、如氦(或/和氬)流速設(shè)定在從約IOsccm至約10，OOOsccm的范圍內(nèi)；將反應(yīng)器壓力設(shè)定在從約1托至約10托的范圍內(nèi)；和將高頻RF功率設(shè)定在從約IOW至約1，OOOff的范圍內(nèi)。任選地，可將在從約IOW至約600W的范圍內(nèi)的較低頻率的功率加入等離子體。當(dāng)基板卡盤的導(dǎo)電面積改變X倍時(shí)，施加于基板卡盤的RF功率也改變X倍。硅烷、碳和/或氮?dú)怏w前體的氣流以在從約IOsccm 至約1，OOOsccm的范圍內(nèi)的流速流入反應(yīng)器中。雖然在上述實(shí)例中使用氣體前體，但也可使用液體前體進(jìn)行沉積?，F(xiàn)將描述本發(fā)明的第一方法的實(shí)例以制作SiCNH材料將200mm基板放入PECVD 反應(yīng)器中200° -600°C的加熱晶圓卡盤上。在本發(fā)明內(nèi)可使用任何PECVD沉積反應(yīng)器。然后，穩(wěn)定氣體和液體前體流，以達(dá)到在1-10托范圍中的壓力，和對(duì)反應(yīng)器蓮蓬頭施加RF輻射約5至約500秒的時(shí)間。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B包括Si :C:H:X的原子。這些含Si材料由至少一種含Si前體沉積。更特別的是，在添加或未添加含氮和/或氧和/或氟和/或硫前體的情況下，由至少一種含Si前體沉積Si:C:H:X材料。采用的含硅前體可包含任何包括選自以下的分子的含Si化合物，具有分子式SiR4的硅烷(SiH4)衍生物，含 Si的環(huán)狀化合物包括環(huán)碳硅烷，其中取代基R可相同或不同，且選自H、烷基、苯基、乙烯基、 烯丙基、烯基或炔基(可為直鏈、支鏈、環(huán)狀、多環(huán)狀的，且可用含氮取代基官能化)；任何含 Si的環(huán)狀化合物包括環(huán)硅烷、和環(huán)碳硅烷。優(yōu)選的硅前體包括但不限于硅烷、甲基硅烷、 二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、乙基硅烷、二乙基硅烷、三乙基硅烷、四乙基硅烷、乙基甲基硅烷、三乙基甲基硅烷、乙基二甲基硅烷、乙基三甲基硅烷、二乙基二甲基硅烷、1， 1,3,3,-四氫化-1，3-二硅雜環(huán)丁烷；1，3-二硅雜環(huán)丁烷、1，3-二甲基-1，3-二氫化-1， 3-二硅環(huán)丁烷；1，1，3，3，-四甲基-1，3-二硅雜環(huán)丁烷、1，1，3，3，5，5-六氫化-1，3，5-三硅烷、1，1，3，3，5，5-六甲基-1，3，5-三硅烷、1，1，1，4，4，4，_六氫化_1，4-二硅雜丁烷、和 1，4_雙-三氫甲硅基苯。還可采用對(duì)應(yīng)的間位取代的異構(gòu)體，如二甲基-1-丙基-3-硅雜丁烷；2-硅雜丙烷、1，3- 二硅雜環(huán)丁烷、1，3- 二硅雜丙烷、1，5- 二硅雜戊烷、或1，4-雙-三氫甲硅基苯。單一前體，如硅烷胺Si (Net)4，可用作硅、碳和氮源。另一優(yōu)選方法為這樣的前體的混合物含硅源，如硅烷、二硅烷、或烷基硅烷(如四甲基硅烷、或三甲基硅烷)；和含氮源，如氨、胺、腈、氨基類、疊氮類、偶氮類、氫偶氮類(胼類)。還可需要額外的碳源和/或含碳和氮源，其由直鏈、支鏈、環(huán)狀或多環(huán)狀烴骨架_[CH2]n_(其中η大于或等于1)構(gòu)成，且可被選自烯("C = C-)、炔(-C 三 C-)、胺(-C-N-) Jf (-C 三 N)、氨基(-ΝΗ2)、疊氮基(-N = N =N-)和偶氮(-N = N-)的官能團(tuán)取代。烴骨架可為直鏈、支鏈、或環(huán)狀的，且可包括直鏈、 支鏈和環(huán)狀烴部分的混合。這些有機(jī)基團(tuán)是熟知的，且具有本領(lǐng)域中同樣熟知的標(biāo)準(zhǔn)定義。 這些有機(jī)基團(tuán)可存在于任何有機(jī)化合物中。這樣的材料中M的原子％范圍如下優(yōu)選0. 1原子％至95原子％，更優(yōu)選0.5原子％至95原子％，最優(yōu)選1原子％至60原子％，和最高度優(yōu)選5原子％至50原子％。上部區(qū)域14Β中C的原子％范圍如下優(yōu)選0. 1原子％至95原子％，更優(yōu)選0. 5原子％至95 原子％，最優(yōu)選1原子％至60原子％，和最高度優(yōu)選5原子％至50原子％。上部區(qū)域14Β 中H的原子％范圍如下優(yōu)選0. 1原子％至50原子％，更優(yōu)選0. 5原子％至50原子％，最優(yōu)選1原子％至40原子％，和最高度優(yōu)選5原子％至30原子％。上部區(qū)域14Β中X的原子％范圍如下優(yōu)選0原子％至70原子％，更優(yōu)選0. 5原子％至70原子%，最優(yōu)選1原子% 至40原子％，和最高度優(yōu)選5原子％至30原子％。包括Μ、C和H的原子的漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14Β具有可調(diào)節(jié)的折射率和消光系數(shù)，其可任選沿著膜厚度漸變，以匹配基板和能圖案化低k材料的光學(xué)性質(zhì)。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的光學(xué)性質(zhì)和平版印刷特征大幅優(yōu)于通過現(xiàn)有技術(shù)獲得的光學(xué)性質(zhì)和平版印刷特征。注意，通過改變工藝參數(shù)，如偏壓、氣體混合物、氣流、壓力和沉積溫度，可改變漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的光學(xué)常數(shù)。另外，起始前體的組成以及含氧、氮、氟、和硫前體的引入也允許對(duì)這些膜進(jìn)行調(diào)節(jié)。漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B的光學(xué)常數(shù)在此定義為折射率η和消光系數(shù)k。在另一種實(shí)施方式中，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B通過液體沉積工藝形成，該液體沉積工藝包括例如，旋涂、噴涂、浸涂、刷涂、蒸發(fā)或化學(xué)溶液沉積。這種液體沉積的上部區(qū)域14B通過以下形成在漸變層的下部區(qū)域14A上，沉積具有ARC性質(zhì)的膜；或通過相位分離，用包含類ARC組分的混合物形成漸變帽蓋層。通過液體沉積形成的漸變帽蓋層14 的這種上部區(qū)域14B包含具有至少一個(gè)包含式M-Ra的單體單元的聚合物，其中M為以下元素中的至少一種Si、Ge、B、Sn、Fe、Ta、Ti、Ni、Hf和La，且Ra為發(fā)色團(tuán)。這樣的ARC描述在美國專利公開第2009/0081418號(hào)中，其整體內(nèi)容在此以引用的方式并入本文中。在一些實(shí)施方式中，單體單元內(nèi)的M還可鍵合至包括元素C和H的有機(jī)配體、交聯(lián)組分、另一發(fā)色團(tuán)或它們的混合物。有機(jī)配體可進(jìn)一步包括元素0、N、S和F中之一。當(dāng)有機(jī)配體鍵合至M 時(shí)，其通過C、0、N、S、或F鍵合至M’。在其它實(shí)施方式中，通過液體沉積形成的漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B除了由式 M-Ra表示的至少一種單體單元外，還可包括至少一種第二單體單元。當(dāng)存在至少一種第二單體單元時(shí)，其具有式M’ -RB，其中M’為以下元素中至少之一 Si、Ge、B、Sn、!^e、Ta、Ti、Ni、 Hf和La，且Rb為交聯(lián)劑。M和M’可為相同或不同的元素。在這兩個(gè)式中，單體單元內(nèi)的M 和M’還可鍵合至包括C和H的原子的有機(jī)配體、交聯(lián)組分、發(fā)色團(tuán)或它們的混合物。有機(jī)配體可進(jìn)一步包括元素0、N、S和F中之一。當(dāng)有機(jī)配體鍵合至M和M’時(shí)，其通過C、0、N、 S、或F鍵合至M或M’。包含M-Ra或M-Ra和M’ -Rb的液體組合物還可包含至少一種額外組分，其包括單獨(dú)的交聯(lián)劑、酸產(chǎn)生劑或溶劑。當(dāng)采用液體沉積時(shí)，通過包括無機(jī)前體的液體組合物的液相沉積，形成漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B，所述無機(jī)前體包括元素M、C和H，其中M為以下元素中至少之一 Si、 Ge、B、Sn、Fe、Ta、Ti、Ni、Hf和La。形成上部區(qū)域14B所使用的無機(jī)前體可任選包括元素 0、N、S、F或它們的混合。在一些實(shí)施方式中，M優(yōu)選Si。液體組合物除了無機(jī)前體以外，還包括發(fā)色團(tuán)、交聯(lián)組分、酸產(chǎn)生劑和溶劑。在液體沉積實(shí)施方式中使用的無機(jī)組合物的一種實(shí)施方式包含M-Ra和M’ -Rb單元，其中M和M’為以下元素中至少之一 Si、Ge、B、Sn、Fe、Ta、Ti、Ni、Hf和La，或選自第 IIIB族至第VIB族、第IIIA族、和第IVA族。形成上部區(qū)域14B所使用的無機(jī)前體可任選包括元素0、N、S、F或它們的混合。上部區(qū)域14B組合物的一種實(shí)施方式包含MOy單元，其可為許多不同金屬氧化物形式中的任一個(gè)。對(duì)于特定金屬的這樣的金屬氧化物形式的示例性列表如下=MO3，其中M為Sc、Y、鑭系元素、和第IIIA族(B、Al、( 或In) ；MO4,其中M為第IVB族(Ti,Zr或Hf)、和第IVA族(Sn或Ge) ；MO5，其中M為第VB族(V,Nb或Ta)、或P。 還已知第VB族金屬形成穩(wěn)定的金屬氧合形式LM03，其中L為氧合鍵(OXO) ；LMO ；許多所列金屬形成穩(wěn)定的乙酰乙酸金屬絡(luò)合物；LMO ；許多所列金屬形成穩(wěn)定的環(huán)戊二烯基金屬絡(luò)合物；LMO ；其中L為烷氧基配體；M為Sc、Y、或鑭系元素、第IVB族、和第VB族；或LMO ；其中L為烷基或苯基配體；M為第IIIA族或第IVA族。參考本發(fā)明的以下優(yōu)選實(shí)施方式，更詳細(xì)地定義液體沉積的上部區(qū)域14B中可使用的發(fā)色團(tuán)、交聯(lián)組分和酸產(chǎn)生劑。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，漸變帽蓋層14的上部區(qū)域14B通
14過液體沉積形成，其特征為存在具有選自以下的單元的含硅聚合物硅氧烷、硅烷、碳硅烷、 氧碳硅烷、倍半硅氧烷、烷基三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、或含硅和懸垂的發(fā)色團(tuán)部分。含有這些單元的聚合物可為在聚合物骨架中和/或懸垂基團(tuán)中含有這些單元的聚合物。優(yōu)選地，聚合物在其骨架中含有優(yōu)選的單元。聚合物優(yōu)選聚合物、共聚物、包括聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物，其中所述聚合物包括一種單體，和共聚物包括至少兩種單體，且其中聚合物的單體和共聚物的單體選自硅氧烷、硅烷、碳硅烷、氧碳硅烷、倍半硅氧烷、烷基三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、不飽和的烷基取代的倍半硅氧烷、不飽和的烷基取代的硅氧烷、不飽和的烷基取代的硅烷、不飽和的烷基取代的碳硅烷、不飽和的烷基取代的氧碳硅烷、碳硅烷取代的倍半硅氧烷、碳硅烷取代的硅氧烷、碳硅烷取代的硅烷、碳硅烷取代的碳硅烷、碳硅烷取代的氧碳硅烷、氧碳硅烷取代的倍半硅氧烷、氧碳硅烷取代的硅氧烷、氧碳硅烷取代的硅烷、氧碳硅烷取代的碳硅烷、和氧碳硅烷取代的氧碳硅烷。聚合物應(yīng)具有有益于通過常規(guī)旋涂形成ARC型層的溶解和膜形成特性。除了以下討論的發(fā)色團(tuán)部分，含硅聚合物還優(yōu)選含有沿著聚合物分布的多個(gè)反應(yīng)性位點(diǎn)以與交聯(lián)組分反應(yīng)。合適的聚合物的實(shí)例包括具有倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的聚合物(梯形、籠式、或網(wǎng)狀)。 這樣的聚合物優(yōu)選含有具有以下結(jié)構(gòu)(I)和(II)的單體
權(quán)利要求
1.一種互連結(jié)構(gòu)體，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)體包含至少一種圖案化并固化的低k材料，所述至少一種圖案化并固化的低k材料直接位于圖案化漸變帽蓋層的表面上，其中所述至少一種圖案化并固化的低k材料和所述圖案化漸變帽蓋層各自具有嵌入其中的導(dǎo)電填充區(qū)域，其中所述圖案化并固化的低k材料是能圖案化組合物的固化產(chǎn)物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、共聚物、或者共混物，所述共混物包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩個(gè)，且所述漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域和所述上部區(qū)域通過至少一個(gè)中間區(qū)域分開。
2.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，進(jìn)一步包含至少一個(gè)空氣隙，其位于所述至少一種圖案化并固化的低k材料內(nèi)，鄰近但不直接鄰接所述導(dǎo)電填充區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述至少一個(gè)中間區(qū)域得自抗反射前體和介電帽蓋前體的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述漸變帽蓋層是具有沿著豎直方向逐漸變化的組成的連續(xù)層。
5.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述漸變帽蓋層的所述下部區(qū)域包括Si和C 的原子；Si和N的原子；Si和0的原子；Si、0和N的原子；Si、C和0的原子；Si、C、0和H 的原子；或者Si、C、N和H的原子。
6.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述漸變帽蓋層的所述下部區(qū)域包含Ru、Co、 W和P的原子。
7.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述漸變帽蓋層具有2nm至200nm的厚度范圍。
8.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述上部區(qū)域包含Si、C、0、N和H的原子； Si和C的原子；Si、0和C的原子；Si、C、0和H的原子；以及W、Co、Ru、Ta、Ti、和Ru的原子。
9.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述上部區(qū)域包括:M、C和H的原子，其中M 選自以下中的至少一種原子:Si, Ge, B, Sn, Fe, Ta, Ti, Ni, Hf和La。
10.如權(quán)利要求9所述的互連結(jié)構(gòu)體，進(jìn)一步包含0、N、S或F中的至少一種原子。
11.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述上部區(qū)域包含氣相沉積的M:C:H膜，其中M選自以下中的至少一種原子=Si,Ge, B, Sn,Fe, Ta, Ti,Ni,Hf和La。
12.如權(quán)利要求11所述的互連結(jié)構(gòu)體，進(jìn)一步包含X，其是以下中的至少一種原子0、 N、S 或 F。
13.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述上部區(qū)域包含具有式M-Ra的至少一種單體單元的聚合物，其中M是元素Si、Ge、B、Sn、Fe、Ta、Ti、Ni、Hf和La中的至少一種，且 Ra是發(fā)色團(tuán)。
14.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述至少一種單體單元的M鍵合至選自元素C和H的有機(jī)配體、交聯(lián)組分、另一發(fā)色團(tuán)和它們的混合物。
15.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)體，進(jìn)一步包含另一單體單元，所述另一單體單元具有式M，-RB，其中M，是元素Si, Ge, B, Sn, Fe, Ta, Ti, Ni, Hf ^P La中的至少一種，且Rb是交聯(lián)組分。
16.如權(quán)利要求13所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中M和Μ’鍵合至選自元素C和H的有機(jī)配體、交聯(lián)組分、另一發(fā)色團(tuán)和它們的混合物。
17.一種互連結(jié)構(gòu)體，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)體包含下部圖案化并固化的低k材料，所述下部圖案化并固化的低k材料直接位于圖案化漸變帽蓋層上，和鄰接的上部圖案化并固化的低k材料，所述上部圖案化并固化的低k材料位于所述下部圖案化并固化的低k材料上，所述下部和上部圖案化并固化的低k材料以及所述圖案化帽蓋層各自具有導(dǎo)電填充區(qū)域，其中所述圖案化并固化的上部和下部低k材料各自是相同的或不同的能圖案化組合物的固化產(chǎn)物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、 共聚物、或者共混物，所述共混物包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/ 或共聚物的任意組合的至少兩個(gè)，且所述漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域和所述上部區(qū)域通過至少一個(gè)中間區(qū)域分開。
18.如權(quán)利要求17所述的互連結(jié)構(gòu)體，其中所述至少一個(gè)中間區(qū)域得自抗反射前體和介電帽蓋前體的組合。
19.一種含有空氣隙的互連結(jié)構(gòu)體，包含下部圖案化并固化的低k材料，所述下部圖案化并固化的低k材料直接位于圖案化漸變帽蓋層上，和鄰接的上部圖案化并固化的低k材料，所述上部圖案化并固化的低k材料位于所述下部圖案化并固化的低k材料上，所述下部和上部圖案化并固化的低k材料以及所述圖案化帽蓋層各自具有導(dǎo)電填充區(qū)域，其中所述圖案化并固化的上部和下部低k材料各自是相同的或不同的能圖案化組合物的固化產(chǎn)物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、 共聚物、或者共混物，所述共混物包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/ 或共聚物的任意組合的至少兩個(gè)，且所述漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域和所述上部區(qū)域通過至少一個(gè)中間區(qū)域分開。
20.一種制造互連結(jié)構(gòu)體的方法，所述方法包含在基板的表面上提供漸變帽蓋層，所述漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域和所述上部區(qū)域通過至少一個(gè)中間區(qū)域分開；直接在所述漸變帽蓋層的表面上提供至少一種能圖案化低k材料，其中所述至少一種能圖案化低k材料是能圖案化組合物，該能圖案化組合物包含官能化聚合物、共聚物、或者共混物，所述共混物包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩個(gè)；在所述至少一種能圖案化低k材料和所述漸變帽蓋層內(nèi)形成至少一個(gè)互連圖案，在所述至少一種能圖案化低k材料內(nèi)的所述至少一個(gè)互連圖案在未采用單獨(dú)的光刻膠材料的情況下形成；使所述至少一種圖案化的能圖案化低k材料固化成介電常數(shù)不超過4. 3的固化介電材料；和用導(dǎo)電材料填充所述至少一個(gè)互連圖案。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包含在所述固化介電材料的頂上形成包含另一漸變帽蓋層和阻擋掩模的疊層； 形成穿過所述疊層并進(jìn)入固化介電材料中的至少一個(gè)空氣隙；和在所述疊層的所述另一漸變帽蓋的頂上形成空氣隙帽蓋。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述形成穿過所述疊層并進(jìn)入固化介電材料中的至少一個(gè)空氣隙包括間隙轉(zhuǎn)印過程，接著使所述固化介電材料的與其中轉(zhuǎn)印的空氣隙圖案直接相鄰的部分物理改變、化學(xué)改變或者二者，以及選擇性除去所述固化介電材料的已改變的部分。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述圖案化的漸變帽蓋層通過沉積、平版印刷和蝕刻形成，所述沉積包括氣相沉積、液相沉積或氣相和液相沉積的組合。
24.一種制造雙鑲嵌互連結(jié)構(gòu)體的方法，所述方法包含在基板的表面上提供漸變帽蓋層，所述漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的性質(zhì)的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域和所述上部區(qū)域通過至少一個(gè)中間區(qū)域分開；直接在所述漸變帽蓋層的表面上提供第一能圖案化低k材料，其中第一能圖案化低k 介電材料是能圖案化組合物，其包含官能化聚合物、共聚物、或者共混物，所述共混物包括具有一個(gè)或多個(gè)光敏/酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩個(gè)； 在無單獨(dú)的光刻膠的情況下在所述第一能圖案化低k材料內(nèi)形成第一互連圖案； 在包括所述第一互連圖案的所述第一圖案化低k材料之上提供第二能圖案化低k材料，所述第二能圖案化低k材料具有與所述第一能圖案化低k材料相同或不同的組成； 在無單獨(dú)的光刻膠的情況下在所述第二能圖案化低k材料內(nèi)形成第二互連圖案； 固化至少所述第二圖案化的能圖案化低k材料； 使所述漸變帽蓋層的暴露部分形成開口 ；和用導(dǎo)電材料填充所述第一和第二互連圖案以及在所述漸變帽蓋層內(nèi)的所述開口。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，進(jìn)一步包含在所述固化的第二能圖案化低k材料的頂上形成包含另一漸變帽蓋和阻擋掩模的疊層；形成至少一個(gè)穿過所述疊層并進(jìn)入至少所述固化的第二能圖案化低k材料中的空氣隙；和在所述疊層的所述另一漸變帽蓋的頂上形成空氣隙帽蓋。
全文摘要
提供了互連結(jié)構(gòu)體，其包括至少一種位于圖案化漸變帽蓋層(14)的表面上的圖案化并固化的低k材料(18’，22’)。該至少一種固化并圖案化的低k材料和該圖案化漸變帽蓋層各自具有嵌入其中的導(dǎo)電填充區(qū)域(26)。該圖案化并固化的低k材料為以下物質(zhì)的固化產(chǎn)物官能化聚合物、共聚物、或者包括具有一個(gè)或多個(gè)酸敏能成像基團(tuán)的聚合物和/或共聚物的任意組合的至少兩種的共混物，且該漸變帽蓋層包括用作阻擋區(qū)域的下部區(qū)域和具有永久性抗反射涂層的抗反射性質(zhì)的上部區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102549736SQ201080042435
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者D.A.諾伊邁耶, 林慶煌 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司