通過選擇性沉積形成的超薄金屬線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及集成電路的制備，并且更具體地，涉及用于制備超薄后段制程(BEOL)金屬線的結(jié)構(gòu)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路(IC)芯片典型地包括垂直間隔開并通過中間絕緣層分隔的多層的導(dǎo)電特征。在芯片中各層級(jí)的導(dǎo)電特征之間形成互連以提供高布線密度以及良好的熱性能。使用刻穿分隔裝置的導(dǎo)電特征層級(jí)的絕緣層的線條和通孔形成互連。隨后用導(dǎo)電材料填充線條和通孔以形成互連結(jié)構(gòu)(即，線)。典型地，諸如銅的導(dǎo)電金屬用于形成互連結(jié)構(gòu)。
[0003]—般通過包括沉積可圖案化掩模層(常稱為光致抗蝕劑)的光刻工藝來形成互連。制作互連結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選的光刻方法是大馬士革工藝。典型的大馬士革工藝包括:毯式沉積電介質(zhì)材料;使用光致抗蝕劑來將電介質(zhì)材料圖案化以形成開口 ；在襯底上沉積導(dǎo)電材料直到足以填充開口的厚度；以及使用基于化學(xué)反應(yīng)物的工藝、機(jī)械方法或組合的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)，從襯底表面移除過量的導(dǎo)電材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一種形成半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法可以包括在形成在電介質(zhì)層中的開口中形成一對(duì)金屬線。可以通過選擇性沉積技術(shù)形成該對(duì)金屬線。所述方法還可以包括:在開口的側(cè)壁上形成一對(duì)襯墊(I i ner)區(qū)，該對(duì)襯墊區(qū)與該對(duì)金屬線相鄰并與該對(duì)金屬線相接觸。所述方法還可以包括在開口中在該對(duì)金屬線之間形成中心區(qū)，并且該中心區(qū)與該對(duì)金屬線相接觸。可以通過在該對(duì)金屬線上選擇性生長(zhǎng)一對(duì)擴(kuò)散阻擋物來形成中心區(qū)。該對(duì)擴(kuò)散阻擋物可以由開口的底部的一部分分隔開。可以在開口的底部的該部分上并且在該對(duì)擴(kuò)散阻擋物之間形成電介質(zhì)區(qū)。可替代地，可以在該對(duì)擴(kuò)散阻擋物的上部之間形成電介質(zhì)帽蓋，保留電介質(zhì)帽蓋之下的區(qū)不填充以形成空氣間隙區(qū)。中心區(qū)也可以通過沉積隔離層來形成，所述隔離層具有與該對(duì)金屬線相接觸的側(cè)面部分以及在其間與開口的底部相接觸的底部部分?？梢栽诟綦x層的底部部分上并在隔離層的側(cè)面部分之間形成電介質(zhì)層。可替代地，電介質(zhì)帽蓋可以在隔離層的側(cè)面部分的上部之間形成，留下由隔離層的底部部分、隔離層的側(cè)面部分以及電介質(zhì)帽蓋限定的區(qū)域不填充，來形成空氣間隙區(qū)。
[0005]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，公開了一種形成半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法可以包括:在半導(dǎo)體襯底上形成電介質(zhì)層;在電介質(zhì)層中形成從電介質(zhì)層的上表面延伸到半導(dǎo)體襯底的上表面的開口 ；在開口的側(cè)壁上形成一對(duì)襯墊區(qū)，其具有與電介質(zhì)層的上表面基本上共面的上表面;在該對(duì)襯墊區(qū)的側(cè)壁上形成一對(duì)金屬線；在金屬線的側(cè)壁上形成一對(duì)阻擋物層；以及在該對(duì)阻擋物層之間形成電介質(zhì)區(qū)。形成該對(duì)阻擋物層可以包括:通過選擇性沉積工藝在該對(duì)金屬線的側(cè)壁上形成被開口的底部的一部分分隔開的一對(duì)擴(kuò)散阻擋物，或者在該對(duì)金屬線的側(cè)壁上以及開口的底部上形成共形隔離層。可替代地，在該對(duì)阻擋物層之間形成電介質(zhì)區(qū)可以包括:在該對(duì)阻擋物層的上部之間形成電介質(zhì)帽蓋并形成其下面的空氣間隙區(qū)。
[0006]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)可以包括在形成在電介質(zhì)層中的開口中的一對(duì)金屬線。所述結(jié)構(gòu)還可以包括在開口的側(cè)壁上的一對(duì)襯墊區(qū)，該對(duì)襯墊區(qū)與該對(duì)金屬線和開口的底部的一部分相鄰并與其相接觸。所述結(jié)構(gòu)還可以包括形成在該對(duì)金屬線之間的并與其相接觸的中心區(qū)。中心區(qū)可以包括在該對(duì)金屬線的側(cè)壁上由開口的底部的一部分分隔開的一對(duì)擴(kuò)散阻擋物。電介質(zhì)區(qū)或者電介質(zhì)帽蓋和空氣間隙區(qū)可以存在于該對(duì)擴(kuò)散阻擋物之間并在開口的底部的所述部分上。可替代地，中心區(qū)可以包括隔離層，所述隔離層具有與該對(duì)金屬線相接觸的側(cè)面部分，并且具有在側(cè)面部分之間并與開口的底部相接觸的底部部分。電介質(zhì)區(qū)或者電介質(zhì)帽蓋和空氣間隙區(qū)可以存在于隔離層的側(cè)面部分之間并且在隔離層的底部部分上。
【附圖說明】
[0007]結(jié)合附圖將能最佳地理解以下的詳細(xì)描述，其以示例方式給出，并且并不意圖將本發(fā)明僅限于以下的詳細(xì)描述，在附圖中可能并未示出所有結(jié)構(gòu)。
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底上形成的電介質(zhì)層的截面圖。
[0009]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在電介質(zhì)層中形成了開口的截面圖。
[0010]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成共形襯墊層的截面圖。
[0011]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成襯墊區(qū)的截面圖。
[0012]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成金屬線的截面圖。
[0013]圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成擴(kuò)散阻擋物的截面圖。
[0014]圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成電介質(zhì)區(qū)的截面圖。
[0015]圖6C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的移除部分的金屬線、擴(kuò)散阻擋物以及電介質(zhì)區(qū)的截面圖。
[0016]圖6D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成空氣間隙區(qū)的截面圖。
[0017]圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成隔離襯墊的截面圖。
[0018]圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成電介質(zhì)區(qū)的截面圖。
[0019]圖7C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成空氣間隙區(qū)的截面圖。
[0020]附圖不一定按比例繪制。附圖僅是示意性的表示，不意在描繪本發(fā)明的具體參數(shù)。附圖意在僅描述本發(fā)明的典型實(shí)施例。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]此處公開了權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)和方法的具體實(shí)施例;然而，應(yīng)當(dāng)理解，公開的實(shí)施例僅是可能以各種形式實(shí)施的權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)和方法的舉例說明。然而，本發(fā)明可以以多種不同形式實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文闡述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些示例性實(shí)施例以使得本公開透徹和完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達(dá)本發(fā)明的精神。在說明書和附圖中，可能省略了眾所周知的特征和技術(shù)的細(xì)節(jié)以避免不必要地混淆提出的實(shí)施例。
[0022]在以下的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，諸如特定結(jié)構(gòu)、組件、材料、大小、處理步驟以及技術(shù)，以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)踐本發(fā)明。在其它實(shí)例中，沒有詳細(xì)描述眾所周知的結(jié)構(gòu)或處理步驟以避免混淆本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)作為層、區(qū)(區(qū)域)或襯底的元件被稱為在另一元件“上”或“之上”時(shí)，它可以直接在該其它元件上，或者也可能存在中間元件。與此相反，當(dāng)元件被稱為直接在另一元件“上”或“之上”時(shí)，則不存在中間元件。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱為在另一元件“下面”、“之下”或“下”時(shí)，它可以直接在該其它元件下或下面，或者可能存在中間元件。與此相反，當(dāng)元件被稱為直接在另一元件“下面”或“下”時(shí)，則不存在中間元件。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及集成電路的制備，并且更具體地，涉及用于通過選擇性沉積工藝在亞光刻寬度(即，小于30nm)制備后段制程(BEOL)超薄金屬線的結(jié)構(gòu)和