專(zhuān)利名稱(chēng)：在互連結(jié)構(gòu)中低電阻通道接觸的形成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及集成電路(ICS)。更具體地講，本發(fā)明涉及互連結(jié)構(gòu)，包括用鑲嵌的方法制造的多層互連結(jié)構(gòu)，其中通道接觸電阻/必須是低的。本發(fā)明敘述基于銅鑲嵌布線，制造改進(jìn)了的互連結(jié)構(gòu)的各種方法和裝備，這種互連結(jié)構(gòu)具有減小了的通道接觸電阻，以及無(wú)論在IC操作時(shí)或IC器件的可靠應(yīng)力下都具有穩(wěn)定的電阻。
背景技術(shù)：
一般講，半導(dǎo)體器件包括許多電路，這些電路形成一個(gè)制造在一硅單晶基片上的集成電路，通常要給定一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)路徑網(wǎng)絡(luò)以把分布在基片表面上的電路元件連接起來(lái)。這些信號(hào)沿著該器件的有效率的路徑要求形成多級(jí)或多層互連結(jié)構(gòu)，如象基于銅的雙鑲嵌布線結(jié)構(gòu)?；阢~的互連，由于它能提供在一個(gè)復(fù)雜的半導(dǎo)體芯片上大量晶體管之間的高速信號(hào)傳輸，因而是可取的。
在互連結(jié)構(gòu)中，金屬通道沿著垂直于硅基片走向，而金屬連線沿著平行于硅基片走向。在新IC產(chǎn)品芯片中，信號(hào)速率獲得進(jìn)一步提高，而相鄰銅連線中信號(hào)的相互作用(稱(chēng)為“串?dāng)_”)獲得進(jìn)一步減小，這是通過(guò)把銅連線和通道圍在一低k線超低k電介質(zhì)之內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)前，在一個(gè)集成電路芯片上形成的互連結(jié)構(gòu)至少包括約2到10個(gè)布線層，它以指定為約1×(稱(chēng)為“細(xì)線”)最小光刻特征尺寸制造，而在這些層以上是約2到4布線層，它們以更大的尺寸制造(稱(chēng)為“粗線”)。在已有技術(shù)的一類(lèi)結(jié)構(gòu)中，該細(xì)線是在具有約2到3.5之間的電介質(zhì)常數(shù)的低電介質(zhì)常數(shù)(k)材料中形成的。
然而，存在著與這些已有技術(shù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的制造問(wèn)題。例如，在已有結(jié)構(gòu)中，由于在通道和連接界面上的玷污，通道接觸電阻是高的，玷污主要包括氧和/或碳，并以氧化銅的形式碳基殘余(聚合物或非晶碳)的形式存在。碳?xì)堄嗤ǔ０℉或F以及在通道和連線的界面上可能存在的其他不合適的元素。
與這些已有技術(shù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的另外一個(gè)問(wèn)題是在通道接觸處差的粘附性，這導(dǎo)致在該結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)溫度循環(huán)以及長(zhǎng)時(shí)間操作以后通道電阻的增加。通道電阻增加的極端情況是通道開(kāi)路，它與下面的線沒(méi)有接觸，這是一種致命的IC失效方式。差的粘附也是由于上述相同的玷污所引起。
在互連制造時(shí)的另一個(gè)問(wèn)題是在腐蝕后，腐蝕出的通道和漕開(kāi)口的形狀和尺寸是正確的，但在通道清洗時(shí)，其形狀和尺寸被畸變，增大，變壞或變粗糙。當(dāng)用低模超低k(ULK)電介質(zhì)(k＜約2.7)以及通道清洗包括Ar+轟擊時(shí)，此問(wèn)題特別尖銳。Ar+離子增大了通道尺寸，侵蝕槽的底部，甚至使槽底部變粗糙。在ULK電介質(zhì)中的細(xì)孔使此問(wèn)題更嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
因而發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有低通道接觸電阻的，雙或單鑲嵌型BEOL互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供雙或單鑲嵌型BEOL互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)制造方法，在該結(jié)構(gòu)中，在IC上的所有通道在結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)熱循環(huán)以后，具有非常穩(wěn)定的電阻(通道電阻不變或變小)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供雙或單鑲嵌型BEOL互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)制造方法，其中在IC上所有的通道具有改善的粘附性。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供雙或單鑲嵌型BEOL互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)制造方法，其中被腐蝕出的通道和槽開(kāi)口形狀在通道清洗時(shí)沒(méi)有畸變或改變。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供雙或單鑲嵌型BEOL互連結(jié)構(gòu)的改進(jìn)制造方法，其中腐蝕出的槽開(kāi)口底部在通道清洗后是光滑的，以及通道和連線的其他表面仍然是光滑的。
為保持本發(fā)明的這些和其他目的，這里提供的是清洗通道接觸的改進(jìn)的方法。
上述目的能夠通過(guò)在制造互連結(jié)構(gòu)時(shí)清洗通道接觸表面來(lái)達(dá)到。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供制造一BEOL互連結(jié)構(gòu)的普遍方法，而該結(jié)構(gòu)包括一多孔或致密的低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻。該方法包括以下步驟a)在一片基片上形成一多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把基片置于一個(gè)處理室內(nèi)的冷卡盤(pán)上，該卡盤(pán)的溫度為約-200℃到約25℃；d)把一種可冷凝清洗劑(CCA)加入處理室，以在基片的腐蝕開(kāi)口內(nèi)冷凝一層CCA；以及e)當(dāng)晶片在約-200℃到約25℃的溫度下保持冷卻時(shí)進(jìn)行激活步驟。
本發(fā)明還提供一種制造BEOL互連結(jié)構(gòu)的方法，該結(jié)構(gòu)包括一種多孔或致密的低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻。該方法包括下述步驟a)在一片基片上形成一多孔或致密的低k電介質(zhì)；b)在低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把基片置于一第一處理室內(nèi)的冷卡盤(pán)上，該卡盤(pán)的溫度為約-200℃到約25℃；d)把一種可冷凝清洗劑(CCA)加入第一處理室，以在基片的腐蝕開(kāi)口內(nèi)冷凝一層CCA；e)把基片移至一第二處理室的一個(gè)簇工具上；以及f)在第二處理室內(nèi)進(jìn)行激活后步驟。
本發(fā)明還提供用本發(fā)明的上述方法制備的一種BEOL互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一種多孔或致密的低k電介質(zhì)并具有低的通道接觸電阻。
由本發(fā)明的方法制備的通道接觸在熱循環(huán)和在半導(dǎo)體器件使用時(shí)是非常穩(wěn)定的。另外，由此處所述方法制備的通道接觸比起已有技術(shù)中所述的通道具有更低的電阻。另外，在本發(fā)明中，通道是被一層襯墊(例如，參閱圖1中元素6)所環(huán)繞，以及該襯墊的粘附比起已有技術(shù)中所述的通道粘附要強(qiáng)，。作為其結(jié)果，本發(fā)明的互連結(jié)構(gòu)比起已有技術(shù)的互連結(jié)構(gòu)是更加靠和更加穩(wěn)定，因?yàn)楦鼜?qiáng)的襯墊粘附導(dǎo)致更加可靠和穩(wěn)定的互連結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將能從本發(fā)明的詳細(xì)描述和優(yōu)選實(shí)施方案并參觀下述附圖得以更好了解。


圖1是一已完成的內(nèi)部連接層的一張示意截面圖，該層有一第一層，其內(nèi)有一組金屬連線和通道，以及在其上的擴(kuò)散阻擋層。
圖2是腐蝕出的通道和連線開(kāi)口在開(kāi)口金屬化以前的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種非破壞性的對(duì)在低k電介質(zhì)上淀積的襯墊/勢(shì)壘的予清洗處理方法。
通常一個(gè)集成電路將有多個(gè)相互連接的層，而每一層包括金屬性的連線和通道，它們具有用于IC芯片的雙鑲嵌(通道加上下一層導(dǎo)體)布線互連結(jié)構(gòu)。金屬性的連線和通道是用相同的或不同的導(dǎo)電材料組成。這里所用的合適材料包括，但不限于，W，Cu，Al，Ag，Au以及其合金等。首選的材料是Cu。
可冷凝的清洗劑(CCA)可以是一種還原劑；金屬基還原劑，金屬氫化物，混合金屬氫化物，如象LiAlH，氟的分子源或氫的分子源或氫和硅兩者的分子源。
后者的例子包括，但不限于己硅烷；丙硅烷；丁硅烷以及其他可冷凝的硅烷。
氟的分子源包括金屬氟化物，如象AlF3，TiF4，WE6，TaF6以及包括無(wú)機(jī)氟化合物，如象SF6，XeF2及其混合物；有機(jī)氟源如象六氟代氧化丙烯(hexafluoroproplyeneoxide)，六氟苯，以及包括氟化高硅烷。上述化合物的混合物作為CCA可以特別有效。
通常，氫化物和氫源是對(duì)于除去氧化物和含氧殘余物有效，而氟源是用來(lái)除去含碳?xì)堄辔?。激活步驟能夠優(yōu)先地用He+離子H2+離子和/或H+/H2+混合物的轟擊來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為其替代，激活步驟也能夠用電子來(lái)照射或紫外(UV)幅射照射來(lái)實(shí)現(xiàn)。
激活步驟可以通過(guò)以舉針把基片從冷卡盤(pán)舉離并隨后用加熱燈加熱基片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
被舉起的基片優(yōu)選地被加熱到約350℃到約400℃的溫度，更優(yōu)選地，被舉起的基片被加熱到約200℃到約450℃的溫度。
參照?qǐng)D1，該圖描述了雙鑲嵌層的一個(gè)例子，其中給出一片基片10以及一個(gè)腐蝕終止/阻擋層2，在腐蝕終止/阻擋層上淀積ILD3以及在ILD頂上可選用一硬掩膜4。請(qǐng)注意，該硬掩膜可以由單層組成，也可以由多層組合，從而形成一復(fù)合硬掩膜。在ILD內(nèi)部形成一Cu導(dǎo)體5，它以襯套/Cu擴(kuò)散阻擋層6與ILD隔離開(kāi)。
一第二腐蝕終止/阻擋層7在Cu導(dǎo)體上形成“帽”。每一條金屬性的連線和通道5能可選擇地包括一襯墊材料6，它襯墊金屬性連線和通道。
能用作襯墊的合適材料包括，但不限于，TiN，TaN，Ta，WN，W，TaSiN，TiSiN，WCN，Ru等及其混合物。該襯墊可以是單層或能夠包括多層。
形成金屬性線和通道的工藝和參數(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域熟知的。簡(jiǎn)要地講，確定連線和通道的開(kāi)口是用常規(guī)光刻(包括在低k有機(jī)電介質(zhì)層的表面上涂以光致抗蝕劑)和腐蝕的方法來(lái)形成。腐蝕步驟包括一種常規(guī)的干性腐蝕，如象反應(yīng)離子腐蝕，離子束腐蝕或等離子體腐蝕。接著將用常規(guī)的脫去工藝把光致抗蝕劑從該層脫去。
接著用常規(guī)的淀積方法，如象CVD，等離子輔助CVD，濺射，電鍍，蒸發(fā)或化學(xué)溶液淀積，在襯墊上，如果用了襯墊的話，或在開(kāi)口的暴露表面上淀積一種導(dǎo)電材料。填充了導(dǎo)電金屬的結(jié)構(gòu)接著受到一常規(guī)的平面化處理以把在開(kāi)口以外的殘余導(dǎo)電金屬和/或襯墊基本除去。例如可以用CMP，而在CMP后金屬性引線的頂上水平部分和第一層的頂表面近似其他平面。
接著一層擴(kuò)散阻擋層7作為一層連續(xù)層能被淀積化其頂表面上，從而完成了該內(nèi)部連接層。擴(kuò)散阻擋層7由能夠阻擋一種上述導(dǎo)電金屬擴(kuò)散進(jìn)在該內(nèi)部連接層上面形成的第一層中去的任何一種絕緣材料組成。
下面參照?qǐng)D2來(lái)敘述本發(fā)明，而本發(fā)明針對(duì)清洗通道開(kāi)口，包括通道對(duì)Cu連線的接觸。
參照?qǐng)D2，圖中給出在一電介質(zhì)層30中被腐蝕出的一個(gè)通道開(kāi)口50和一個(gè)引線開(kāi)口70。請(qǐng)注意，該電介質(zhì)層30可以是均勻的，也可以由多層組成。如果是多層，那么兩層的界面并不必須與引線開(kāi)口70和通道開(kāi)口50的界面一致。
電介質(zhì)可以有從3.5到2的k值，如下所述的那樣。在電介質(zhì)30下方是一層阻擋/帽/腐蝕終止層20，它布置在下方的銅引線100的頂上。該電介質(zhì)層30可以包括一層可以選用的硬掩膜層40，該層可以是由單一層組成，也可以是由多層形成的復(fù)合硬掩模膜。
所有上述組份都是置于一基片110上。
在(用干性腐蝕)形成開(kāi)口50和70以后，把注意力集中在通道開(kāi)口的底部，在該處阻擋/帽/腐蝕終止層20有一個(gè)腐蝕開(kāi)口90。開(kāi)口90稱(chēng)為通道底，在該處Cu101被暴露出來(lái)。由于Cu被空氣，含水清洗溶液，部分含氧溶劑清洗溶液，以及其他氧源，如象在阻擋/帽/腐蝕終止層20中用以形成開(kāi)口90的反應(yīng)性供給氣體所氧化，銅表面可以包含一層Cu的氧化層120。銅氧化層120可以包括碳和其他元素。在通道開(kāi)口內(nèi)還可以有不同厚度的碳?xì)堄?40，它可以包括H，F(xiàn)和其他元素，它可以是聚合物或可以是非晶碳型材料。
碳?xì)堄?40通常存在于通道底部，雖然圖2給出在側(cè)壁上的殘余。
在已有技術(shù)中，通常在第一清洗步驟中用還原性H2等離子體或氧化性等離子體，以H原子和其他活性粒子來(lái)除去殘余140。其他常用的化學(xué)物品，包括下述氣體中的一個(gè)或幾個(gè)H2，O2，N2，NH3。
在已有技術(shù)中使用的Ar+離子，通常具有從約100ev到約1000ev的動(dòng)能，被用來(lái)在第二清洗步驟中來(lái)除去Cu的氧化物120。當(dāng)用Ar+離子時(shí)，該離子引起暴露的槽底150和硬掩模40的損傷，在該處電介質(zhì)是直接暴露于Ar+的轟擊下。
在移去銅的氧化層時(shí)，銅原子從通道底部被濺射到通道的側(cè)壁160上，以及到槽底上，在槽底上的銅在圖中用155示出。
基片110可以是一片半導(dǎo)體晶片或芯片，它可以由任何一種含硅的半導(dǎo)體材料組成，例如Si，SiGe，Si/SiGe，Si/SiO2/Si等。該基片可以按照所要制造的器件摻以n型或p型雜質(zhì)。該基片可以包括各種隔離區(qū)和/或器件區(qū)，它可以在基片內(nèi)形成，或者在其一個(gè)表面上形成。該基片可以也包括在其表面上的金屬性襯墊。除了含硅半導(dǎo)體材料以外，該基片也可以是一個(gè)在其上包括CMOS器件的電路。
層30的適宜的電介質(zhì)是多孔或致密的無(wú)機(jī)材料，包括，但不限于，含硅材料，如象Si，C，O，F(xiàn)和H中的一個(gè)元素或幾個(gè)元素形成的復(fù)合物，例如，F(xiàn)SG，摻C氧化物，摻F氧化物，Si，C，O，和H的合金等等。Si，C，O和H復(fù)合物的PECVD材料的具體例子包括，但不限于，APPlied Materials生產(chǎn)的Black Diamond，Novellus Systems生產(chǎn)的Coral，ASM生產(chǎn)的Aurora，這些均具有約3.0的k值，都包括2.8到3.2的范圍。另外，包含多孔性和具有從2.7到1.8k值的SiCOH電介質(zhì)在本發(fā)明中可以優(yōu)選地采用，包括APPlied Materials生產(chǎn)的BDII和BDIII，ASM生產(chǎn)Aurora ULK和ELK以及其他多孔SiCOH膜。也可以用具有Si，C，O，H成份的多種旋涂膜，如象甲基硅倍半氧烷，硅氧烷以及Japan Synthetic Rubber(JSR)生產(chǎn)的5109，5117，5525，5530，以及Dendriglass也可以用Trikon生產(chǎn)的名為Orion的材料和其他材料。
在基片110上形成第一電介質(zhì)層30的技術(shù)和參數(shù)(例如PE CVD或自旋涂)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。如同本領(lǐng)域所熟知的那樣，從一種環(huán)狀原始化合物和一第二碳?xì)湓蓟衔锏腜ECVD是制造具有2和3之間k值的SiCOH電介質(zhì)的優(yōu)選方法，如同在美國(guó)專(zhuān)利6,312,793；6,441,491和6,479,110B2等所披露的那樣，該專(zhuān)利的內(nèi)容在于插入以供參考。
該電介質(zhì)層30也可以是一種低k有機(jī)材料，如象市場(chǎng)上的有機(jī)熱固性材料，這可以從DOW Chemical CO買(mǎi)到，其商標(biāo)名為SiLKTM，或多亞芳基醚等等。另外，電介質(zhì)層30也可以是DowChemical Company生產(chǎn)的多孔SiLkTM。
用于通道清洗的每一個(gè)本方法都是以把包含部件110-160的基片(見(jiàn)上)置于一個(gè)冷的溫度在約-200℃到約25℃的晶片卡盤(pán)上作為開(kāi)始，接著把一種可冷凝的清洗劑(CCA)加到處理室，其時(shí)間為約1秒到約100秒，該時(shí)間是以冷凝0.1到100單分子層的CCA。
如上所述，可冷凝清洗劑(CCA)是選自還原劑，氟的分子源，氫源和氫和硅兩者的源。
還原劑的例子包括金屬基還原劑，如象金屬氫化物；混合金屬氫化物，如象LiAlH。
氫和硅兩者的源的例子包括，但不局限于乙硅烷；丙硅烷；丁硅烷以及其他可冷凝的硅烷。
氟的分子源包括金屬氟化物，如象AlF3，TiF4，WF6，TaF6，以及包括無(wú)機(jī)氟化合物，如象SF6，XeF2及其混合物，有機(jī)氟源如象六氟代氧化丙烯，六氟苯，以及包括氟化高價(jià)硅烷。
上述化合物的混合物作為CCA可以特別有效。
優(yōu)選的CCA包括乙硅烷，較高級(jí)的硅烷，如象丙硅烷，金屬氫化物，金屬氟化物，如象AlF3，TiF4，WF6，TaF6，無(wú)機(jī)氟化合物，如象SF6或XeF2，混合氟化離階硅烷，混合金屬氫化物和氟化物等等。金屬基還原劑，如象LiAlH也是優(yōu)選的。
本發(fā)明的方法中，CCA在敷涂步驟中被冷凝在冷的晶片上，從而在通道底部形成一薄層(以及在整個(gè)晶片上大體上均勻形成一薄層)。接著在激活步驟中CCA被激活，碳基玷污被轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)的有機(jī)化合物；而Cu的氧化物從Cu的表面除去。
在一個(gè)實(shí)施方案中，激活步驟是用He+離子或者He+和H+/H2+轟擊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而晶片保持冷的狀態(tài)并只用一個(gè)處理室。在轟擊步驟中，He以及可選用的H2以約1sccm到約10000sccm的流率流進(jìn)該處理室，更優(yōu)選的流率范圍對(duì)每一種氣體是從約100到約500sccm。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，激活步驟是用電子束照射或UV照射來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而晶片是冷的，并且用單一的處理室。在電子束處理中，使用的電子能量從約0.5ev到約100kev，劑量在約10到約1000微居里/cm2，時(shí)間約1秒到10000秒。這種處理的一個(gè)典型的條件是電子能量從約1到約10kev，劑量從約50到約500微居里/cm2。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，激活步驟是用加熱晶片來(lái)實(shí)現(xiàn)，并只用單一的處理室。具體講，該片被用舉到舉離冷卻卡盤(pán)，接著用加熱燈來(lái)加熱舉起的晶片到約350℃到約400℃的溫度，以及優(yōu)選地把從約200℃到約450℃。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，激活步驟是在位于簇群工具上的一個(gè)單獨(dú)的處理組件中實(shí)現(xiàn)的。首先包含元素100到160的基片被置于在第一個(gè)實(shí)施方案中所述的處理室中的一個(gè)約-200℃到約25℃溫度的冷晶片卡盤(pán)上，接著在一段時(shí)間內(nèi)把可凝結(jié)清洗劑(CCA)加入到處理室，其時(shí)間要足以使冷凝(從約1到100秒)，這是只以冷凝從0.1到100CCA單分子層的時(shí)間。
接著，把基片移至第二個(gè)處理室，其中基片被照射以He+離子或He+和H+/H2+離子，照射以電子束，以UV幅射，以熱能，或其他能量源。
在第二個(gè)室中，該晶片可以不從卡盤(pán)舉離，該卡盤(pán)可以用例如熱流體或加熱燈電阻性地加熱到所需溫度。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，激活步驟是用一種稀有氣體等離子體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并在等離子體和基片之間放置一個(gè)柵極。在該柵極被正向偏置以排斥正離子，以使包含CCA冷凝層的基片被VUV光和從等離子體來(lái)的電子所激活，也可以選用并放置一個(gè)第二柵極，并加以負(fù)的偏壓以排斥電子，以使只有VUV光激活CCA。
雖然我們已給出并敘述了按照本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案，但顯然這些實(shí)施方案可以作許多變化，這些變化對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講是顯而易見(jiàn)的。因而我們不愿把本發(fā)明限止在我們所給出和敘述的范圍內(nèi)，而是包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的一切變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造包括一層多孔或致密低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻的BEOL互連結(jié)構(gòu)的方法，包括下述步驟a)在一基片上形成一層多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在所述低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把所述基片放進(jìn)一個(gè)處理室內(nèi)，并放在約-200℃到約25℃溫度的冷卡盤(pán)上；d)對(duì)所述處理室加進(jìn)一種可凝結(jié)的清洗劑(CCA)，以在所述基片上的所述腐蝕開(kāi)口內(nèi)凝結(jié)一層CCA；以及e)當(dāng)晶片在約-200℃到約25℃的某個(gè)溫度上仍保持著冷時(shí)進(jìn)行激活步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述可凝結(jié)清洗劑(CCA)選自一種還原劑，氟的一種分子源，氫的一種源，兼有氫和硅的一種源。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述可凝結(jié)清洗劑(CCA)選自金屬基還原劑，金屬氫化物，混合金屬氫化物，金屬氟化物，混合金屬氟化物，無(wú)機(jī)氟化合物，有機(jī)氟化合物以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述金屬氟化物選自AlF3，TiF4，WF6，TaF6及其混合物。
5.權(quán)利要求3的方法，其中所述無(wú)機(jī)氟化合物選自AlF3，TiF4，WF6，TaF6，SF6，XeF2以及其混合物。
6.權(quán)利要求3的方法，其中所述有機(jī)氟化合物選自六氟代氧化丙烯，六氟苯，氟化高硅烷以及其混合物。
7.權(quán)利要求3的方法，其中所述金屬基還原劑選自LiAlH，AlH3，LiH以及其混合物。
8.權(quán)利要求1中的方法，其中所述激活步驟包括以He+離子或H2+和H+/H2+，或He+和H+和H2+的混合物轟擊。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述激活步驟包括以電子束或UV幅射照射。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述激活步驟包括用舉針把所述基片從所述冷卡盤(pán)舉起，之后再用加熱燈對(duì)所述基片加熱。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述被舉起的基片被加熱到約350℃到約400℃的溫度。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述被舉起的基片被加熱到約200℃到約450℃的溫度。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔或致密的低k電介質(zhì)選自從Si，C，O，F(xiàn)和H中一個(gè)或多個(gè)元素形成的含硅材料，具有Si，C，O，和H組份的PE CVD材料，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，C摻雜氧化物，F(xiàn)摻雜氧化物以及Si，C，O和H的合金。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自Black DiamondTM，CoralTM，AuroraTM，Aurora ULKTMAuroraELKTM，BDIITM，BDIIITM，甲基硅倍半氧烷T(mén)M，硅氧烷，JSR制造產(chǎn)品號(hào)為5109TM，5117TM，5525TM，5530TM的材料，DendriglassTM，OrionTM，TrikonTM，及其組合物。
15.一種制造包括一層多孔或致密低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻的BEOL互連結(jié)構(gòu)的方法，包括下述步驟a)在一基片上形成一層多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在所述低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把所述基片放進(jìn)一個(gè)第一處理室內(nèi)，并放在約-200℃到約25℃溫度的冷卡盤(pán)上；d)對(duì)所述第一處理室加進(jìn)一種可凝結(jié)的清洗劑(CCA)，以在所述基片上的所述腐蝕開(kāi)口內(nèi)凝結(jié)一層CCA；e)把所述基片移至一第二處理室，并放在一個(gè)簇工具(cluster tool)上；以及f)在所述第二處理室中進(jìn)行激活步驟。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述可凝結(jié)清洗劑(CCA)選自一種還原劑，氟的一種分子源，氫的一種源，兼有氫和硅的一種源。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述可凝結(jié)清洗劑(CCA)選自金屬基還原劑，金屬氫化物，混合金屬氫化物，金屬氟化物，混合金屬氟化物，無(wú)機(jī)氟化合物，有機(jī)氟化合物及其混合物。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述金屬氟化物選自AlF3，TiF4，WF6，TaF6及其混合物。
19.權(quán)利要求17的方法，其中所述無(wú)機(jī)氟化合物選自AlF3，TiF4，WF6，TaF6，SF6，XeF2及其混合物。
20.權(quán)利要求17的方法，其中所述有機(jī)氟化合物選自六氟代氧化丙烯，六氟苯，氟化高級(jí)硅烷以及其混合物。
21.權(quán)利要求17的方法，其中所述金屬基還原劑選自LiAlH，AlH3，LiH及其混合物。
22.權(quán)利要求15中的方法，其中所述激活步驟包括以He+離子或H2+和H+/H2+，或He+和H+和H2+的混合物轟擊。
23.權(quán)利要求15的方法，其中所述激活步驟包括以電子束或UV幅射照射。
24.權(quán)利要求15的方法，其中所述激活步驟包括用舉針把所述基片從所述冷卡盤(pán)舉起，之后再用加熱燈對(duì)所述基片加熱。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所述被舉起的基片被加熱到約350℃到約400℃的溫度。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述被舉起的基片被加熱到約200℃到約450℃的溫度。
27.權(quán)利要求15的方法，其中所述多孔或致密的低k電介質(zhì)選自從Si，C，O，F(xiàn)和H中一個(gè)或多個(gè)元素形成的含硅材料，具有Si，C，O，和H組份的PE CVD材料，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，C摻雜氧化物，F(xiàn)摻雜氧化物以及Si，C，O和H的合金。
28.權(quán)利要求15的方法，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自Black DiamondTM，CoralTM，AuroraTM，Aurora ULKTMAuroraELKTM，BDIITM，BDIIITM，甲基硅倍半氧烷T(mén)M，硅氧烷，JSR制造產(chǎn)品號(hào)為5109TM，5117TM，5525TM，5530TM的材料，DendriglassTM，OrionTM，TrikonTM，及其組合物。
29.一種包括一層多孔或致密低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻的BEOL互連結(jié)構(gòu)，由包括以下步驟的方法制備a)在一基片上形成一層多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在所述低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把所述基片放進(jìn)一個(gè)處理室內(nèi)，并放在約-200℃到約25℃溫度的冷卡盤(pán)上；d)對(duì)所述處理室加進(jìn)一種可凝結(jié)的清洗劑(CCA)，以在所述基片上的所述腐蝕開(kāi)口內(nèi)凝結(jié)一層CCA；以及e)當(dāng)晶片在約-200C到約25℃的某個(gè)溫度上仍保持著冷時(shí)進(jìn)行激活步驟。
30.權(quán)利要求29的BEOL互連結(jié)構(gòu)，還包括金屬性的連線和通道。
31.權(quán)利要求30的BEOL互連結(jié)構(gòu)，還包括一種襯墊材料。以襯墊金屬性線和通道。
32.權(quán)利要求31的BEOL互連結(jié)構(gòu)，其中所述襯墊材料選自TiN，TaN，Ta，WN，W，TaSiN，TiSiN，WCN，Ru以及其混合物。
33.權(quán)利要求29的結(jié)構(gòu)，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自從Si，C，O，F(xiàn)和H中一個(gè)或多個(gè)元素形成的含硅材料，具有Si，C，O和H組份的PECVD材料，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，C摻雜氧化物，F(xiàn)摻雜氧化物以及Si，C，O和H的合金。
34.權(quán)利要求29的結(jié)構(gòu)，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自Black DiamondTM，CoralTM，AuroraTM，Aurora ULKTMAuroraELKTM，BDIITM，BDIIITM，甲基硅倍半氧烷T(mén)M，硅氧烷，5109TM，5117TM，5525TM，5530TM的材料，DendriglassTM，OrionTM，TrikonTM，及其組合物。
35.一種包括一層多孔或致密低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻的BEOL互連結(jié)構(gòu)，由包括以下步驟的方法制備a)在一基片上形成一層多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在所述低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把所述基片放進(jìn)一個(gè)第一處理室內(nèi)，并放在約-200℃到約25℃溫度的冷卡盤(pán)上；d)對(duì)所述第一處理室加進(jìn)一種可凝結(jié)的清洗劑(CCA)，以在所述基片上的所述腐蝕開(kāi)口內(nèi)凝結(jié)一層CCA；e)把所述基片移至一第二處理室，并放在一個(gè)簇工具(cluster tool)上；以及f)在所述第二處理室中進(jìn)行激活步驟。
36.權(quán)利要求35的BEOL互連結(jié)構(gòu)，還包括金屬性的連線和通道。
37.權(quán)利要求36的BEOL互連結(jié)構(gòu)，還包括一種襯墊材料。以襯墊金屬性線和通道。
38.權(quán)利要求35的BEOL互連結(jié)構(gòu)，其中所述襯墊材料選自TiN，TaN，Ta，WN，W，TaSiN，TiSiN，WCN，Ru及其混合物。
39.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自從Si，C，O，F(xiàn)和H中一個(gè)或多個(gè)元素形成的含硅材料，具有Si，C，O和H組份的PECVD材料，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，C摻雜氧化物，F(xiàn)摻雜氧化物以及Si，C，O和H的合金。
40.權(quán)利要求35的結(jié)構(gòu)，其中所述多孔或致密低k電介質(zhì)選自Black DiamondTM，CoralTM，AuroraTM，Aurora ULKTMAuroraELKTM，BDIITM，BDIIITM，甲基硅倍半氧烷T(mén)M，硅氧烷T(mén)M，JSR制造產(chǎn)品號(hào)為5109TM，5117TM，5525TM，5530TM的材料，DendriglassTM，OrionTM，TrikonTM，及其組合物。
全文摘要
一種制造包括一層多孔或致密低k電介質(zhì)并具有低通道接觸電阻的BEOL互連結(jié)構(gòu)的方法，包括下述步驟a)在一基片上形成一層多孔或致密的低k電介質(zhì)層；b)在所述低k電介質(zhì)中形成單或雙鑲嵌腐蝕開(kāi)口；c)把所述基片放進(jìn)一個(gè)處理室內(nèi)，并放在約－200℃到約25℃溫度的冷卡盤(pán)上；d)對(duì)所述處理室加進(jìn)一種可凝結(jié)的清洗劑(CCA)，以在所述基片上的所述腐蝕開(kāi)口內(nèi)凝結(jié)一層CCA；以及e)當(dāng)晶片在約－200℃到約25℃的某個(gè)溫度上仍保持著冷時(shí)進(jìn)行激活步驟。通道接觸在熱周期和半導(dǎo)體器件工作期間是非常穩(wěn)定的。
文檔編號(hào)H01L21/311GK1624895SQ20041007715
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者蒂莫西·J·多爾頓, 斯蒂芬·M·蓋茨 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司