專利名稱：后cmp成孔劑燒蝕方法
技術領域：
本發明總體涉及用于改進多孔互連層的形成的方法和結構，在形成導電部件之后從低K互連層除去成孔劑(porogen)，以防止空隙和短路。
背景技術：
集成電路工藝一般可以分為前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)工藝。在FEOL處理過程中，制造各種邏輯和功能器件。FEOL處理通常將制造邏輯和功能器件的多個層。在BEOL處理過程中，在這些邏輯和功能層上形成互連層，以完成集成電路結構。因此，BEOL處理一般包括絕緣體和導電布線以及接觸的形成。
最近，具有較低介電常數(并是較軟)的絕緣體(介質)代替較老、較硬、較高介電常數絕緣體。低介電常數材料一般具有低于3.0的介電常數并包括聚合的低K介質商業產品，例如可以從美國新澤西的DowChemical Company獲得的SilK，可以從美國新澤西的Honeywell獲得的FLARE，可以從美國新澤西的Honeywell，Inc獲得的多微孔玻璃如Nanoglass(多孔SiO2)，以及可以從美國加利福尼亞的Applied Material獲得的Black Diamond(碳摻雜的SiO2)；可以從美國加利福尼亞的Novellus Systems，Inc.獲得的Coral(基于碳化硅的介質)；以及可以從美國新澤西的Allied Signal獲得的Xerogel。這些低介電常數絕緣體稱為“低-k”介質。這些低-k介質是有利的，因為它們減小總的電容量，從而增加器件速度和允許利用更低的電壓(使器件較小和更便宜)。金屬(如，銅、鎢等)一般用作BEOL互連層中的布線和連接。
發明內容
本發明提供了一種形成集成電路結構的方法，其形成包括邏輯和功能器件的至少一個第一層，以及在第一層上形成至少一個互連層。互連層適合于在邏輯和功能器件之間形成電連接。
通過首先形成介質層制造互連層。介質層包括第一材料和第二材料，其中第二材料在制造環境條件下(例如，下面論述的處理條件)不如第一材料穩定。“第二材料”包括成孔劑，以及“第一材料”包括基質(matrix)聚合物。然后本發明在介質層中形成導電部件，以及從介質層(例如，通過加熱)除去第二材料，以在設置第二材料的互連層中產生氣穴。
通過構圖介質層形成導電部件，以產生溝槽和開口的圖形，在介質層上形成導體材料，以及拋光介質層，以允許導體材料僅在溝槽和開口的圖形中保留。在形成導體材料之前，本發明用里襯材料加襯溝槽和開口的圖形。第二材料的除去使導體材料和里襯材料未受影響。
由本發明制造的結構是集成電路結構，其包括至少一個第一層和第一層上的至少一個互連層，第一層包括邏輯和功能器件。互連層包括多孔介質、介質內的導電部件以及加襯導電部件并將導電部件與介質分開的里襯。多孔介質內的微孔鄰近里襯，里襯圍繞導電部件是連續的并將導電部件與微孔分開。微孔使里襯未受影響。微孔包含空氣，以便里襯的某些部分鄰近氣穴。里襯圍繞導電部件和沿微孔是完全連續的，以便里襯使微孔中的空氣與導電部件分開。在介質下面有帽蓋材料，其中介質具有比帽蓋材料低的介電常數。導電部件包括接觸和布線。
由于在除去成孔劑之前完成里襯的形成，因此里襯將保持在其位置并在固化工藝過程中成形。因此，即使鄰近里襯形成微孔，這也將不會影響里襯的性能，因為里襯將保持在合適位置并防止導體擴散。如果在產生微孔之后形成里襯，這不會是該情況，因為不可能用里襯材料填充小的側壁微孔，其將在里襯中引起間隙，并將允許導體材料擴散到低K介質中。因此，本發明通過包括利用成孔劑形成的微孔允許減小低K介質的介電常數。本發明允許適當地(即使存在這種微孔)形成(并保持)加襯溝槽和側壁的里襯，以便里襯可以防止導體擴散到低K介質中。
參考附圖，從本發明的優選實施例的下列詳細描述將更好的理解本發明，其中圖1是說明拋光工藝之后的互連結構的示意圖；圖2是說明在成孔劑燒蝕(burn out)之后，圖1所示的同一互連結構的示意圖；圖3A是說明在導體、里襯和多孔介質之間的缺陷連結點的放大示意圖；圖3B是說明在圖2所示的導體、里襯和多孔介質之間的缺陷連結點的放大示意圖；以及圖4是本發明工藝的流程圖。
具體實施例方式
如上所述，在集成電路結構中，如在BEOL互連層中，低K介質是非常有用的。為了進一步減小低K絕緣材料的介電常數，當涂敷時，可以將成孔劑(例如，微孔產生材料)嵌入低K介質材料中。成孔劑被燒蝕，以在介質材料中產生微孔，從而進一步減小有效的介電常數。但是，在構圖介質材料的干法蝕刻工藝之后，微孔可以位于蝕刻溝槽的側壁。后續里襯層淀積不可能覆蓋側壁中的所有微孔。如果溝槽中填充的導體擴散到多孔低K材料中，這將引起可靠性問題(引起電路故障)。
因此，如下所述，本發明的一個方面僅僅在金屬化工藝完成之后燒蝕成孔劑，以便里襯覆蓋度不受溝槽側壁中的微孔的影響。本發明選擇能透過成孔劑的拋光掩模或除去拋光掩模，以允許在加熱過程中成孔劑擴散到外部。
由于在成孔劑被除去之前完成里襯的形成，因此里襯將保持在其位置并在固化工藝過程中成形。因此，即使鄰近里襯形成微孔，這也將不會影響里襯的性能，因為里襯將保持在合適位置并防止導體擴散。這將不會是該情況，如果在產生微孔之后形成里襯，因為不可能用里襯材料填充小的側壁微孔，將在里襯中引起間隙，以及將允許導體材料擴散到低K介質中。因此，本發明允許通過包括利用成孔劑形成的微孔減小低K介質的介電常數(不經受擴散問題)。本發明允許適當地(即使這種微孔存在)形成(并保持)加襯溝槽和側壁的里襯，以便里襯可以防止導體擴散到低K介質中。
更具體地說，圖l說明包括底下層(120)和互連層(122)的集成電路結構的一部分，互連層(122)是本發明的主題。下層(120)可以包括包含層的FEOL邏輯和功能器件的一部分，或可以包括將在BEOL結構內包括的多個互連層的另一個。低K介質層顯示為標號(122)，以及通過某些形式的帽蓋層(121)與下層(120)適當地隔開。如上所述，介質層(122)包括成孔劑。金屬部件(布線、互連、過孔、柱等)顯示為標號(124)和(126)，并被里襯(127)加襯。里襯(127)防止導體(124，126)擴散到低K介質(122)中。化學機械拋光(CMP)硬掩模顯示為標號(128)。圖2說明產生氣穴(微孔、開口等)(130)，然而不影響里襯(127)的固化工藝之后的同一結構。
下面論述用于實現這種結構的一種示例性方法。所屬領域普通技術人員將理解(在回顧該公開內容之后)許多其它類似的工藝/材料可用于實現相同的結果以及本發明不局限于以下工藝和材料。在下帽蓋層(121)上可以以900和4500rpm(優選3000rpm)之間的旋轉速度范圍旋涂介質材料(122)。該級介質材料(122)可以包含基質聚合物和成孔劑。成孔劑可以包括但不限于比剩余的介質如聚(環氧丙烷)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、脂族聚酯、聚內酯、聚己內酯、聚乙二醇聚戊內酯、聚乙烯基吡啶等熱穩定性更差的任意物質。基質聚合物與成孔劑相比熱穩定性更好。基質材料可以包括但不限于聚亞芳醚、聚亞芳基、聚吲哚、苯并環丁烯、聚氰脲酸酯、SiLK等。在Kenneth，J.Bruza等人，轉讓給美國Dow ChemicalCompany，名稱為″A composition containing a cross-linkable matrixprecursor and a porogen，and porous matrix prepared therefrom″的2006年2月15日 申請日期2003年10月9日 優先權日2003年1月7日
發明者C·誠宋, M·G·斯蒂芬, C·H·杰弗里, M·凱利, N·薩蒂亞納拉亞納, S·T·克里斯蒂 申請人:國際商業機器公司