TW571422B - Interconnect arrangement and method for fabricating an interconnect arrangement - Google Patents

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571422 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明·發明所屬之技術領域、 — /、,、，八 LS4 少、「〇 干 έ；^口 本發明係關於一種互連配置 ° χ ^ 檀製造一互連配置之方 、次先刖技術、内谷、貫施方式及圖式簡單說明、 太發明係SI於一游π、土___ 法 積體電路配置正以—種持續升高之裝填密度進行生產。 …果使付金屬化層中互連彼此之間的間隔正持續遞減。因 t ’形成於該等互連之間的電容量上升並導致高信號傳播 ㊉功率漏失及串擾。迄今’相對介電常數^.9之 =化邦Κ32)主要已作為用於在互連之間提供絕緣之電 有許多用於降低相對介電常數卜且從而使一互連層内 互連之間之電容減少之已知方法’例如⑴至[8]。 9 、，據先前技藝，凹洞係、形成於—互連層内之互連之間。 決定互連之間之電容之絕緣介電質因而具有一幾乎等於i 之相對介電常數卜。基於絕緣目的，該等互連本身係於上 部及底部由固態二氧化矽層予以包圍。 由於絕緣層上方及下方之電容量對於彼此毗鄰於一層内 之互連之間之整體電容量所造成之影響並非不大，且二 絕緣層㈣由固態二氧切材料所組成，故料絕緣^ 目對介電常數ε廣於該等桃鄰之互連之間之整體；容 量有相當大的影響。 ％ ^ 因此，本發明係基於提供一種互連配置及一種用於製造 τ互連配置之方法的問題’其中該等介於互連之間的二 以合適之幾何與分佈儘可能地佔用空間。 問題係根據如獨立之中請專利範圍中所主張之特徵藉由 (2)

571422 一種互連配置及藉由-㈣於製造—互連配置之方法予以 解決。 -互連配置包含一具有-基底表面由第—導電性材料所 製成之基底。另外，至少有兩個包含—導電性材料之導電 性互連係配置於基底中。再者’互連配置包含一由基底表 面上方之第二電性絕緣材料所製成之緩衝層，該緩衝層包 含-平行於基底表面之緩衝層表面。至少有一凹洞經由緩 衝層自緩衝層表面延伸至基底，該凹㈣相對於緩衝層表 面配置於互連之間，比該等互連更深入地延伸至基底。有 一覆i層配置於緩衝層上方，該覆蓋層包含一第三電性絕 緣材料並相對於緩衝層表面使凹洞隔離。 包心 在-用於製造-互連配置之方法中，首先至少兩個導電 性互連係產製於-基底表面下方之基底中，該基底包含一 第一電性絕緣材料且該等互連包含一導電性材料。互連俜 於基底中彼此鄰近配置。接著，一由第二電性絕緣材料所 製成之緩衝層係產製於基底表面上方，該緩衝層包含一平 行於基底表面之緩衝層基底。然後，產製一位於該等互連 之間並經由緩衝層自緩衝層表面延伸至基底之凹洞，該凹 :相對於缓衝層表面係比互連更深入地延伸至基底内。最 仗’ -由第三電性絕緣材料所製成之覆蓋層係產製於緩衝 層上方，致使凹洞相對於緩衝層表面完全受到隔離。基底 、互連、缓衝層及覆蓋層因此形成互連配置。 一 一本發明之優點在於，由於毗鄰互連之間有非常大之凹 洞作為絕緣層，毗鄰互連之間絕緣層彼此之有效相對介電 (3) 賴靜明觀 '分、：：、、&、w '，，ν ΝνΛ ^ ''ri'N \w 常數僅有稍微差異，且從而在這些互連之間產生電容量 。互連配置在-積體電路内使整體電容量大幅減少。 另-本互連配置之優點在於，凹洞大幅減少不希望於互 連之間得到之漏場，該等漏場係由互連配置中真實互連上 方及/或下方之互連所產生。因此，由凹洞及圍繞材料之相 對介電常數共同作用之有效相對介電常數卜大約為二。在 此實例中’有效相對介電常數£A數值係取決於整體互連 配置之幾何形狀。 另外’在製造互連配置期間有高穩定度之優點，因為， 在產生互連時化學機械研磨法（CMP)中之互連平面化期間 ，互連仍埋置於固態基底内。凹洞僅在互連已形成之後才 伸入基底内，且基底之機械性穩定度僅在那時才會減少。 再者由於蝕刻及/或CMP終止層，故得以避免互連之間 的耦接甩今里。這疋因為這些終止層在最好藉由蝕刻產生 凹洞期間係受到讀，且其巾斷方式使得《互連由於此 種類型之終止層而未實體接觸。 在凡成互連配置之後，凹洞最好含有空氣、真空或電性 絕緣氣體以便提升對火花放電（electdcai spark_〇vers)之阻 力，例如六氟化硫（sf6)。 該等互連係埋置於基底内。 凹洞最好部分延伸至置於基底上之覆蓋層内。這使得有 效相對介電常數。額外減少。 在根據本發明之互連配置較佳具體實施例中，該位於 缓衝層區域中之覆蓋層部分延伸至凹洞内。在此實例中， (4) (4)571422

從緩衝層表面方向來看之覆蓋層在凹_含有遞減之_ 涵蓋，致使凹洞内之覆蓋層未全部延伸至基底表面。互： 配置之架構係由用於製造凹洞或覆蓋層之方法所產生，如 底下所述。凹洞内遞減之邊緣涵蓋是重要的，使得根據本 發明未使有效相對介電常數ε r增加。 互連上方，覆蓋層最好覆蓋緩衝層，且互連與緩衝層表 面之間至少有-附加凹洞。因此，此附加凹洞延伸至：底 内之深度可以比該凹洞還淺’因為附加凹洞係於底部藉由 互連予以限定。附加凹洞額外地降低有效相對介電常數曰己 ’因為必然亦有可能於互連上方省掉具有高有效相對介電 常數ε ,之固態絕緣層。 為了將附加互連層塗敷至互連配置，覆蓋層最好由一平 行於基底表面配置之覆蓋層表面予以限定。 複數個凹洞最好於兩就鄰互連之間起自緩衝層表面延伸 至基底内。若使用複數個小體積之凹洞而非單一大體積之 凹洞，該等小凹洞係藉由薄隔壁予以彼此分離，有可能依 據本發明提高互連配置之穩定度。該等薄隔壁接著係作為 依據本發明配置於互連配置上方之附加互連層所用之機械 性支撐物型式。明顯地，薄隔壁亦可視為支柱。 根據一本發明互連配置之較佳具體實施例，一由第四電 性絕緣材料所製成之支撐層係配置於緩衝層表面上方。兮 第四電性絕緣材料與第一、第二和第三電性絕緣材料不同 ，且第三電性絕緣材料可選擇性地僅沉積於第四電性絕緣 材料上。 (5)571422

終止層最好相對於基底表面置於互連下方之基底中。此 終止層將凹洞限定於底部。該終止層係尤其設計成—用於 製造凹洞之_處理中所用之障礙物，使得在㈣基底期 間’可精確設定所要㈣之凹洞深度。若在終止層未覆蓋 °°刀離蝕刻處理時’終止層之未覆蓋區係受到選擇性 和除直到位於其下方之基底區已未覆蓋，則可以終止層之

厚度額外地增加凹洞之深度。這使得有效相對介電常數ε 得以進一步減少。 Γ 附加終止層可置於支撐層與覆蓋層兩者上方 且附加互連層可接著置於附加終止層上。在此實例中， 乍為—障礙物用以在製造附加互連層於其上方 曰1保4置於附加、终止層下方之架構。

:等互連最好彼此以一小於互連上方及/或下方之凹: 連之間之間隔方向上之寬度之間隔予以配 二洞的形狀然後係類似於Τ或骨狀。互連上方及心 乂第二洞寬度有助於額外降低有效相對介電常數ε。 —“生絕緣材料與第二電性絕緣材料最 r ,第一電性絕緣材料及/或第二電性絕緣材料七二一 :緣材料及/或第四電性絕緣材料最好為相：：：: 介於1與4之間的低介電㈣材料。由 蓋層之：互:之間的整體電容值有貢獻，故應確保用於覆 在緣材料亦具有低相對介電常數〜。、 根據本發明之較佳互連配呈本 性絕緣材料及/或雨一只匕例中，第一電 弟一毛仏緣材料及/或第三電性絕緣材 -10- (6) 571422

四電性絕緣材料包括—種有機材料。然而，互達 四電性二：性絕緣材料及/或第二電性絕緣材料及/或第 ，最好：、：料最好包括二氧化简)。若使用有機材料 於-甲職增強型化學氣相沉積法)處理期間 、 〒说％i i兄中塗敫聚合物。 1互連最好相對於基底表面以實質㈣之深度予以配 置’且凹洞係實質垂直地延伸至基底内。 ::本發明互連配置之另一較佳具體實施例，該等互連 猎由一由—種裝填材料所製成之薄裝填層予以裝埴。該 裝填材料係機械性地比導電性材料還硬、機械性地比第一 電h巴、味材料還硬以及機械性地比第二電性絕緣材料還硬 。^連之裝填係用於在例如有機材料之機械性軟材料係選 ^第-電性絕緣材料及/或第二電性絕緣材料時使互連對 電子遷移之阻力提升。裝填材料可為例如_種氮化合物。 互連可至少部分配置於基底中之I電區上，致使在各種 互連層之間形成電性接觸。 在一用於製造一互連配置之較佳方法中，一附加凹洞係 在覆蓋層產生之前於緩衝層表面與互連之間的互連上方產 生°在此實例中’附加凹洞係由互連予以限定於底部，致 使附加凹洞延伸至緩衝層或基底内之深度比凹洞還淺。 在一本方法之較佳具體實施例中，覆蓋層係以低邊緣涵 蓋之處理予以產生，亦即，非保角性處理。一具有此種類 型之處理確保形成覆蓋層所用之第三電性絕緣材料中僅有 少量可穿入凹洞。因此，阻礙了具有第三絕緣性材料之凹 -11- 571422 ⑺ 洞中不希望得到的填充物。覆蓋層之第三電性絕緣材料最 好以最小可能之邊緣涵蓋藉由CVD(化學氣相沉積法）處理 2以沉積。為此，CVD處理係最好藉由遞增壓力在擴散決 定型參數範圍内運作。作為對於使用CVD處理之替代方案 用於製造覆蓋層之第三電性絕緣材料亦可藉由一種濺鍍 處理予以塗敷。可能已深入穿入至凹洞内之第三電性絕緣 if料可在中斷藉助短等向生蝕刻產生覆蓋層期間予以再 次移除，該短等向性蝕刻係例如一種順流蝕刻處理中之濕 化學蝕刻或乾蝕刻。此種可依據本發明予以使用之類型之 順流蝕刻處理係說明於[9]。或者，若第三電性絕緣材料 具有足夠的表面張力，則亦可藉由所謂的旋轉塗佈處理塗 敷第三電性絕緣材料。在此實例中，緩衝層表面之濕化應 儘可能地低，致使第三電性絕緣材料儘可能少量地穿入凹 洞。 覆蓋層之產生方式可例如，首先，藉由一種非保角性處 理於缓衝層上儿積第三電性絕緣材料，直到凹洞係於上部 :以隔離。然後’在其上方藉由—種保角性標準處理沉積 弟二電性絕緣材料。凹洞幾何之選擇方式應使得非保角性 處理期間幾乎沒有任伯·莖—+ 订第二電性絕緣材料穿入成形之凹洞 。因此，凹洞壁僅有此哞笛一& t. 一《第_电性絕緣材料覆蓋，結果使

得整體互連配置之相對介電常數卜僅受到輕微影響。在較 J特徵尺寸之只例巾，舉例如超大型積體電路（VLW 心蛛不再可能偵測到任何第三電性絕緣材料對凹洞壁 之覆蓋。 -12- 571422

⑻ 凹洞最好係以如下方式予以產纟：首先，一適用之㈣ =產生於支撐層上。接著，出自支撐層、缓衝層及基 &之材料係在支撐層藉由蝕刻光罩而未受覆蓋之區域中依 一經由钱刻處理之預定方 刻光罩。 式予以移除。最後，再次移除蝕 凹洞最好係以如下方式予以填堵：首先’第三電性絕矣 材料係選擇性地僅_ 惶L積在弟四電性絕緣材料上，至少直至

凹洞已全填堵。接著，已沉積在支撐層上之第三電性舍 緣材料：藉由化學機械研磨法予以再次部分移除。依此， 式’覆1層得以變平，致使對於所要額外塗敷於覆蓋層」 之互連層形成一平整之表面。 本务明之貫例性具體實施例係描繪於圖示中並於底下1 以更詳細地解釋。在圖示中，等同之引用符號代表等同4 元件。在圖式中： 、圖1表示一根據本發明第一實例性具體實施例經由一互 連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖2表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中之第一部分期間於第一時間如圖i所示經由 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖3表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中之第一部分期間於第二時間如圖丨所示經由 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖4表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中之第一部分期㈣第三時間如目i戶斤示經由 -13< 571422 (9) 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 扈

圖）表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中之第一部分期間於第四時間如圖1所示經由 V 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖6表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 · 配置之方法中或選之第一部分期間於第一時間如圖丨所示 · 、、二由尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖7表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 · 配置之方法中或選之第一部分期間於第二時間如圖1所示 經由尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖8表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中或選之第一部分期間於第三時間如圖丨所示 經由尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖9表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互連 配置之方法中之第二部分期間於第一時間如圖1所示經由 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖10表示一根據第一實例性具體實施例在用於製造互4 · 配置之方法中之第二部分期間於第二時間如圖丨所示經由 尚未完成之互連配置垂直於基底表面之剖面圖； ‘ 圖11表示一根據圖1所示之本發明第一實例性具體實施 - 例經由互連配置平行於基底表面之剖面圖； ， 圖12表示一根據本發明第二實例性具體實施例經由一互 連配置垂直於基底表面之剖面圖； - 圖13表示一根據本發明第三實例性具體實施例經由一互 ‘ -14- 571422 (ίο) 連配置垂直於基底表面之剖面圖； ㈤表τ才艮據第一貫例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第一日卑卩nl 同1 0 罘妗間如圖12所不經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖15表示-根據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第二時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖16表示-根據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第三時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖Π表不-根據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第四時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖18表示-根據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第五時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖19表7F才艮據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法』間於第六時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖20表不據第二實例，具體實施例用於製造互連配 置之方法’月間於第七時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； " 八根據第二貫例性具體實施例用於製造互連配 去’月間於第八時間如圖12所示經由尚未完成之互連 -15- 571422

配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖22表示一根據第二實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第九時間如圖12所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖23表不；f艮據第三實例性具體實施例 置之方法期間於第—時間如圖13所示經由尚未:成之= 配置垂直於基底表面之剖面圖；

圖24表示一根據第三實例性具體實施例用於製造互連配 置之方法期間於第二時間如圖13所示經由尚未完成之互連 配置垂直於基底表面之剖面圖； 圖1表示一根據本發明第一實例性具體實施例經由一互 連配置100垂直於基底表面1〇2之剖面圖。

互連配置100包含一具有一基底表面1〇2之基底1〇卜在基 底表面102上有配置一含有一緩衝層表面1〇5之緩衝層 ，緩衝層104上方之緩衝層表面1〇5的方向係與基底表面ι〇2 平行。依據此實例性具體實施例固態二氧化矽（Si〇j，所選 擇之基底材料係一第一電性絕緣材料。依據此實例性具體 實施例再一次二氧化矽（Si〇2)，為了緩衝層1〇4所選擇的材 料係一第二電性絕緣材料。在基底1〇1中，有複數個彼此鄰 近配置之埋置互連1 〇3，其方式在於分別垂直於緩衝層奉面 105之較低互連表面ι〇6具有互連深度丁[大於互連ι〇3垂直 厚度之間距。該等互連103包含一依據本實例性具體實施例 為鋁或銅之導電性材料。 在互連103之間，凹洞1〇7自緩衝層表面105經由緩衝層 -16- 571422 (12) _翻酵 104延伸並進入基底101，這些凹洞具有一凹洞深度τΗ。凹

A 洞深度TH係大於互連深度TL，結果使得直接位於互連丨03 上方與下方之基底101或緩衝層104之區域中®比鄰互連之間 、 的漏％付以減少。在互連10 3與緩衝層表面1 〇 5之間，有附 加凹洞109位於至少部分互連1〇3之上表面1〇8之上，這些附 · 加凹洞同樣地對減少漏場作出貢獻。該等凹洞1 〇7和附加凹 . 同109之配置方式使得緩衝層1〇4和基底101中存在位於其 間之支柱110。該等支柱11 〇之形狀可如所需之形狀並，根 · 據本實例性具體實施例，等同一具有正方形基面之筆直稜 境。或者，經由實施例，亦得以將具有圓形基面之圓柱用 作支柱110。 於緩衝層表面105上，有一由第三電性絕緣材料所製成之 覆蓋層111，其依據此實例性具體實施例再一次為依從緩衝 層表面105方向使凹洞1 〇7與附加凹洞i 〇9隔離之固態二氧 化石夕（SiOj。覆蓋層⑴係藉由一方向平行於基底表面1〇2 之覆蓋層表面ι12予以限定於上部。覆蓋層表面112之功用 在於使具有半導體元件或接點元件之附加層以簡單方式纟 Φ 後縯處理中塗敷於互連配置1 〇 〇。 在製造覆蓋層⑴期間，二氧切（Si02)有可能同時穿A · 批鄰互連H)3之間的凹洞107及互連1〇3上方之附加凹洞⑽ ’ 。這導致凹洞壁具有第三電性絕緣材料之薄覆蓋。毗敎 ， 柱U〇之間距愈小’凹洞壁具有第三電性絕緣材料之涵蓋愈 低。因此’少部分覆蓋層i 2 i延伸至凹洞}们及附加凹洞1 〇9 内其中匕由覆蓋層lu之邊緣涵蓋以量自基底表面⑻t · -17- (13) (13)571422 遞減距離而遞減。此係導因於用於產生覆蓋層ln且將於底 下予以說明之較佳方法。在或選之製造方法中，覆蓋層i ^工 可以緩衝層表面105結束沖流（{1[11511)，致使覆蓋層ηι沒有 第三電性絕緣材料進入凹洞1 〇7及附加凹洞丨〇9。 該等凹洞110之間的間距及其幾何之選擇方式應該最好 使得互連配置100對於覆蓋層U1及附加層具有足夠之負載 承受容量以及配置於互連配置1〇〇上方之金屬化層。根據此 實例性具體實施例，該等支柱11〇中每一個的寬度皆幾乎與 該等支柱110之間之間距相等。根據此實例性具體實施例， 凹洞深度TH對應於互連103厚度的兩倍。或者，亦可對該等 支柱1 ίο之寬度及/或間距及/或對相對於該等互連1〇3厚度 之凹洞深度TH選擇其它尺寸。 又 支柱110之基面應大約呼應互連配置1〇〇用於其中之半導 體晶片之最小特徵尺寸。 底下正文對用於形成依據本發明第一實例性具體實施 例之互連配置100之製造方法提供逐步說明。本方法係劃 分成一具有兩不同架構之第一部分及一第二、共通之部分 。在本方法第一部分之第一架構中使用嵌刻技術 (Damascene technique，或稱大馬士革技術），且在本方法 第一部分之第二架構中使用金囑蝕刻技術。嵌刻技術最好 是在互連103所用的材料為銅時予以使用，而金屬蝕刻技 術最好是在互連103所用之材料為鋁時予以使用。在本方 法之第二部分期間，本方法第一部分之結果係經過進一步 處理，且本方法第二部分對於本方法第一部分兩具體實施 •18- (14) (14)571422

例因此係等同的。 圖2表示一於製造圖丨所示互連配置1〇〇所用之方法之第 一部分之第一架構期間於一第一時間經由尚未完成之互連 配置200垂直於基底表面1〇2之剖面圖。 一具有一基底表面丨02之基底丨〇丨係作為嵌刻技術之基礎 。基底⑻係平整的’其受被覆之方式為其於基底表面ι〇2 包含二乳伦矽（Si〇2)。基底101中有溝渠2〇1，該等溝渠2〇1 係藉由標準之微影及蝕刻技術自基底表面102形成於基底 101中。溝渠201之形狀及位置與後續之互連1〇3呼應。尤其 疋，溝朱201之深度最好呼應後續互連之厚度。 為了界疋溝渠20 1之深度，蝕刻終止層亦有可能以一量測 自基底表面102之預定距離併入基底1〇1。在產生溝渠2〇1 之蝕刻處理期間，基底材料係在基底1〇1之深度中予以移除 直到觸及钱刻終止層。 接著，在一標準之金屬化處理中，銅係沉積於具有溝渠 201之基底1〇1上方（參見圖3中尚未完成之互連配置3〇〇) 。依此方式，一由銅構成之金屬層3〇1係形成於基底表面2〇2 之上方。溝渠2〇1係以銅予以超填並形成填滿之溝渠3〇2。 為了產生一平整之表面，金屬層3〇1係藉由使整體表面平 坦而予以移除直到觸及基底101 (參見圖4所示尚未完成之 互連配置400 )。一化學機械研磨運作係為此而予以使用。 根據本具體實施例，產生之平整表面等同於基底表面Μ〕 。在處理中，已超填填滿之溝渠302之銅係予以移除，且互 連1 03因此係由填滿之溝渠302予以形成。 -19- (15) (15)571422 ___ 由一氧化矽（Si〇2)所構成之緩衝層1〇4係塗敷於具有互 連103之基底1〇1(參見圖5中尚未完成之互連配置5〇〇)。緩衝 層104係藉由一平行於基底表面102之緩衝層表面105予以 限定於上部。緩衝層1〇4的厚度使得在緩衝層表面ι〇5與互 連103底部邊緣之間產生希望得到之互連深度丁l。 圖6表示一用於製造圖i所示互連配置1〇〇之方法中第一 部分之第二架構期間於一第一時間經由一尚未完成之互連 配置600垂直於基底表面6〇2之剖面圖。 金屬蝕刻技術所用的基礎係一具有一基底表面6〇2之基 底601。基底材料係二氧化矽（Si〇2)。基底表面6〇2上有由鋁 所製成之互連603。首先係藉由於基底表面6〇2上方產生一 區域性鋁層以產生互連6〇3。接著鋁層係藉由標準之微影及 蝕刻技術製作其圖樣，其中互連6〇3係由鋁層予以構成。鋁 層係依據希望得到之互連603之形狀及位置製作其圖樣。 一保角性電鍍層701係藉由二氧化矽（Si〇2)之保角性沉積 於互連603及基底表面602上方予以產生（參見圖7中尚未完 成之互連配置7〇〇)。介於該等互連6 〇3之間的間距亦以二氧 化石夕（si〇2)予以填充。電鍍層701之厚度應該大於互連6〇3 之厚度。電鍍層701之厚度尺寸應依底下方式：在後續製造 步驟之後，一方面在互連603上方應該仍有足夠之二氧化矽 (Si〇2) ’且另一方面應該有可能平行於基底表面6〇2形成平 整之表面。 為了產生一平整之電鍵層表面802，電鍍層70 1係經過部 分移除直到電鍍層表面802呈扁平且其方向與基底表面602 -20- (16)571422

平行（參見圖8中尚未完成之互連配置8〇〇)。一經過平整化 之電鍍層801係由電鍍層7〇1所形成。一化學機械研磨運作 係用於部分移除電鍍層7〇1。只要基底表面6〇2與電鍍層表 面802之間的距離等於希望得到之互連深度L即結束化學 機械研磨運作。 圖9表示在用於製造圖1所示互連配置1〇〇之方法中之

第二部分期間於一第一時間經由一尚未完成之互連配置 900垂直於基底表面1〇2之剖面圖。 該尚未完成之互連配置900表示本方法第一部分中兩具 體實施例之結果並形成本方法第二部分之起始點。具有埋 置之互連103之基底1〇1表示依據第二具體實施例平整化之 電鍍層801與具有互連603之基底6〇1的組合。在此實例中， 緩衝層表面105係等同於電鍍層表面8〇2。 凹洞107及附加凹洞1〇9係藉由自緩衝層表面ι〇5蝕刻予 以形成於基底101和緩衝層104中（參見圖10中尚未完成之 互連配置1000)。該等凹洞107係配置於赴鄰互連1〇3之間且 具有一凹洞深度TH。凹洞深度TH係大於互連深度。因此 ，凹洞1 07直接在互連103之上方及/或下方之層中於桃鄰互 連103之間產生漏場。 附加互連109係由互連103予以限定於底部。形狀呈具有 正方形基面之筆直棱境之支柱11 〇係分別配置於凹洞1 〇 7、 附加凹洞1 0 9之間以及凹洞1 0 7與附加凹洞1 〇 9之間。或者， 該等支柱110亦可作成不同的形狀。 凹洞1 07及附加凹洞109係藉由標準之微影和钱刻處理予 -21- 571422

⑼ 以併入緩衝層104和基底101。應該確保仔細製作支柱uo之 圖樣，致使完成後所產生之互連配置刪系充份機械性穩定 。關於對毗鄰互連103之間最大可能凹洞1〇7之要求有必要 找到折衷。結論是，連同足夠之互連配置1〇〇機械性穩定度 ’應該在有效相對介電常數ε『中達到最大可能減小。 關於所用蝕刻處理之選擇，最好使用一種移除基底ι〇ι 材料和緩衝層104材料及從而二氧化矽（Si〇2)而非互連1〇3 金屬之選擇性餘刻處理。或者，互連1〇3亦可在無法相對於 互連103之金屬選擇性姓刻二氧化石夕（Si〇2)時藉由一钱刻終 止層予以裝填。 在已產生尚未完成之互連配置1〇〇〇之後，接著產生覆蓋 層111以便製造最終之互連配置丨〇〇。 由二氧化矽（Si〇2)所構成之覆蓋層ln係藉由一種非保角 f生處理於支柱110、凹洞1〇7及附加凹洞1〇9上方予以產生， 月、貝平行於緩衝層表面1〇5。為此，二氧化矽（Si〇2)係藉由 一種CVD處理以最小可能邊緣涵蓋予以沉積，主要是沉積 在緩衝層表面1〇5之剩餘部分且從而支柱11〇上。為此，CVD 處理係藉由擴散決定型建制中壓力之提升而運作。在一中 間步驟中，任何已深入穿入凹洞107及附加凹洞1〇9之二氧 化石夕（Sioj係在凹洞107和附加.凹洞ι〇9完全隔離之前於順 流1虫刻處理中藉由短等向性蝕刻予以再次移除。 在非保角性CVD處理期間，為了支柱ι10所選擇之基底意 ‘幾乎沒有任何二氧化矽（si〇2)穿入凹洞1〇7及附加凹洞 109 °因此’凹洞壁僅有非常輕微之二氧化矽（以〇2)涵蓋， -22- (18)571422 且最終互連配置⑽之相對介電常數〜僅受到輕微影響。 · 在凹洞107及附加凹洞109已於上部藉由二氧化石夕（si〇2) · 之非保角性沉積予以隔離之後，覆蓋層⑴之剩餘部分可藉 ‘ 由二氧切（Si02)之保角性塗敷予以產生。最後，覆蓋層ηι 係於上部藉由方向平行於基底表面1G2之覆蓋層表面112予 · 以限定。所使用之材料亦可為任何其它能用非保角性CVD . 處理予以沉積之絕緣材料。該材料之實施例包含氟化石夕酸 鹽玻璃（FSG}、氧化之碳化石夕及鐵氟龍竹阳。 籲 接著產生根據圖i所繪本發明第一實例性具體實施例之 最終互連配置100。 或者，覆蓋層u丨亦可藉由旋轉塗佈處理予以塗敷於該等 支柱uo。一呈此種類型之處理主要係在要施以旋轉塗佈之 材料其表面張力夠大的情況下予以使用。緩衝層表面ι〇5 之濕化必須低到足以降低要施以旋轉塗佈之材料對凹洞 107及附加凹洞109之穿入。此尤其即以舉例如聚苯並雙口

喝婦〇iybenzoxazole，觸）或旋塗式玻璃（响 μ SOG)為材料之實例。 ’ 在一或選之本發明實例性具體實施例中，互連1 〇 3上方沒 有附加凹洞H)9係有可能的。因此，互連⑻仍是由緩衝: !〇4及基底1()1予以裝填。此因而具有互連⑻可得到對電子 遷移有更多阻力的H術語f子遷移係經過瞭解作為音 指電流所造成互連103材料之遷移，其可導致互連⑻^ 。她鄰互連⑻之間之耗接電容量因電子遷移所造成之減少 僅受到輕微影響。 -23- (19)571422

圖11表示 102之剖面圖 一經由圖1所示之互連配置1〇〇平行於基底表 面 此描繪清楚表示在依據第一實例性具體實施例之互連電 配置100中亦與其它互連層有電性接觸。圖n所示的描繪亦 清楚表示互連103、凹洞107及支柱110之配置。 為了使互連層之間產生電性接觸，接觸洞丨丨〇〇係置於所 杬％之互連層中。接觸洞1100於是可用導電性材料予以填 充。排除支柱110,接觸洞絕緣1101係置於該等接觸洞11㈨ 之區域中。在以導電性材料對接觸洞1100之後續填充期間 ，接觸洞絕緣1101於接觸洞1100及/或與互連103之間避免 不希望得到之電性耦接。否則，會因凹洞107而經由已放置 之導=性材料形成呈此種類型之不希望得到之電性輕接。 该寺互連103使接觸洞丨100之區域變寬並形成接觸洞電 鑛m2。依此方式，可於界定之位置謹慎地將互連ι〇3電: 純至接觸洞謂。亦可能相對於接觸洞u嶋供電性嗜 緣之接觸洞電㈣02,藉由該電料以電性絕緣之方式導巴 引互連103通過接觸洞。這在例如互連層中對應之接觸洞 謂僅希望在兩互連之間之電性接觸的情況下於該互連層 内係需要的，其中該等兩個互連係位於互連層之外側 過互連層，互連層中之互連1〇3沒有電性接觸。 經由一互 圖12表示依據本發明第二實例性具體實施例中 連配置1200垂直於基底表面1〇2之剖面圖。 互運配置1200包含一基座基底 队佩不貫例性玉 體實施例二氧化矽（SiOj之第一絕緣封 ^ 巴4材科係選作基座基底 -24- 571422

120 1之材料。一由依據本實例性具體實施例含有鋁或鋼之 導電性材料所構成之互連103係配置於基座基底1201中。 互連103及基座基底1201係由一第一終止層1202予以覆 蓋。在第一終止層12〇2上方有一層疊，該層疊連續性包含 一第一絕緣層1203、一第二終止層1204、一第二絕緣層12〇5 、一第三終止層12〇6、一第三絕緣層1207、一缓衝層104 和一支撐層12 10。 根據本實例性具體實施例，第一終止層12〇2、第二終止 層1204、第三終止層1206和第四終止層1209中的每一層皆 包含呈電性絕緣之氮化矽（ShN4)。根據本實例性具體實施 例’基於電漿激發性 正硅酸乙酯（PETEOS)之二氧化石夕 (Si〇2)係用作第一絕緣層12〇3、第二絕緣層12〇5、第三絕緣 層1207及緩衝層1〇4之材料。根據本實例性具體實施例，相 對地，基於矽曱烷（SiH4)之電漿增強型二氧化矽（Si〇2)係用 於支撐層1210。該基於矽甲烷（SiH4)之電漿增強型二氧化矽 (SiOJ通常係在PECVD(電漿增強型化學氣相沉積法）處理 中予以沉積。 基座基底1201、第一終止層12〇2、第一絕緣層12〇3、第 二終止層1204、第二絕緣層12〇5、第三終止層12〇6、第三 絕緣層1207及第四終止層12〇9形成基底1〇1，該基底ι〇ι係 依層：!：之向上方向藉由一基底表面1〇2予以限定於上部。平 行於基底表面102,緩衝層1〇4係藉由一緩衝層表面1〇5予以 限定於上部。在緩衝層1〇4和基底1〇1中有配置一凹洞ι〇7 ’該凹洞107自緩衝層表面1〇5延伸i基底ι〇ι内直到第二終 -25- (21) (21)571422

止層1204為止並含有一凹洞深度τΗ。 凹洞107隔離兩互連1〇3，該等兩個互連係埋置於基底1〇1 中、部分取代第三終止層12〇6和第三絕緣層12〇7、並共同 界定一互連層。該等藉由凹洞107予以電性隔離之互連1〇3 係彼此相鄰以一互連間隔Α予以配置，使得其中每一例垂直 於緩衝層表面1〇5之較低互連表面皆具有一比互連1〇3之垂 直厚度還大之互連深度Tl之間距。凹洞深度Th係大於互連 沬度TL’結果使得毗鄰互連103之間的漏場在直接位於互連 103上方和下方之緩衝層104及/或基底101之區域中減少。 凹洞107之寬度等於互連間距A。 該等部分取代第三終止層1206及第三絕緣層12〇7之互連 103係藉由一電性接觸12〇8予以電性耦接至置於基座基底 120 1中之互連丨〇3並且，根據本實例性具體實施例，含有如 同置於基座基底1201中之互連1〇3之材料。為此，電性接觸 1208實質垂直於基底表面ι〇2穿透第一終止層12〇2、第一絕 緣層1203、第二終止層1204及第二絕緣層1205。 缓衝層104和支撐層12 10係彼此上下置於基底表面1〇2上 ’凹洞107，自基底表面1〇2來看，穿透緩衝層104並部分投 射至支撐層1210内。 凹洞107係於上部相對於緩衝層表面1〇5藉由覆蓋層lu 使其隔離。覆蓋層111包含一僅於支撑層12 1 〇選擇性累積之 絕緣材料。根據本實例性具體實施例，基於臭氧活化型正 硅酸乙酯（Os/TEOS)之二氧化矽（Si〇2)係用作覆蓋層lu之 材料。當然，亦有可能對覆蓋層111使用不同之材料，前提 -26- 571422

是該材料就其累積特性具有上述選擇性。明顯地，覆蓋層 ⑴係經過設計使得其面對凹洞丨㈣有三角㈣狀之凹處 。因此’垂直於緩衝層表⑽5之支撐W於同樣由覆蓋 層⑴使其完全隔離之覆蓋層ln中之三角梹肩狀凹處上方 對於凹洞107應具有足夠的厚度。 覆蓋層111及支撐層121〇具有共用之覆蓋層/支撐層表面 1211，5亥共用之覆盍層/支撐層表面121丨實質平行於基底表 面102於上部限定這兩層lu、121〇。最後，一第五終止層 1212亦配置於覆蓋層/支稽層表面1211上，其中附加互連層 可塗敷於該第五終止層丨2丨2。 凹洞107之幾何選擇方式最好應使得互連配置12〇〇對於 互連層内之互連103包含足夠良好之電性絕緣而充分地降 低相對介電常數ε r。根據本實例性具體實施例，互連間距 A及從而凹洞1〇7之寬度幾乎等於互連ι〇3之寬度介於々⑻至 500奈米之間。根據本實例性具體實施例，凹洞深度呼應 互連103厚度的兩倍。根據本實例性具體實施例，該等互連 103之厚度大約為600奈米。根據本實例性具體實施例，該 等單獨之終止層各自具有大約為5〇奈米之厚度。依據本實 例性具體實施例該等除了第三絕緣層12〇7之外的絕緣層、 以及緩衝層104和支撐層121〇皆具有大約為150奈米之厚度 。或者，當然，亦有可能選擇其它合適之尺寸。 可使用嵌刻技術或金屬蝕刻技術中的任何一種技術製造 互連103。嵌刻技術最好是在銅係用作互連1 〇3之材料的情 況下予以使用，而金屬蝕刻技術最好係在鋁係用作互連1 〇3 -27- (23) 422 (23) 422

之材料的情況下予以使用 —在一本發明未予描繪以及實質等同剛剛已作說明之第二 實冊具體實施例之實例性具體實施例中，凹洞旧可經由 整個第二、終止層12〇4額外地延伸至第二終止層圓與第一 絕緣層12〇3之間的界面。明顯地，為了增加凹洞ι〇7的尺寸 ’由凹㈣7區域中之第二終止層12()4之材料移除量使得其 2之第-絕緣層副恰好未受覆蓋。這使得有效相對介 “數ε屬外降低。這是因為較大的凹洞額外地減少該等 互連103之間的干涉式電性漏場。 圖丨3表示一根據本發明第三實例性具體實施例經由一互 連配置1300垂直於基底表面1〇2之剖面圖。 依據第二貫例性具體實施例之互連配置丨3〇〇係實質等同 於依據第二實例性具體實施例之互連配置1200。依據第三 貝例性具體實施例之互連配置1300及依據第二實例性具體 實施例之互連配置1200的相異處如底下所述·· 才關於基底表面1〇2並與圖式之平面類似，凹洞Μ?具有 大於互連間距Α之凹洞寬度Β。其結果為凹洞i 〇7的形狀 月顯地類似於“1”或骨狀。由毗鄰互連103所形成互連層上 方及下方之凹洞107之較大廣度對於額外降低互連配置 1300中有效相對介電常數e γ有貢獻。這是因為較大之凹洞 107額外地減少該等互連103之間的干涉式電性漏場。 第二終止層1206及第四終止層1209在凹洞107之區域中 包含一小於互連間距A之洞寬度C。此係導因於特殊製造方 法5亥特殊製造方法依據第三實例性具體實施例已用於在 -28- 571422

互連配置1300中製造變寬之凹洞107。 底下正文逐步說明一種依據本發明第二實例性具體實施 例用於形成互連配置1200之製造方法。 圖14表示一方法用於製造圖12所示之互連配置1200期間 於一第一時間經由一尚未完成之互連配置1400垂直於基底 表面102之剖面圖。 首先，一互連1 03係藉由嵌刻技術或金屬蝕刻技術中任何 一種技術載入基座基底内。該互連1〇3及基座基底1201係接 著藉由一第一終止層1202予以覆蓋，該第一終止層1202係 藉由例如一種PECVD處理予以塗敷。第一終止層12〇2係用 於執行保護性光罩對基座基底丨2〇 1及/或互連103區域之功 用’其中基座基底1201及/或互連1〇3並不在後續製造電性 接觸1208期間藉由钱刻處理予以移除。 第一絕緣層1203及第二終止層1204係例如藉由一種 PECVD處理予以依次塗敷在第一終止層12〇2上。這接著產 生尚未完成之互連配置15〇〇(參見圖15)。第二終止層12〇4 係在接下來藉由一種蝕刻處理製造凹洞1 〇5期間用於將凹 洞105限定於底部。因此，第二終止層12〇4負有保護性光罩 對其底下各層之功用。 第一、纟巴緣層1205、第三終止·層1206及第三絕緣層1207係 例如再一次藉由一 PECVD處理予以相繼塗敷於第二終止層 1204。匕接著導致尚未完成之互連配置16〇〇(參見圖μ)。第 三終止層1206係在後續對藉由蝕刻處理所製造之毗鄰互連 130製造凹處期間用於在底部限定這些凹處。因此，藉由相 -29- (25) 571422 __瞬 對於第三絕緣層1207適當地定位第三終止層12〇6 ,有可能 精確地設定所要製造之毗鄰互連1 〇3之厚度，亦即垂直於美 底表面102之尺寸。 圖17表示一方法用於製造圖12所示互連配置12〇〇期間於 一第四時間經由一尚未完成之互連配置17〇〇垂直於基底表 面102之剖面圖。 藉由合適之異向性蝕刻處理及接續對導電性材料之採用 ，電性接觸1208及毗鄰互連1〇3之製造方式使得毗鄰互連 103係電性耦接至整合於基座基底12〇1中之互連丨〇3。第一 終止層1202及第三終止層丨2〇6係用於受控制之電性接觸 1208製造。為此，該等終止層係在合適的微影及蝕刻處理 中妥適地製作圖樣。 在對於電性接觸12〇8及毗鄰互連1〇3合併導電性材料之 前，已形成於相對應之層之侧面皆可以含有裝填材料之薄裝 填層（未示）予以覆蓋。這些薄裝填層最好係由一種含氮化物 之材料予以製造’使其含有高機械性硬度且係用於增加所有 那些由導電性材料所製成之部分對電子遷移之阻力。 薄裝填層最好係藉由賤料以產生且在銅係用作導電性 材料的情況下尤其有此必要。在此實例中，銅之種層係藉 :例如濺鍍予以塗敷至薄裝填置層。可接著在種層上沉‘ 電子化學性銅。或者，亦有可能將鋁用作導電性材料心 鋼 '然而’銅因具有較低的電阻值且對於電子遷移之天然 阻力比紹還高而較佳。 、 再者，潯裝填層藉由避免對應之材料在扭比鄰互連ι〇3之材 •30- 571422

料上累積而有助於絕緣材料對覆蓋層lu之選擇性累積。 圖18表不一方法用於製造圖12所示互連配置η⑻期間於 第五4間經由一尚未完成之互連配置18⑽垂直於基底表 面102之剖面圖。

接著，第四終止層12〇9係藉由一種PECVD處理配置於第 二絕緣層1207上方且互連103係埋置於該第四終止層12〇9 内。第四終止層12〇9於上部對毗鄰互連1〇3之導電性材料係 作為一種擴散障礙物。層疊12〇1至12〇9形成藉由基底表面 102予以限定於上部之基底1〇1。然後，缓衝層1〇4及支撐層 12 10係例如再一次藉由PECvd處理予以相繼配置於第四終 止層1209上方。

自實質平行於基底表面102但與其相隔很遠之支撐層 12 10之表面開始，凹洞1 〇7係例如藉由一系列之傳統微影及 姓刻處理併入支樓層1210、緩衝層1 〇4、第四終止層12〇9 、第三絕緣層1207、第三終止層12〇6及第二絕緣層12〇5。 這接著導致尚未完成之互連配置19〇〇(參見圖19)。第二終止 層1204因此依第一絕緣層1203之方向於底部限定凹洞1〇7 。或者，亦有可能選擇性地將第二終止層1204蝕刻掉，致 使凹洞107係藉由第一絕緣層1203(未示）之未覆蓋區予以限 定於底部。 若絕緣材料因微影光罩誤對準而存留於鄰近該等毗鄰互 連103其中之一的位置中，仍然有可能形成凹洞。但是，這 會在相對介電常數ε r中產生不希望得到之數值增加。然而 ，讓誤對準在底下所述製造選擇性絕緣層200 1時不會產生 -31- 571422

(27) 任何問題。 根據本實例性具體實施例，因為基於矽曱烷（SiH4)之電聚 增強型二氧化矽（Si〇2)係作為支撐層1210之材料，故現在有 可能使選擇性絕緣層2001塗敷於支撐層121〇。這接著產生 尚未完成之互連配置2〇〇〇 (參見圖20)。根據本實例性具體 實施例，基於臭氧活化型正硅酸乙酯（〇3/TE〇s)之二氧化矽 (SiOJ係用作選擇性絕緣層2〇〇1之材料。選擇性絕緣層 覆盍所有支撐層1210先前尚未予以覆蓋的表面且可見的係 呈突出支撐層1210之珠狀。 再者，若選擇性絕緣層2001之材料係塗敷於支撐層12〇1 ，則該選擇性絕緣層2〇〇丨一起生長以形成連續之選擇性絕 緣層2101。這接著產生尚未完成之互連配置21〇〇(參見圖 連、，I之遥擇性絕緣層2 1 〇 1現在於上部使凹洞完全隔離， 該連續之選擇性絕緣層12〇1包含一朝向凹洞1〇7之三角拱 肩狀凹處2102。 為了根據本發明使附加互連層塗敷於互連配置12〇〇，連 績之运擇性絕緣層2丨〇丨係藉由例如化學機械研磨處理予以 再次部分移除且係在此處理期間予以變平直到形成一實質 平行於基底表面102之覆蓋層/支撐層表面1211。連續之選 擇性絕緣層2101係予以平整化尤其直到平行於基底表面 H)2之支撐層1210係再次未予覆蓋。依此方式，覆蓋層⑴ 仏由連續之選擇性絕緣層21()1予以構成。這接著產生尚未 完成之互連配置2200(參見圖22)。在選擇凹洞而之寬度及 從而支撐層1210之間距A與厚度時，最好應確保在連續之選 -32- 571422 (28) βΙ_ 擇性絕緣層2 1 01平整化期間，凹洞1 〇7仍於上部保持完全隔 離，亦即，三角拱肩狀凹處21 02未於上部張開。 在遠離基底101側，亦即覆蓋層/支撐層表面1211之上方 ，第五終止層1212係接著藉由例如PECVD處理產生於覆蓋 層111和支撐層1210之未覆蓋區上方，結果為依據第二實例 性具體實施例示於圖12之互連配置1200。 對於依據弟一貫例性具體貫施例額外塗敷於互連配置 1200之互連層，依據第二實例性具體實施例關於附加凹洞 之第五終止層1212對於互連配置1200中凹洞1〇7具有如同 第二終止層1204之功能。 依據第二貫例性具體貫施例用於製造互連配置1 3 〇 〇之方 法係實質等同於依據第二實例性具體實施例用於製造互連 配置1200之方法。因此，這兩個圖示僅在於處理這兩個時 間’其中兩製造方法之間最大的差異即在於此。 圖23表示一方法用於製造圖13所示互連配置13〇〇期間於 一第一時間經由尚未完成之互連配置23⑽垂直於基底表面 10 2之剖面圖。 依順序，若用於產生凹洞107之微影光罩產生可能之誤動 作，仍然能夠產生寬度呼應互連間距Α之凹洞1〇7，根據第 三實例性具體實施例，作為圖19所說明之部分區段之替代 f生選擇’在製造方法期間，首先一洞23 〇 ι係藉由例如一系 列傳統微影及蝕刻處理自實質平行於但遠離基底表面Μ] 之支撐層1210之表面合併至支撐層121〇、第三絕緣層12〇7 、第三終止層1206及第二絕緣層12〇5。第二終止層丨2〇4因 (29) (29)571422 而依第緣層12〇3之方向於底部限定洞23〇ι。 有—小於互連間距八之润寬度C。因此， m凹洞1 〇 7區域中，微影及钱刻光罩可於互連間距 二内更輕易地予以放置。所以，某些第三絕緣 性材料至少在晚鄰互連1G3其中之 p 適當的地方。 /“n23G1之間存留於 接著為了避免該等㈣互連1G3之間有效相對介電常數 G之減少不足，—等向性㈣處理係在已產生洞23()1之後 予以執行。等向性蝕刻處理係選擇性地予以設定，其方式 使得第二絕緣層12〇5、第三絕緣層12G7、緩衝層⑽及支標 層1210中僅電性絕緣材料才予以移除。然而，在等向性蝕 刻處理期間’第二終止層i、帛三終止心⑽和第四終 止層1209之電性絕緣材料以及毗鄰互連1〇3之導電性材料 白不予以移除。尤甚者，在等向蝕刻處理期間，第二終止 層1204防止對第一絕緣層12〇3之電性絕緣材料產生不希望 仔到之移除。根據本實例性具體實施例，對於第二絕緣層 1205、第三絕緣層1207、緩衝層1〇4及支撐層121〇，亦即二 氧化矽（Si〇2) ’依據本實例性具體實施例最好用於蝕刻電性 絕緣材料之稀釋之氫氟酸（HF)係用於等向性蝕刻。 凹洞107係藉由等向性蝕刻處理由洞23〇1予以形成。這接 著產生尚未完成之互連配置24〇〇 (參見圖24)。選擇性蝕刻 處理期間適當匹配之結果在於相對於毗鄰互連丨垂直邊 緣所受到阻挫（set back)之凹洞1〇7垂直邊緣，亦即具有毗鄰 互連103之互連層上方及下方凹洞寬度b係大於互連間距a -34- (30) 571422 。這具有可達到額外降低有效相對介電常數q之優點。另 夕，所使用之等向性钱刻處理具有在凹洞⑽之圖樣製作及 產生期間儘可能避免污染效應之優點。 圖麟示尚未完成之互連配置24〇〇接著可用已在盘圖2〇 至圖22有關之說明中所執行之類似方式予以進一步處理， 接著在完成之後，產峰斤被贫一— 生依據弟二貫例性具體實施例之互連 酉己置測。在依據第三實例性具體實施例之互連配置測 中，有可能藉由所建議之製造方法達到有效相對介電常數 £ rS2且尤其是e pi g。 ，為了形成依據實例性具體實施例中其t之-的開創性互 之=:能用其它適用之絕緣材料及製造程序代替 所擇之、七緣材料及其製造程序。 經：實施例，所有具有低相對介電常數“可於旋轉塗佈 二$予乂土放―且含有低黏度之絕緣性低k材料對於覆蓋 曰ill係適用作第三電性絕緣材料。在旋轉塗佈處理中，所 要予以塗敷且一般呈液麵 斗 液形式之材料係在旋轉被覆運作期 間予以塗敷於要藉由接受旋轉塗佈予以被覆之表面。 在本發明之第—實例性具體實_中，若__ 材料係用作第二絕緣材料且結果沒有第二材; 覆蓋層⑴。 ㈣9,則該低k材料可直接用.於形成 附加凹洞109隔離，二氧 且低k材料僅在此時才沉 否則，首先，為了使凹洞107和 化矽（Si〇2)係沉積於支柱11〇上方， 積成覆蓋層111。 -35- 571422 (31)

底下出版物係引用於本文中： [1] J.G.佛萊明等人於1997年在材料研究公會之會議記錄 ULSI XII中“使用氣隙架構降低内層電容量，，之第471 至 477 頁（J.G· Fleming et al.: “Lowering of Intralevel Capacitance Using Air Gap Structures”，Conference Proceedings ULSI XII，Materials Research Society, pp. 471-477, 1997) 〇 [2] T.偉達等人於 1998 年在 IEEE Proc, 1998 Symp. VLSI Techn·技術論文文摘中“使用自動對準式介電插口用 於多層式互連之新穎氣隙整合架構，，之第46至47頁（T. Ueda et al·: “A Novel Air Gap Integration Scheme for Multi-level Interconnects using Self-aligned Via Plugs75, IEEE Proc. 1998 Symp. VLSI Techn. Digest of Technical Papers, pp. 46-47, 1998) 0 [3] B·謝等人於1998年在IEEE Proc· 1998 IITC中“對於 低電容量氣隙互連架構之整合及可靠度問題，，之第 125至 127 頁（B· Shieh et al.: “Integration and Reliability Issues for Low Capacitance Air-Gap Interconnect Structure”） 。 [4] B.謝等人於1998年在IEEE電子元件函件第19冊，第1號 中“IMD沉積期間對降低交互電容量之氣隙構成”之 第 16至 18 頁（B. Shieh et al·: “Air-Gap Formation During IMD Deposition to Lower Interconnect Capacitance，，， IEEE Electron Device Letters，Vol. 19，No. 1，pp. 16-18,

-36- 571422

(32) 1998)。 [5] Β·謝等人於1999年2月在固態技術中“氣隙降低交互 介電質之k值”之第 51至 58 頁（B. Shieh et al.:. “Aii· gaps lower k of interconnect dielectrics”， Solid State Technology， pp· 51-58， February 1999)。

[6] T.偉達等人於 1999 年在 IEEE Proc· 1999 Symp. VLSI Techn.技術論文摘中之“3層式氣隙互連對深次微米 互補式金氧半之整合 ”（T· Ueda et al.: “Integration of 3 Level Air Gap Interconnect for Sub-quarter Micron CMOS’’，IEEE Proc. 1999 Symp. VLSI Techn. Digest of Technical Papers，1999) o [7] V.阿拿等人於 2001 年在 IEEE Proc· 2001 IITC 中之 “3 層式銅一二氧化矽氣隙互連對次0.1微米金氧半技術之 整合 ” （V· Arnal et al.: “Integration of a 3 Level

Cu-Si02 Air Gap Interconnect for Sub 0.1 micron CMOS Technologies，，，IEEE Proc· 2001 IITC，2001)。

[8] V.阿拿等人於2001年在材料研究公會之會議記錄 ULSI XII中“用於銅雙嵌刻互連中新穎之二氧化矽氣 隙低 K值”之第 71 至 76 頁（V· Arnal et al·: “A Novel Si〇2-Air Gap Low K for Copper Dual Damascene Interconnect”， Conference Proceedings ULSI XVI， Materials Research Society，pp. 71-76，2001) o [9] T.庫斯基等人於1993年在電子化學公會之延伸文摘中 之第 93 冊第 1 號中之第 375 頁（T· Kusuki et al·，Extended -37- (33) (33)571422

Abstracts of the Electrochemical Society, Vol. 93, N〇. p. 375, 1993)。 圖式代表符號說明 100依據第一實例性具體實施例之互連配置 101 基底 102 基底表面 103 互連 104 緩衝層 105 緩衝層表面 106 較低互連表面 107 凹洞 108 較南互連表面 109 附加凹洞 11〇 支柱 in 覆蓋層 . 112 覆盖層表面 TL 互連深度 Τη 凹洞深度 200在一第一製造方法期間於一第一時間依據第一實例 性具體實施例尚未完成—之互連配置 201溝渠 3 00在一第一製造方法期間於一第二時間依據第一貫例 性具體實施例尚未完成之互連配置 301 金屬層 -38- (34)571422 302 400 401 500 600 601 602 603 700 701 800 801 802 900 1000 1100 一實 填滿之溝渠 在—第一製造方法期間於-第三時間依據第 μ體實㈣尚未完成之互連配置 互連 在第一製造方法期間於一第四時間依 性具體實施例尚未完成之互連配£ “列 :-第二製造方法期間於一第一時間 性具體實施例尚未完成之互連配£ 貝例 基底 基底表面 互連 在一第二製造方法期卩Μ ^ ± 月間於—第二時間料第—實例 性具體實施例尚未完成之互連配£ -例 電錢層 在-第二製造方法期間於一第三時間依 性具體實施例尚未完成之互連配置 平整化之電鍍層 電鍍層基底 在-共通之進—步製造方法期間於一第 第-實例性具體實施例尚未完成之互連配£ 在一共通之進一步製浩古 笛㈣… 期間於一第二時間依據 ι貫例性具體貫施例尚未完成之互連配置 接觸洞 接觸洞絕緣 ❿ 苐一實例 -39- 1101 (35)571422

1102 1200 1201 1202 1203 1204 1205 1206 1207 1208 1209 1210 1211 1212 A 1300 B C 1400 1500 1600 接觸洞電錢 依據第二實例性具體實施例之互連配置 基座基底 第一終止層 第一絕緣層 第二終止層 苐二絕緣層 苐三終止層 第三絕緣層 電性接觸 第四終止層 支撐層 覆蓋層/支樓層表面 第五終止層 互連間距 依據第三實例性具體實施例之互連配置 凹洞 洞寬度 在一製造方法期間於一第一時間依據第 體實施例尚未完成之互連配置 在該製造方法期間》一第l時間依據第 體貫她例尚未完成之互連配置 在該製造方法期間於一第三時間依據第 體實施例尚未完成之互連配置

二實例性具 二實例性具 一貫例性具 -40- 571422

(36) 1 700 在該製造方法期間於一第四時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 1 800 在該製造方法期間於一第五時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 1900 在該製造方法期間於一第六時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2000 在該製造方法期間於一第七時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2001 選擇性絕緣層 2100 在該製造方法期間於一第八時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2 10 1 連續之選擇性絕緣層 2102 三角拱肩狀凹處 2200 在該製造方法期間於一第九時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 23 00 在一製造方法期間於一第一時間依據第三實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2301 洞 2400 在該製造方法期間於一第二時間依據第三實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 -41- 571422

(37) 1 800 在該製造方法期間於一第五時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 1900 在該製造方法期間於一第六時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2000 在該製造方法期間於一第七時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2001 選擇性絕緣層 2100 在該製造方法期間於一第八時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2 1 0 1 連續之選擇性絕緣層 2102 三角拱肩狀凹處 2200 在該製造方法期間於一第九時間依據第二實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 23 00 在一製造方法期間於一第一時間依據第三實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 2301 洞 2400 在該製造方法期間於一第二時間依據第三實例性具 體實施例尚未完成之互連配置 -42-

Claims (1)

1. 571422 袷、申請專利範圍 1 · 一種互連配置 電性材料所製成 具有一基底，該基底係由一第一 且包含一基底表面， •具有至少兩個導電性互連’該等兩個導電性互連於 彼此鄰近配置，該等互連包含一導電性材料: 配置於該基底中， $ •具有一緩衝層，該緩衝層係由一位於基底表面上 之第二導電性材料所製成，該緩衝層含有一平行 於基底表面之緩衝層表面， •具有至少一凹洞，該凹洞經由該緩衝層自該緩衝層 表面延伸至該基底内，該凹洞配置於該等互連之 間，且相對於該緩衝層表面深入延伸至互連内， 以及 •具有一覆蓋層，其係配置於該緩衝層上方， 其中該覆蓋層含有一第三導電性材料且與該緩衝層 表面相關完全隔離。 2·如申請專利範圍第1項之互連配置，其中該等互連係埋 置於該基底中。 3 ·如申請專利範圍第丨或2項之互連配置，其中該凹洞係部 刀延伸至該覆蓋層内。' 4.如申請專利範圍第1項之互連配置，其中該覆蓋層於該 緩衝層之區域中部分延伸至凹洞内，如同自該緩衝層表 面察看，覆蓋層於凹洞中包含一遞減之邊緣涵蓋，致使 571422

   該凹洞中之該覆蓋層未全部延伸至該基底。 &如申請專利範圍第i項之互連配置，其中該覆甚声覆菩 該緩衝層且其中該等互連與該緩衝層表面之^至; 一附加凹洞，該凹洞比該附加 層或基底内。 凹洞更-入地延伸至缓衝 6·如申請專利範圍第1項之互連 配置，其中介於兩毗鄰互 連之間的複數個凹洞自該緩衝層表面開始延伸至基底 内0 一 人如申請專利範圍第i項之互連配置’其中一由一第四電 性絶緣材料所製成之支撐層係配置於該緩衝層表面上 =該第四電性絕緣材料與第―、第二和第三電性絕緣 材料不同，且該第三電性絕緣材料有可能僅選擇性地沉 積在该第四電性絕緣材料上。 如申請：利範圍第7項之互連配置，其中-於底部將該 同限疋於基底中之終止層係置於基底中，相對於基底 表面位於該等互連之下方。 :申：專利乾圍第8項之互連配置，其中該終止層係於 σ亥凹洞之區域中予以 移除’致使基底配置於該終止層下 方之區域係未受覆蓋的。 Η).如申請專利範圍第7項之互連配置，其中一上面可放置 附加互連層之附加終止層:係置於該支撐層及該覆蓋層 上方。

   8. 9.

   如申請專利範圍第7項 此以一間距相隔配置， 之互連配置，其中該等互連係彼 該間距在該等互連上方及/或下方 -2- 11. 2連之間的間距方向上係小於該凹洞之範圍。 電性絕 .申請專利範圍第i項之互連配置，其中該等 緣材料和該第二電性絕緣材料係等同的。Μ、 13’如申請專利範圍第"員之互連配置， 緣材料及/或該第二電性絕緣材料及/或該； ㈣續該第四電性絕緣材料係一種相對；電=緣 乾圍介於丨與4之間的低k材料。 Γ 4.:申凊專利範圍第〗項之互連配置，其中該第 二材料及/或該第二電性絕緣材料及/或該第三電二缘 抖及/或該第四電性絕緣材料包含__種有機材科。 .=專利範圍第丨項之互連配置，其中該第—電性絕 或該第二電性絕緣材料及/或該第四電性絕緣 材枓包含二氧化矽。 對利犯圍第1項之互連配置’其中該等互連係相 =該基底表面以實質相同之深度予㈣置，且該凹洞 貫質垂直地延伸至該基底内。 17. 如申請專利範圍第i項之互連配置，其中該等互連係藉 由一由—裝填材料所製成之薄裝填料以裝填，該裝埴 ㈣係機械㈣比導電性㈣硬、機械性地比該第一電 性絕緣材料硬且機械性地比該第二電性絕緣材料硬。 18. 如中請專利範圍第17項之互連配置，其中該裝填材'料係 一種氮化物。 中該等互連係至 ，致使電性接觸 如申請專利範圍第1項之互連配置，其 少部分配置於該基底中之導電性區域上 19. )"422

   可在各種互連層之間予以製作。 20. 一種用於製造一互連配置之方法， •其中至少兩個導電性互連係產製於一位於一基底 表面下方之基底中，該基底包含一第一電性絕緣材 料且該等互連包含一導電性材料，且該等互連係彼 此鄰近配置於基底中，

   •其中一由一第一電性絕緣材料所製成之緩衝層係 產製於基底表面上方，該緩衝層包含一平行於該基 底表面之緩衝層表面， •其中產製一位於該等凹洞之間並經由該緩衝層自 4緩衝層表面延伸至基底内之凹洞，該凹洞相對於 該緩衝層表面比該等互連更深入地延伸至基底内 ’以及 ，一由一第三電性絕緣材料所製成之覆蓋層係 衣於緩衝層上方，致使該凹洞相對於該緩衝層表 係完全隔離的，且該互連配置係由基底、互連、 衝層和覆蓋層所構成。

   21•如申請專利範圍第20項之方法，其中該等互連係如同 基底中所埋置之互連而產製。 22.如申凊專利範圍第2〇或21項之方法 , 戶、疋方法，其中一附加凹洞- 在產製該覆蓋層之前於贫望 、寺互連上方緩衝層表面輿 連之間予以產製，該附加 /、' 〇 刀凹洞比該凹洞更不深入地延^ 至緩衝層或基底内。 23·如申請專利範圍第2〇項之方、丰甘山斗面 万法，其中該覆蓋層係在一 ^ -4- 24. 25. 26. 27. 28. 29. 有低邊緣涵蓋之處理中予以產製。 ，如申請專利範圍第20項之方法，豆中 “甲於孩#互連之間延 之硬數個凹洞係起自該緩衝層表面予以產製。 如申凊專利範圍第2〇項 終#w 其中一由一第四電性絕 % 所製成之支撐層係於緩衝層表面上方予以產尠 :該第四電性絕緣材料與該第_、該第二和該第三電性 :材料不同’且該第三電性絕緣材料有可能僅選擇性 地沉積於該第四電性絕緣材料上。 明專利犯圍第25項之方法，其中該凹洞之產製係藉 二百先在切層上產製-合適之㈣光罩、接著在該支 層未藉由蝕刻光罩予以覆蓋的區域中使用一蝕刻處 ^預定方式自支撐層、，緩衝層和基底矛多除材料，以 及最後再次移除該蝕刻光罩。 ^申請專利範圍第26項之方法，其中—於該等互連下方 3有·終止層之基底係相對於基底表面而置，且其中用 於在該基底中產製該凹洞之蝕刻處理係藉由終止層於 底部予以限定。 如申請專利範圍第27項之方法，其中該終止層係在該凹 洞之區域中選擇性地予以移除，致使該基底配置於終止 層下方之區域未受到覆蓋。 如申請專利範圍第25項之方法，其中該覆蓋層之產製方 式為，首先，僅選擇性地將該第三電性絕緣材料沉積於 。亥第四電性絕緣材料上至少直到該凹洞係已完全隔離 ，且接著已沉積於該支撐層上之該第三電性絕緣材料係 571422

   30. 31. 32. 33. 猎由化學機械研磨法+ 一 &所靨沄予以再次部分移除且該方式使| 蓋變平。 如申請專利範圍第25項之太、土甘士 κ 貝之方法，其中一附加終止層係羞 ‘於該支撐層及該覆蓋居 ^ ^ 曰上方’其中该附加互連層係塗 敷於該附加終止層。 ^申請專㈣圍第25項之方法，其中該等互連係彼此以 在互連上方及/或下方介於互連之間的間距方向上小 於凹洞範圍之間距予以配置。 如申請專利範圍第20項之方 甘士外斤 於4 Ά r主_ 法，/、中5亥寺互連係以相對 於该基底表面實質相间夕、穴& & 料予以產製，且其中該凹洞 係只貝垂直地延伸至該基底内而予以產製。 如申請專利範圍第2〇項之方法，其中該等互連係以 一裝填材料所製成之薄裝 由 機械性地比導電性材料硬 、/係 材料硬且機械性地比帛¥ — _ ^ 〖生、、、巴緣 乐3 ~電性絕緣材料硬。 如申請專利範圍第20項之方生*丄 3 <方法，其中該等互連俜 分地產製於該基底中之導恭 ’、至乂邻 可在各種互連層之間予以製成。 ·'、兒丨生接觸

   34.