MX2012008755A - Estructura y metodo para fabricar estructuras de interconexion que tienen capuchones dielectricos autoalineables. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan estructuras de interconexión que tienen capuchones dieléctricos autoalineados. Se forma al menos un nivel de metalización sobre un sustrato. Un capuchón o tapa dieléctrica es depositada selectivamente sobre el nivel de metalización.

Description

ESTRUCTURA Y METODO PARA FABRICAR ESTRUCTURAS DE INTERCONEXION QUE TIENEN CAPUCHONES DIELECTRICOS AUTOALINEABLES ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se relaciona de manera general con la fabricación de estructuras de interconexión, y de manera más particular con la formación de capuchones dieléctricos autoalineados sobre interconexiones de cobre.

Los capuchones dieléctricos son empleados en interconexiones de cobre para actuar como una barrera de difusión de cobre. Los capuchones dieléctricos también pueden actuar como una barrera de difusión de oxigeno para prevenir la oxidación del cobre. Los capuchones dieléctricos aseguran un buen desempeño de electromigración; sin embargo, la constante dieléctrica de los capuchones dieléctricos convencionalmente usados como el carburo de silicio (SiC) y nitruro de carburo de silicio (SiCN) es alta (por ejemplo, 5-7). El capuchón dieléctrico contribuye sustancialmente al retraso Capacitivo Resistivo (RC) . Es deseable tener un capuchón dieléctrico autoalineado para la reducción de la capacitancia y mejorar el funcionamiento.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un primer aspecto de la invención, un método de formación de un dispositivo incluye proporcionar un sustrato. El método incluye además formar al menos un nivel de metalización sobre el sustrato. El método también incluye depositar selectivamente un capuchón dieléctrico sobre el nivel de metalización.

En un segundo aspecto de la invención, un método de formación de un dispositivo incluye proporcionar un sustrato. El método incluye formar una primera capa ILD encima del sustrato, donde la primera capa ILD tiene una superficie superior y una primera abertura. El método incluye depositar un primer revestimiento de metal en la primera abertura. El método incluye formar un primer nivel de metalización en la primera abertura. El método incluye formar una primera capa del capuchón sobre la superficie superior de la primera capa ILD. El método incluye formar una segunda capa ILD encima de la primera capa del capuchón, donde la segunda capa ILD tiene una superficie superior y una segunda abertura que se extiende hacia el primer nivel de metalización. El método incluye depositar un segundo revestimiento de metal sobre la superficie superior y en la segunda abertura. El método incluye formar un segundo nivel de metalización en la segunda abertura. El método incluye efectuar un CMP del segundo nivel de metalización, donde una parte superior del segundo nivel de metalización es coplanar con una parte superior del segundo revestimiento de metal. El método incluye además formar una segunda capa del capuchón sobre el segundo nivel de metalización. El método también incluye remover el segundo revestimiento de metal de la superficie superior de la segunda capa ILD.

En un aspecto más de la invención, un dispositivo incluye un sustrato. El dispositivo incluye además al menos un nivel de metalización sobre el sustrato. El dispositivo también incluye un capuchón dieléctrico depositado selectivamente sobre el nivel de metalización.

En un aspecto más de la invención, el dispositivo incluye un sustrato. El dispositivo incluye una primera capa ILD formada encima del sustrato, donde la primera capa ILD tiene una superficie superior y una primera abertura. El dispositivo incluye un primer revestimiento de metal depositado en la primera abertura. El dispositivo incluye un primer nivel de metalización formado en la primera abertura. El dispositivo incluye una primera capa del capuchón formada sobre la superficie superior de la primera capa ILD. El dispositivo incluye una segunda capa ILD formada encima de la primera capa del capuchón, donde la segunda capa ILD tiene una superficie superior y una segunda abertura que se extiende hacia el primer nivel de metalización. El dispositivo incluye un segundo revestimiento de metal depositado en la segunda abertura. El dispositivo incluye además un segundo nivel de metalización formado en la segunda abertura, donde el segundo nivel de metalización es coplanar con la superficie superior de la segunda capa ILD. El dispositivo también incluye una segunda capa del capuchón formada sobre un segundo nivel de metalización .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La presente invención se describe en la siguiente descripción detallada, con referencia a las figuras acompañantes que describen ejemplos no limitantes de modalidades ejemplares de la presente invención.

La Figura 1 muestra una estructura de interconexión inicial de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 2 muestra los pasos de procesamiento y una estructura de interconexión intermedia de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 3 muestra los pasos de procesamiento y una estructura de interconexión final de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 4 muestra una estructura de interconexión final de acuerdo con una segunda modalidad de la invención; La Figura 5 muestra una estructura de interconexión final de acuerdo con una tercera modalidad de la invención; y La Figura 6 muestra una estructura de interconexión final de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 muestra una estructura de interconexión inicial 10 de acuerdo con una modalidad de la invención. La estructura de interconexión 10 puede ser formada sobre un sustrato 15 usando procesos convencionales. La estructura de interconexión 10 puede incluir una metalización subyacente o nivel de dispositivo 20, una capa de capuchón 25, una capa dieléctrica internivel (ILD) 30, un revestimiento de metal 31 y un nivel de metalización de cobre 32. El nivel de metalización subyacente 20 puede incluir, pero no se limita a cobre (Cu), aluminio (Al), tungsteno (W) y otros metales compatibles semiconductores de baja resistividad. La capa de capuchón 25 puede incluir, pero no se limita a nitruro de silicio y carbono (SiCN), nitruro de silicio (SiN) y carburo de silicio (SiC) . La ILD 30 puede incluir, pero no se limita a: óxido de silicio combinado con carbono (SiCOH) , SiCOH poroso y óxido de silicio (SiO) . El revestimiento de metal 31 puede incluir, pero no se limita a una pila de nitruro de tantalio (TaN ) y tantalio (Ta) . La polarización mecánica química (CMP) es efectuada para remover cobre, deteniéndose sobre las regiones del revestimiento de campo. El revestimiento 31a es retenido en las regiones del campo. El revestimiento 31a no es pulido. La CMP se detiene antes de pulir el revestimiento.

Refiriéndose a la Figura 2, el capuchón dieléctrico 35 puede ser depositada selectivamente sobre el nivel de metalización de cobre 32. Se descubrió que la deposición de vapor química mejorada con plasma (PECVD) de nitruro de silicio y carbono (SiCN) , como nBLoK tiene propiedades selectivas. Se observó que nBLoK no deposita mucho sobre TaN y/o Ta. Debido a la naturaleza selectiva de la deposición del capuchón dieléctrico, nBLoK deposita únicamente a nivel de metalización de cobre 32 y no deposita sobre el revestimiento 31a. Otros materiales de capuchón dieléctrico como SiN y SiC, depositados por PECVD, deposición de vapor químico (CVD) o deposición de capa atómica (ALD) o cualquier otro proceso conocido o desarrollado posteriormente pueden ser afinados para tener esta propiedad de deposición selectiva. La tapa o capuchón dieléctrico 35 puede ser de aproximadamente 5 nm a 100 nm de espesor.

Refiriéndose a la Figura 3, el revestimiento 31a es retrograbado y removido en las regiones del campo. Pueden ser usados plasmas que contengan flúor de baja polarización, o cualquier otro proceso conocido o desarrollado posteriormente. El revestimiento 31a puede ser removido usando un proceso químico basado en el flúor, como el tetrafluoruro de carbono (CF4) (RIE). Este proceso químico también puede remover algo del capuchón dieléctrico 35. Esta puede ser fabricada en el espesor depositado inicial del capuchón dieléctrico 35. El revestimiento 31a también puede ser removido usando fluoruro de xenón (XeF) gaseoso. El XeF gaseoso remueve el revestimiento 31a selectivamente hacia el capuchón dieléctrico 35. La ILD del siguiente nivel puede ser depositada posteriormente y seguir la construcción usando procesos convencionales.

La Figura 4 muestra una estructura de interconexión 400 de acuerdo con una segunda modalidad de la invención. Es efectuado un grabado selectivo de ILD 30 sobre la estructura mostrada en la Figura 3. Esto da como resultado la formación de surcos 38 entre los revestimientos de la pared lateral 31 de los niveles de metalización de cobre 32. Los surcos pueden tener una profundidad en el intervalo de aproximadamente 50 nm hasta 500 nm. Los surcos pueden tener una relación de aspecto (relación de profundidad: ancho) de aproximadamente 2:1. El capuchón dieléctrico autoalineado 35 es usado como una máscara difícil de grabar por el grabado selectivo. La ILD 30 puede ser de óxido de silicio combinado con carbono (SiCOH) , SiCOH poroso, óxido de silicio (SiO) . Puede ser efectuado un grabado con cenizas por SiCOH. El DHF puede ser efectuado por el SiO. Puede ser efectuada una deposición de ILD del siguiente nivel no conformacional, dando como resultado espacios de aire. El nivel de metalización del cobre 32 es protegido. Los espacios de aire pueden formarse usando procesos como los descritos en la Publicación de Patente Estadounidense No. US20090200636A1 comúnmente asignada, titulada "Formación de Espacios de Aire Dimensionados Sublitográficos y Estructuras Relacionadas", la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad.

La Figura 5 muestra una estructura de interconexión 500 de acuerdo con una tercera modalidad de la invención. Un material dieléctrico conformacional no selectivo que incluye, pero no se limita al nitruro de silicio (SiN) puede ser depositado y entonces posteriormente retrograbado usando procesos convencionales dando como resultado separadores 39. El espesor del separador (como se depositó) puede ser mayor que o igual al espesor del revestimiento de la pared lateral 31. Los separados 39 proporcionan protección para el revestimiento de la pared lateral 31 durante el grabado ILD.

La Figura 6 muestra una estructura de interconexión 600 de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención. Puede ser formada una cavidad 40 a nivel de la metalización de cobre 32 antes de la deposición del capuchón dieléctrico selectivo 35. La cavidad 40 puede tener una profundidad en el intervalo de aproximadamente 5nm hasta lOOnm. El capuchón dieléctrico 35 puede ser de aproximadamente 5 nm a 100 nm de espesor. La cavidad 40 puede ser formada después del CMP de cobre (como se muestra en la Figura 1) . Esto da como resultado un espesor uniforme en el capuchón dieléctrico a través de diferentes anchos de revestimiento y proporciona mayor conflabilidad de la interconexión. La deposición selectiva del capuchón dieléctrico 35 puede ser seguida por el retrogradado del revestimiento (como se muestra en la Figura 3) usando el mismo proceso. La cavidad de cobre puede ser formada usando procesos como se describe en la Patente Estadounidense comúnmente asignada No. 6,975,032 titulada "Proceso de Rebajo de Cobre con Aplicación a la Colocación Selectiva de Capuchones y Revestimiento no Electrónico" la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad.

El método descrito anteriormente es usado en la fabricación de microcircuitos integrados. Los microcircuitos integrados resultantes pueden ser distribuidos por el fabricante en forma de plaquitas no terminadas (es decir como una sola plaquita que tenga múltiples fragmentos de empaquetado) como una matriz sin revestimiento, o en forma empaquetada. En el último caso los fragmentos son montados como un solo paquete de fragmentos (como un soporte de plástico, con cables que son fijados a una tarjeta madre u otro soporte de nivel superior) o en un paquete multifragmentos o (como un soporte de cerámica que tenga cualquiera o ambas interconexiones de superficie o interconexiones enterradas) . En cualquier caso el microcircuito es entonces integrado con otros microcircuitos, elementos de circuito discretos, y/u otros dispositivos de procesamiento de señales como parte de cualquiera de (a) un producto intermedio, como una tarjeta madre, o (b) un producto final. El producto final puede ser cualquier producto que incluya microcircuitos integrados, que va desde juguetes y otras aplicaciones de bajo nivel hasta productos de cómputo avanzados que tengan un dispositivo de visualización, un teclado u otro dispositivo de entrada, y un procesador central.

La descripción de la presente invención ha sido presentada para propósitos de ilustración y descripción, pero no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la forma descrita. Muchas modificaciones y variaciones serán evidentes a aquellos expertos en la técnica sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. La modalidad fue elegida y descrita para explicar mejor los principios de la invención y la aplicación práctica, y para permitir a otros expertos en la técnica comprender la invención para varias modalidades con varias modificaciones que sean adecuadas para el uso particular contemplado.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un método para formar un dispositivo, caracterizado porque comprende: proporcionar un sustrato; formar al menos un nivel de metalización sobre el sustrato; y depositar selectivamente un capuchón dieléctrico sobre el nivel de metalización.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el capuchón o tapa dieléctrica es depositado selectivamente por deposición de vapor químico mejorada con plasma (PECVD) .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el capuchón o tapa dieléctrica es seleccionado del grupo que consiste de nitruro de silicio y carbono (SiCN) , nitruro de silicio (SiN) y carburo de silicio (SiC) .

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el nivel de metalización es cobre.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además formar separadores adyacentes al capuchón dieléctrico.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además formar una cavidad en el nivel de metalización antes de la deposición selectiva de un paso de capuchón dieléctrico.

7. Un método para formar un dispositivo, caracterizado porque comprende: proporcionar un sustrato; formar una primera capa ILD encima del sustrato, donde la primera capa ILD tiene una superficie superior y una primera abertura; depositar un primer revestimiento de metal en la primera abertura; formar un primer nivel de metalización en la primera abertura; formar una primera capa del capuchón sobre la superficie superior de la primera capa ILD; formar una segunda capa ILD encima de la primera capa del capuchón, donde la segunda capa ILD tiene una superficie superior y una segunda abertura que se extiende hacia el primer nivel de metalización; depositar un segundo revestimiento de metal sobre la superficie superior y en la segunda abertura; formar un segundo nivel de metalización en la segunda abertura; efectuar un CMP del segundo nivel de metalización, donde una parte superior del segundo nivel de metalización es coplanar con una parte superior del segundo revestimiento de metal ; formar una segunda capa del capuchón sobre el segundo nivel de metalización; y remover el segundo revestimiento de metal de la superficie superior de la segunda capa ILD.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la formación de una segunda capa del capuchón en el paso del segundo nivel de metalización comprende depositar selectivamente un capuchón dieléctrico.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el capuchón dieléctrico es depositado selectivamente por uno de deposición de vapor químico (CVD) y deposición de capa atómica (ALD) .

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el capuchón dieléctrico es seleccionado del grupo que consiste de: nitruro de silicio y carbono (SiCN) , nitruro de silicio (SiN) y carburo de silicio (SiC) .

11. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la remoción del segundo revestimiento de metal de la superficie superior del segundo paso de la capa ILD comprende efectuar uno de un grabado iónico reactivo (RIE) con tetrafluoruro de carbono (CF4) y un grabado con fluoruro de xenón gaseoso (XeF) .

12. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda capa ILD es seleccionada del grupo que consiste de óxido de silicio mezclado con carbono (SiCOH), SiCOH poroso y óxido de silicio (SiO) .

13. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo revestimiento de metal es uno de una pila de nitruro de tantalio (TaN) y tantalio (Ta) .

14. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo nivel de metalización es cobre .

15. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además formar separadores adyacentes a la segunda capa de un capuchón.

16. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además formar una cavidad en el segundo nivel de metalización por debajo de la superficie superior de la segunda capa ILD antes de la formación de una segunda capa del capuchón sobre el paso del segundo nivel de metalización.

17. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además formar al menos un surco en la segunda capa ILD.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la formación de al menos un surco en el paso de la segunda capa ILD comprende efectuar un grabado selectivo de la segunda capa ILD.

19. Un dispositivo, caracterizado porque comprende: un sustrato; al menos un nivel de metalización sobre el sustrato; y un capuchón dieléctrico depositado selectivamente sobre el nivel de metalización.

20. Un dispositivo, caracterizado porque comprende: un sustrato; una primera capa ILD encima del sustrato, donde la primera capa ILD tiene una superficie superior y una primera abertura ; un primer revestimiento de metal depositado en la primera abertura; un primer nivel de metalización formado en la primera abertura; una primera capa del capuchón formada sobre la superficie superior de la primera capa ILD; una segunda capa ILD formada encima de la primera capa del capuchón, donde la segunda capa ILD tiene una superficie superior y una segunda abertura que se extiende hacia el primer nivel de metalización; un segundo revestimiento de metal depositado en la segunda abertura; un segundo nivel de metalización formado en la segunda abertura, donde el segundo nivel de metalización es coplanar con la superficie superior de la segunda capa ILD; y una segunda capa del capuchón formada sobre el segundo nivel de metalización.

21. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el segundo nivel de metalización comprende cobre.

22. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además separadores formados adyacentes a la segunda capa del capuchón .

23. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el segundo nivel de metalización está rebajado por debajo de la superficie superior de la segunda capa ILD.

24. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además al menos un surco formado en la segunda capa ILD.

25. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la segunda capa del capuchón es seleccionada del grupo que consiste de: nitruro de silicio y carbono (SiCN) , nitruro de silicio (SiN) y carburo de silicio (SiC) .