用于形成具有緊密間距的互連結(jié)構(gòu)的互連層的方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了用于在電介質(zhì)層內(nèi)形成具有緊密間距的互連結(jié)構(gòu)的互連層的工藝，其中，溝槽和過孔用于在金屬化之前形成具有相對低的縱橫比的互連結(jié)構(gòu)。該低縱橫比可以降低或基本上消除在沉積金屬化材料時在金屬化材料內(nèi)形成孔隙的可能性。本文中的實施例可以通過允許去除結(jié)構(gòu)的工藝來實現(xiàn)這種相對低的縱橫比，該工藝用于在金屬化之前形成溝槽和過孔。
【專利說明】
用于形成具有緊密間距的互連結(jié)構(gòu)的互連層的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本說明書的實施例總體上涉及微電子器件制造的領(lǐng)域，并且更具體而言，涉及在 電介質(zhì)層內(nèi)形成具有緊密間距的互連結(jié)構(gòu)的互連層。用于形成互連結(jié)構(gòu)的溝槽和過孔在金 屬化之前被制造成具有相對低的縱橫比，其中，低縱橫比降低或基本上消除了在沉積金屬 化材料時在金屬化材料內(nèi)形成孔隙(VO id)的可能性。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電子工業(yè)不斷地努力以生產(chǎn)更快和更小的微電子器件來用于各種移動電子產(chǎn) 品（例如，便攜式計算機(jī)、電子平板電腦、蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)等）中。隨著這些目標(biāo)被實現(xiàn)， 對微電子器件的制造變得更加具有挑戰(zhàn)性。一個這種具有挑戰(zhàn)性的方面涉及互連層，該互 連層用于連接微電子芯片上的個體器件和/或用于發(fā)送和/或接收（多個)個體器件外部的 信號?；ミB層通常包括具有耦合到個體器件的導(dǎo)電互連件(線）的電介質(zhì)材料，例如銅和銅 合金?；ミB件(線)通常包括金屬線部分和金屬過孔部分，其中，金屬線部分形成在電介質(zhì)材 料內(nèi)的溝槽中并且金屬過孔部分形成在過孔開口內(nèi)，該過孔開口從溝槽延伸穿過電介質(zhì)材 料。要理解的是，可以形成多個互連層(例如，五個或六個層級），以實現(xiàn)期望的電連接。
[0003] 由于這些互連件以較小的間距(例如，較窄和/或彼此更加靠近)被制作，所以在期 望的互連層內(nèi)及其之間正確地對準(zhǔn)溝槽和過孔變得越來越困難。具體而言，在制作期間，由 于自然制作變化，過孔邊緣相對于要接觸的互連層或線的位置將會有所變化(例如，未對 準(zhǔn)）。然而，過孔必須允許一個互連層連接到期望的下層互連層或線，而不會錯誤地連接到 不同的互連層或線。如果過孔未對準(zhǔn)并且接觸錯誤的金屬特征(例如，錯過下面的線和/或 連接兩條線），則微電子芯片可能會短路從而導(dǎo)致電氣性能下降。用于解決這個問題的一種 解決方法是減小溝槽和過孔尺寸(例如，使過孔較窄）。然而，減小溝槽和過孔尺寸意味著溝 槽和過孔的開口的縱橫比可能是高的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，高縱橫比可能會 由于在沉積用于形成互連件的導(dǎo)電材料(金屬化)期間的孔隙而導(dǎo)致潛在的產(chǎn)量降低。
【附圖說明】
[0004] 在本說明的總結(jié)部分中特別指出并且明確地要求保護(hù)本公開內(nèi)容的主題。結(jié)合附 圖，根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，本公開內(nèi)容的前述特征和其它特征將變得更加充分地 顯而易見。要理解的是，附圖僅描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的若干實施例，并且因此不被認(rèn)為是 對其范圍進(jìn)行限制。將通過使用附圖以附加特性和細(xì)節(jié)來描述本公開內(nèi)容，以使得可以更 加容易地確認(rèn)本公開內(nèi)容的優(yōu)點，在附圖中：
[0005] 圖1-28示出了根據(jù)本說明書的實施例形成互連層的方法的橫截面視圖。
[0006] 圖29是根據(jù)本說明書的實施例制造互連層的過程的流程圖。
[0007] 圖30示出了根據(jù)本說明書的一個實施方式的計算設(shè)備。
【具體實施方式】
[0008] 在以下【具體實施方式】中，參考了附圖，該附圖以例示的方式示出了其中可以實踐 所要求保護(hù)的主題的具體實施例。以足夠的細(xì)節(jié)描述了這些實施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員 能夠?qū)嵺`本主題。要理解的是，各個實施例盡管不同，但未必是相互排斥的。例如，本文中結(jié) 合一個實施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在其它實施例中被實施，而不脫離所要求 保護(hù)的主題的精神和范圍。在此說明書中對"一個實施例"或"實施例"的引用意味著結(jié)合該 實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性包括在本說明內(nèi)所涵蓋的至少一個實施方式中。因 此，對短語"一個實施例"或"在實施例中"的使用不一定指的是相同的實施例。另外，要理解 的是，可以修改每個所公開的實施例內(nèi)的個體要素的位置或布置，而不脫離所要求保護(hù)的 主題的精神和范圍。因此，不應(yīng)以限制性意義理解以下【具體實施方式】，并且僅由所附權(quán)利要 求書來限定主題的范圍，適當(dāng)?shù)亟忉尩那闆r下，與所附權(quán)利要求書的等同形式的整個范圍 來一起限定主題的范圍。在附圖中，遍及若干視圖，類似的附圖標(biāo)記可以指代相同或相似的 要素或功能，并且其中所描繪的要素不一定是彼此成比例的，而是可以放大或縮小個體要 素以便于在本說明書的上下文中更加容易地理解要素。
[0009] 如本文中所使用的術(shù)語"之上"、"到"、"之間"和"上"可以指的是一個層相對于其 它層的相對位置。在另一層"之上"或"上"或者接合"到"另一層的一個層可以與其它層直接 接觸或者可以具有一個或多個居間層。在層"之間"的一個層可以與該層直接接觸或者可以 具有一個或多個居間層。
[0010] 本說明書的實施例包括在電介質(zhì)層內(nèi)形成具有緊密間距互連結(jié)構(gòu)的互連層，其 中，溝槽和過孔用于在金屬化之前形成具有相對低的縱橫比的互連結(jié)構(gòu)。低縱橫比可以降 低或基本上消除在沉積金屬化材料時在金屬化材料內(nèi)形成孔隙的可能性。本說明書的實施 例可以通過允許去除結(jié)構(gòu)的工藝來實現(xiàn)這種相對低的縱橫比，該工藝用于在金屬化之前形 成溝槽和過孔。
[0011 ]圖1示出了用于主干(backbone)圖案化的疊置層。疊置層100可以包括形成在襯底 102上的電介質(zhì)層104、形成在電介質(zhì)層104上的第一硬掩模層106、形成在第一硬掩模層106 上的主干材料108、形成在主干材料108上的第二硬掩模層112、形成在第二硬掩模層112上 的犧牲硬掩模層114、形成在犧牲硬掩模層114上的第一抗反射涂層116、以及被圖案化在第 一抗反射涂層116上的第一光致抗蝕劑材料118。可以通過任何公知技術(shù)來沉積疊置層100 的部件，出于清楚和簡潔的目的在本文中將不會對這些技術(shù)進(jìn)行討論。
[0012] 襯底102可以是具有電路器件（未示出）、包括晶體管等的微電子芯片、晶圓襯底 (例如，硅晶圓的部分)等，其中，接觸部結(jié)構(gòu)(示為第一接觸部結(jié)構(gòu)120A和第二接觸部結(jié)構(gòu) 120B)可以與電路器件電連通。此外，襯底102可以是互連層，其中，接觸部結(jié)構(gòu)120A、120B如 將討論的可以是互連件。
[0013] 在一個實施例中，電介質(zhì)層104可以是例如介電常數(shù)(k)小于二氧化硅(Si02)的介 電常數(shù)的材料(例如，"低k"電介質(zhì)材料）。代表性低電介質(zhì)材料包括包含娃、碳、和/或氧的 材料，該材料可以被稱為聚合物并且是本領(lǐng)域公知的。在一個實施例中，電介質(zhì)層104可以 是多孔的。
[0014] 在一個實施例中，第一硬掩模層106、第二硬掩模層112、以及犧牲硬掩模層114可 以是電介質(zhì)材料。代表性電介質(zhì)材料可以包括，但不限于，各種氧化物、氮化物、以及碳化 物，例如氧化硅、氧化鈦、氧化鉿、氧化鋁、氮氧化物、氧化鋯、硅酸鉿、氧化鑭、氮化硅、氮化 硼、非晶碳、碳化硅、氮化鋁、以及其它類似的電介質(zhì)材料。在一個實施例中，例如通過等離 子體沉積工藝來將第一硬掩模層106沉積到一定厚度以用作下層電介質(zhì)層104的掩模(例 如，根據(jù)在接下來的工藝步驟中使用的能量來防止對電介質(zhì)材料的不期望的改型）。在一個 實施例中，代表性的厚度是不會顯著影響組合的電介質(zhì)層104和第一硬掩模層106的總介電 常數(shù)但最多會輕微地影響這種總介電常數(shù)的厚度。在一個實施例中，代表性厚度大約為30 埃( A) ±:20A。在另一個實施例中，代表性厚度大約為2納米到5納米(納米)。
[0015] 主干材料108可以包括，但不限于，多晶硅、非晶硅、非晶碳、氮化硅、碳化硅、以及 錯。
[0016] 如圖2中所示，可以蝕刻圖1中的疊置層100,其中，第二硬掩膜層112用作蝕刻停止 部。蝕刻導(dǎo)致第一光致抗蝕劑材料118圖案被轉(zhuǎn)移到犧牲硬掩模層114中。如圖2中所示，可 以去除第一光致抗蝕劑材料118和第一抗反射涂層116,產(chǎn)生經(jīng)圖案化的犧牲硬掩模結(jié)構(gòu) 122〇
[0017] 如圖3中所示，可以在圖2中所示的結(jié)構(gòu)之上沉積共形間隔體材料層124?？梢酝ㄟ^ 本領(lǐng)域公知的任何共形沉積技術(shù)來沉積該共形間隔體材料層124,并且該共形間隔體材料 層124可以包括任何適當(dāng)?shù)牟牧希@些材料包括，但不限于，二氧化硅、氮化硅、碳化硅、以及 非晶硅。如圖4中所示，可以各向異性地蝕刻該共形間隔體材料層124,并且可以去除犧牲硬 掩模結(jié)構(gòu)122以形成第一間隔體126。
[0018] 如圖5中所示，可以蝕刻圖4中的結(jié)構(gòu)，其中，第一硬掩模層106用作蝕刻停止部。蝕 刻導(dǎo)致第一間隔體126的圖案被轉(zhuǎn)移到主干材料108中，產(chǎn)生覆蓋有第二硬掩模層112的部 分的經(jīng)圖案化的主干結(jié)構(gòu)128。在一個實施例中，第二硬掩模層112可以保留以在接下來的 處理過程(例如，如將討論的溝槽和過孔的形成）中保護(hù)主干材料108。在另一個實施例中， 可以去除第二硬掩模層112。
[0019] 如圖6中所示，可以在圖5中所示的結(jié)構(gòu)之上沉積共形側(cè)間隔體材料層132。可以通 過本領(lǐng)域公知的任何共形沉積技術(shù)來沉積共形側(cè)間隔體材料層132,并且共形側(cè)間隔體材 料層132可以包括任何適當(dāng)?shù)牟牧?，這些材料包括，但不限于，二氧化硅、氮化硅、氧化鈦、氧 化鉿、氧化鋯、氮化鋁、以及非晶硅。
[0020] 如圖7中所示，可以在共形側(cè)間隔體材料層132之上沉積第三硬掩模134，可以在第 三硬掩模134之上形成第二抗反射涂層136,并且可以將第二光致抗蝕劑材料138圖案化在 第二抗反射涂層136上。如圖8中所示，可以蝕刻圖7中的結(jié)構(gòu)，以去除第三硬掩模134和第二 抗反射涂層136的未受到經(jīng)圖案化的第二光致抗蝕劑材料138(參見圖7)的保護(hù)的部分，其 中，共形側(cè)間隔體材料層132用作蝕刻停止部。如圖9中所示，可以各向異性地蝕刻圖8中的 結(jié)構(gòu)，而穿過在鄰近的經(jīng)圖案化的主干結(jié)構(gòu)128之間的共形側(cè)間隔體材料132、穿過第一硬 掩模層106的部分、并且到電介質(zhì)層104中，由此在電介質(zhì)層104內(nèi)形成至少一個第一溝槽 142,其中，可以通過經(jīng)圖案化的第三硬掩模134來保護(hù)共形側(cè)間隔體材料層132的部分免于 蝕刻。要理解的是，溝槽142可以從圖9的平面垂直地延伸。對共形側(cè)間隔體材料層132的蝕 刻可以導(dǎo)致沿著經(jīng)圖案化的主干結(jié)構(gòu)128的側(cè)146而形成側(cè)間隔體144。
[0021] 如圖10中所示，可以去除第三硬掩模134、第二抗反射涂層136、以及第二光致抗蝕 劑材料138,并且可以沉積第四硬掩模152,可以在第四硬掩模152之上沉積第三抗反射涂層 154，并且可以將第三光致抗蝕劑材料156圖案化在第三抗反射涂層154上以使得其中的至 少一個開口與相應(yīng)的第一溝槽142對準(zhǔn)。如圖11和圖12中所不，可以蝕刻第四硬掩模152的 部分而穿過開口 158,并且可以蝕刻電介質(zhì)材料104的其它部分以形成第一過孔160,該第一 過孔160從第一溝槽142延伸到相應(yīng)的第一接觸部結(jié)構(gòu)120A。
[0022]如圖13中所示，可以去除第四硬掩模152、第三抗反射涂層154、以及第三光致抗蝕 劑材料156,并且可以沉積過孔硬掩模162。在一個實施例中，可以從材料中選擇過孔硬掩模 162,該材料是可以在存在用于電介質(zhì)材料104和第一硬掩模層106的材料以及任何下層金 屬(例如，用于接觸部結(jié)構(gòu)120A、120B的材料）的情況下可選擇性地去除的。在實施例中，如 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，過孔硬掩模162可以是碳硬掩模，例如非晶碳材料。在另一個實 施例中，過孔硬掩模162可以是金屬或金屬氮化物，例如氮化鈦、鈷、釕、或者其組合，這些金 屬或金屬氮化物對于下層金屬是可選擇性地去除的。
[0023] 如圖14中所示，可以回蝕刻過孔硬掩模162,以從第一溝槽142中去除過孔硬掩模 162的部分，而留下過孔硬掩模162的位于第一過孔160內(nèi)的部分。要理解的是，過孔硬掩模 162的部分可以保留在第一溝槽142中。
[0024] 如圖15中所示，可以在圖14中的結(jié)構(gòu)之上沉積犧牲材料164,其中，犧牲材料164被 沉積在第一溝槽142內(nèi)。在一個實施例中，可以從材料中選擇犧牲材料164，該材料可以機(jī)械 地和化學(xué)地經(jīng)受其它處理步驟并且可以在存在用于電介質(zhì)層104的材料和任何下層金屬 (例如，用于接觸部結(jié)構(gòu)120A、120B的材料）的情況下可選擇性地去除的。在實施例中，犧牲 材料164可以包括，但不限于，氧化鈦、氮化鈦、釕、以及鈷。
[0025] 如圖16中所示，例如可以通過化學(xué)機(jī)械平面化對圖15中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光，以去除 犧牲材料164的部分和第二硬掩模層112 (如果存在的話)并且暴露出主干結(jié)構(gòu)128。
[0026] 如圖17中所示，可以在圖16中的結(jié)構(gòu)之上沉積第五硬掩模166(例如，碳硬掩模）， 可以在第五硬掩模166之上沉積第四抗反射涂層168,并且可以將第四光致抗蝕劑材料172 圖案化在第四抗反射涂層168上以在其中具有至少一個開口 174。如圖18中所示，可以蝕刻 第五硬掩模166以暴露出圖17中的結(jié)構(gòu)的期望的部分。如圖19中所示，可以蝕刻掉主干結(jié)構(gòu) 128(參見圖18)，其中，蝕刻繼續(xù)穿過通過去除主干結(jié)構(gòu)128而暴露出的第一硬掩模層106的 部分并且到電介質(zhì)層104中，由此在電介質(zhì)層104內(nèi)形成至少一個第二溝槽176。在一個實施 例中，圖19中的結(jié)構(gòu)可以暴露于反應(yīng)氣體(例如，碳氟化合物、氧氣、氯氣和/或三氯化硼）的 等離子體，其能夠?qū)⒅鞲山Y(jié)構(gòu)128、第一硬掩模層106、以及電介質(zhì)層104蝕刻至期望深度而 不蝕刻側(cè)間隔體144和犧牲材料164。
[0027]如圖20中所示，可以去除保留的第五硬掩模166和第四抗反射涂層168,并且可以 在圖19中的結(jié)構(gòu)之上沉積第六硬掩模17 8 (例如，碳硬掩模)從而填充第二溝槽17 6，可以在 第六硬掩模178之上沉積第五抗反射涂層182,并且可以將第五光致抗蝕劑材料184圖案化 在第五抗反射涂層182上，以使得其中的至少一個開口 186與相應(yīng)的第二溝槽176(參見圖 19)對準(zhǔn)。如圖21中所示，可以蝕刻第六硬掩模178的部分而穿過開口 186，并且可以蝕刻電 介質(zhì)材料104的其它部分以形成第二過孔188,該第二過孔188從第二溝槽176延伸到相應(yīng)的 第二接觸部結(jié)構(gòu)120B。
[0028]如圖22中所示，可以去除并且用填充材料192來替換第六硬掩模178、第五抗反射 涂層182、以及第五光致抗蝕劑材料184(參見圖20)，該填充材料192延伸到第二溝槽176和 第二過孔188中（參見圖21)。在一個實施例中，填充材料192可以包括碳硬掩模，例如非晶碳 材料。如圖23中所示，可以任選地回蝕刻填充材料192,以暴露出側(cè)間隔體144而留下第八硬 掩模192的位于第二溝槽176和第二過孔188內(nèi)的部分(參見圖21)。
[0029] 如圖24中所示，例如可以通過光學(xué)機(jī)械拋光對圖23中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光，以暴露出 第一硬掩模層106。如圖25中所示，隨后可以從第一溝槽142中選擇性地去除犧牲材料164。 如圖26中所示，可以從第二溝槽176和第二過孔188中選擇性地去除第八硬掩模192,并且可 以從第一過孔160中去除過孔硬掩模162。在一個實施例中，在如先前所討論的第八硬掩模 192和過孔硬掩模162是碳硬掩模的情況下，可以利用單灰化和清潔工藝(如本領(lǐng)域公知的） 來去除這些硬掩模。
[0030] 如圖27中所示，可以在圖26中的結(jié)構(gòu)之上沉積導(dǎo)電材料194,以填充第一溝槽142、 第一過孔160、第二溝槽176、以及第二過孔188。導(dǎo)電材料194可以由諸如金屬(包括，但不限 于，銅、鋁、鎢、鈷、釕等）之類的任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料組成，具有或不具有內(nèi)襯材料(例如， 鉭、氮化鉭、或氮化鈦）。要理解的是，可以在沉積導(dǎo)電材料194之前去除第一硬掩模層106。
[0031] 如圖28中所示，可以對圖27中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光，以去除導(dǎo)電材料194的部分和第一 硬掩模層106(如果存在的話)從而暴露出電介質(zhì)材料104,由此形成互連件196?；ミB件196 例如可以是用于提供到器件和器件之間的連接的布線，該器件連接到其它互連層或線?；?連件196可以具有類似的大小和尺寸，并且還可以互相平行。另外，互連件196的間距P(參見 圖23)可以相對小，以使得它們被認(rèn)為具有緊密的間距，例如小于約80nm的互連件間距P。 [0032]再次參考圖23,在如圖24中所示進(jìn)行拋光以去除第一硬掩模層106上方的側(cè)間隔 體144和其它結(jié)構(gòu)之前，對于具有小于約40nm的間距P的溝槽，溝槽(參見圖24中的第一溝槽 142和第二溝槽176)的縱橫比（即，高比寬）可以大于約8:1(例如，H1:W)，并且過孔(參見圖 26中的第一過孔160和第二過孔188)的縱橫比可以大于約10:1(例如，H2:W)。如圖24中所 示，在拋光之后，溝槽的縱橫比（即，高比寬）（例如，H1'：W)和過孔的縱橫比（例如，H2'：W)可 以小于約4:1。如先前所討論的，低縱橫比可以減少或基本上消除在沉積導(dǎo)電材料194時(參 見圖27)在導(dǎo)電材料194內(nèi)形成孔隙的可能性。
[0033]圖29是根據(jù)本說明書的實施例制造微電子結(jié)構(gòu)的過程200的流程圖。如方框202中 所闡述的，可以在襯底上形成電介質(zhì)層。如方框204中所闡述的，可以在電介質(zhì)層上形成硬 掩模層。如方框206中所闡述的，可以在硬掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)。如方框208中所闡述 的，可以鄰近多個主干結(jié)構(gòu)中的每個結(jié)構(gòu)的側(cè)來形成側(cè)間隔體。如方框210中所闡述的，可 以在鄰近的側(cè)間隔體之間對第一硬掩模的部分和電介質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以在電介質(zhì)層 中形成至少一個第一溝槽，該側(cè)間隔體位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間。如方框212中所 闡述的，可以在至少一個第一溝槽中沉積犧牲材料。如方框214中所闡述的，可以去除至少 一個主干結(jié)構(gòu)并且可以對硬掩模層和電介質(zhì)層的存在于主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以 形成至少一個第二溝槽。如方框216中所闡述的，可以在至少一個第二溝槽中沉積填充材 料。如方框218中所闡述的，可以去除側(cè)間隔體。如方框220中所闡述的，可以從至少一個第 一溝槽中去除犧牲材料。如方框222中所闡述的，可以從至少一個第二溝槽中去除填充材 料。如方框224中所闡述的，在至少一個第一溝槽和至少一個第二溝槽中沉積導(dǎo)電材料。 [0034]圖30示出了根據(jù)本說明書的一個實施方式的計算設(shè)備300。計算設(shè)備300容納板 302。板302可以包括多個部件，包括但不限于處理器304和至少一個通信芯片306A、306B。處 理器304物理耦合和電耦合到板302。在一些實施方式中，至少一個通信芯片306A、306B也物 理耦合和電耦合到板302。在其它實施方式中，通信芯片306A、306B是處理器304的一部分。 [0035]取決于其應(yīng)用，計算設(shè)備300可以包括可以物理耦合和電耦合到板302的其它部件 或者可以不物理耦合和電耦合到板302的其它部件。這些其它部件包括，但不限于，易失性 存儲器(例如，DRAM)、非易失性存儲器(例如，R0M)、閃速存儲器、圖形處理器、數(shù)字信號處理 器、密碼處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、 視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備、羅盤、加速度計、陀螺儀、揚聲器、照 相機(jī)、以及大容量存儲設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動器、光盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)等）。
[0036] 通信芯片306A、306B實現(xiàn)了用于往來于計算設(shè)備300的數(shù)據(jù)傳送的無線通信。術(shù)語 "無線"及其派生詞可以用于描述:可以通過使用經(jīng)調(diào)制的電磁輻射經(jīng)由非固體介質(zhì)來傳輸 數(shù)據(jù)的電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等。該術(shù)語并非要暗示相關(guān)聯(lián)的設(shè)備不包含 任何導(dǎo)線，盡管在一些實施例中相關(guān)聯(lián)的設(shè)備可以不包含任何導(dǎo)線。通信芯片306可以實施 多個無線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議中的任一種，這些標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議包括，但不限于，Wi-Fi (IEEE 802.11 族）、WiMAX(IEEE 802 · 16族）、IEEE 802 · 20、長期演進(jìn)（LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、 EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍(lán)牙、它們的派生物、以及被命名為3G、4G、5G及更高代的 任何其它無線協(xié)議。計算設(shè)備300可以包括多個通信芯片306A、306B。例如，第一通信芯片 306A可以專用于較短范圍的無線通信，例如Wi-Fi和藍(lán)牙，并且第二通信芯片306B可以專用 于較長范圍的無線通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO及其它。
[0037]計算設(shè)備300的處理器304包括被封裝在處理器304內(nèi)的集成電路管芯。在本說明 書的一些實施方式中，處理器的集成電路管芯可以連接到具有根據(jù)上述實施方式形成的一 個或多個互連層的其它器件。術(shù)語"處理器"可以指代對來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理以將該電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以被存儲在寄存器和/或存儲器中的其它電子數(shù)據(jù)的 任何器件或器件的一部分。
[0038] 通信芯片306A、306B還包括被封裝在通信芯片306A、306B內(nèi)的集成電路管芯。根據(jù) 本說明書的另一個實施方式，通信芯片的集成電路管芯可以連接到具有根據(jù)上述實施方式 形成的一個或多個互連層的其它器件。
[0039] 在其它實施方式中，容納在計算設(shè)備300內(nèi)的另一個部件可以包含集成電路管芯， 該集成電路管芯包括根據(jù)本說明書的實施例的互連件。
[0040] 在各個實施方式中，計算設(shè)備300可以是膝上型計算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本、超級本、 智能電話、平板計算機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)、超級移動PC、移動電話、臺式計算機(jī)、服務(wù)器、 打印機(jī)、掃描儀、監(jiān)視器、機(jī)頂盒、娛樂控制單元、數(shù)字相機(jī)、便攜式音樂播放器、或數(shù)字視頻 錄像機(jī)。在其它實施方式中，計算設(shè)備300可以是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的任何其它電子設(shè)備。
[0041] 要理解的是，本說明書的主題不必限于圖1-圖30中所示的具體應(yīng)用。如本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解的，該主題可以適用于其它微電子器件和組件應(yīng)用以及任何適當(dāng)?shù)碾娮討?yīng) 用。
[0042] 以下示例涉及其它實施例。示例中的細(xì)節(jié)可以用于一個或多個實施例中的任何地 方。
[0043] 在示例1中，一種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，該方法可以包括:在襯底上形成電介質(zhì) 層;在電介質(zhì)層上形成硬掩模層;在硬掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu);鄰近該多個主干結(jié)構(gòu)中 的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)形成側(cè)間隔體;在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔 體之間，對第一硬掩模的部分和電介質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽;在至 少一個第一溝槽中沉積犧牲材料;去除至少一個主干結(jié)構(gòu)，并且可以對硬掩模層和電介質(zhì) 層的存在于該至少一個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第二溝槽;在該至 少一個第二溝槽中沉積填充材料;去除側(cè)間隔體;從該至少一個第一溝槽中去除犧牲材料； 從該至少一個第二溝槽中去除填充材料；以及在該至少一個第一溝槽和該至少一個第二溝 槽中沉積導(dǎo)電材料。
[0044] 在示例2中，示例1的主題可以任選地包括形成多個主干結(jié)構(gòu)，其包括:在第一硬掩 模上沉積主干材料;對鄰近主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化；以及對主干材料進(jìn)行蝕刻以將 間隔體的圖案轉(zhuǎn)移到主干材料中。
[0045] 在示例3中，示例2的主題可以任選地包括對鄰近主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化， 其包括:對鄰近主干材料的犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化;在多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形間 隔體材料層;對共形間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻；以及去除犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)。
[0046] 在示例4中，示例1至3中的任一示例的主題可以任選地包括鄰近多個主干結(jié)構(gòu)中 的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體，其包括:在多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形側(cè)間隔體材 料層；以及對所述共形側(cè)間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻。
[0047] 在示例5中，示例1至4中的任一示例的主題可以任選地包括去除側(cè)間隔體，其包括 將側(cè)間隔體拋光掉。
[0048] 在示例6中，示例1至5中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第二溝槽 中沉積犧牲材料，其包括對選自由氮化鈦、釕、和鈷構(gòu)成的組的材料進(jìn)行沉積。
[0049] 在示例7中，示例1至6中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第二溝槽 中沉積填充材料，其包括在至少一個第二溝槽中沉積碳硬掩模。
[0050] 在示例8中，示例1至7中的任一示例的主題可以任選地包括在襯底上形成電介質(zhì) 層，其包括形成低k電介質(zhì)層。
[0051] 在示例9中，示例1至8中的任一示例的主題可以任選地包括在硬掩模層上形成多 個主干結(jié)構(gòu)，其包括從選自由多晶硅、非晶硅、非晶碳、氮化硅和鍺構(gòu)成的組的材料來形成 多個主干結(jié)構(gòu)。
[0052] 在示例10中，示例1至9中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第一溝槽 和至少一個第二溝槽中沉積導(dǎo)電材料，其包括沉積金屬。
[0053]在示例11中，一種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，該方法可以包括:在襯底上形成電介質(zhì) 層，其中，襯底包括第一接觸部結(jié)構(gòu)和第二接觸部結(jié)構(gòu);在電介質(zhì)層上形成硬掩模層;在硬 掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)；鄰近多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體； 在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔體之間，對第一硬掩模的部分和電介 質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽;形成第一過孔，該第一過孔從至少一個第 一溝槽延伸到襯底第一接觸部結(jié)構(gòu);在至少一個第一溝槽中沉積犧牲材料;去除至少一個 主干結(jié)構(gòu)，并且對硬掩模層的和電介質(zhì)層的存在于至少一個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕 亥IJ，以形成至少一個第二溝槽;形成第二過孔，該第二過孔從至少一個第二溝槽延伸到襯底 第二接觸部結(jié)構(gòu);在至少一個第二溝槽中沉積填充材料;去除側(cè)間隔體;從至少一個第一溝 槽中去除犧牲材料;從至少一個第二溝槽中去除填充材料；以及在至少一個第一溝槽、第一 過孔、至少一個第二溝槽、以及第二過孔中沉積導(dǎo)電材料。
[0054] 在示例12中，示例11的主題可以任選地包括形成所述多個主干結(jié)構(gòu)，其包括:在第 一硬掩模上沉積主干材料;對鄰近主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化；以及對主干材料進(jìn)行蝕 亥IJ，以將間隔體的圖案轉(zhuǎn)移到主干材料中。
[0055] 在示例13中，示例12的主題可以任選地包括對鄰近主干材料的間隔體進(jìn)行圖案 化，其包括:對鄰近主干材料的犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化;在多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形 間隔體材料層;對共形間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻；以及去除犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)。
[0056] 在示例14中，示例11至13中的任一示例的主題可以任選地包括鄰近多個主干結(jié)構(gòu) 中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體，其包括:在多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形側(cè)間隔體 材料;以及對共形側(cè)間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻。
[0057] 在示例15中，示例11至14中的任一示例的主題可以任選地包括去除側(cè)間隔體，其 包括將側(cè)間隔體拋光掉。
[0058] 在示例16中，示例11至15中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第二溝 槽中沉積犧牲材料，其包括對選自由氮化鈦、釕、和鈷構(gòu)成的組的材料進(jìn)行沉積。
[0059] 在示例17中，示例11至16中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第二溝 槽中沉積填充材料，其包括在至少一個第二溝槽中沉積碳硬掩模。
[0060] 在示例18中，示例11至17中的任一示例的主題可以任選地包括在襯底上形成電介 質(zhì)層，其包括形成低k電介質(zhì)層。
[0061] 在示例19中，示例11至18中的任一示例的主題可以任選地包括在硬掩模層上形成 多個主干結(jié)構(gòu)，其包括從選自由多晶硅、非晶硅、非晶碳、氮化硅和鍺構(gòu)成的組的材料來形 成多個主干結(jié)構(gòu)。
[0062] 在示例20中，示例11至19中的任一示例的主題可以任選地包括在至少一個第一溝 槽和至少一個第二溝槽中沉積導(dǎo)電材料，其包括沉積金屬。
[0063] 在示例21中，一種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，該方法可以包括:在襯底上形成電介質(zhì) 層，其中，襯底包括第一接觸部結(jié)構(gòu)和第二接觸部結(jié)構(gòu);在電介質(zhì)層上形成硬掩模層;在硬 掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)；鄰近多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體； 在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔體之間，對第一硬掩模的部分和電介 質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽;形成第一過孔，該第一過孔從至少一個第 一溝槽延伸到襯底第一接觸部結(jié)構(gòu);將過孔硬掩模材料沉積到第一過孔中；在至少一個第 一溝槽中沉積犧牲材料;去除至少一個主干結(jié)構(gòu)并且對硬掩模層的和電介質(zhì)層的存在于至 少一個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第二溝槽;形成第二過孔，該第二過 孔從至少一個第二溝槽延伸到襯底第二接觸部結(jié)構(gòu)；在至少一個第二溝槽中沉積填充材 料;去除側(cè)間隔體;從至少一個第一溝槽中去除犧牲材料;從第一過孔中去除過孔硬掩模材 料;從至少一個第二溝槽中去除填充材料；以及在至少一個第一溝槽、第一過孔、至少一個 第二溝槽、以及第二過孔中沉積導(dǎo)電材料。
[0064] 在示例22中，示例21的主題可以任選地包括從第一過孔中去除過孔硬掩模材料并 且從至少一個第二溝槽中去除填充材料，其包括同時從第一過孔中去除過孔硬掩模材料并 且從至少一個第二溝槽中去除填充材料。
[0065]上文已經(jīng)詳細(xì)描述了本說明書的實施例，要理解的是，由所附權(quán)利要求限定的本 說明書不受以上說明書中所闡述的特定細(xì)節(jié)限制，因為在不脫離其精神或范圍的情況下， 其許多明顯的變型是可能的。
【主權(quán)項】
1. 一種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，包括： 在襯底上形成電介質(zhì)層； 在所述電介質(zhì)層上形成硬掩模層； 在硬掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)； 鄰近所述多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體； 在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔體之間，對所述第一硬掩模的部 分和所述電介質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽； 在所述至少一個第一溝槽中沉積犧牲材料； 去除至少一個主干結(jié)構(gòu)并且對所述硬掩模層的和所述電介質(zhì)層的存在于所述至少一 個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第二溝槽； 在所述至少一個第二溝槽中沉積填充材料； 去除所述側(cè)間隔體； 從所述至少一個第一溝槽中去除所述犧牲材料； 從所述至少一個第二溝槽中去除所述填充材料；以及 在所述至少一個第一溝槽和所述至少一個第二溝槽中沉積導(dǎo)電材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中，形成所述多個主干結(jié)構(gòu)包括： 在所述第一硬掩模上沉積主干材料； 對鄰近所述主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化；以及 對所述主干材料進(jìn)行蝕刻，以將所述間隔體的圖案轉(zhuǎn)移到所述主干材料中。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對鄰近所述主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化包括： 對鄰近所述主干材料的犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化； 在所述多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形間隔體材料層； 對所述共形間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻；以及 去除所述犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，鄰近所述多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而 形成側(cè)間隔體包括： 在所述多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形側(cè)間隔體材料層；以及 對所述共形側(cè)間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，去除所述側(cè)間隔體包括:將所述側(cè)間隔體拋光掉。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述至少一個第二溝槽中沉積所述犧牲材料包 括:對選自由氮化鈦、氧化鈦、釕、和鈷構(gòu)成的組的材料進(jìn)行沉積。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述至少一個第二溝槽中沉積所述填充材料包 括:在所述至少一個第二溝槽中沉積碳硬掩模。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述襯底上形成所述電介質(zhì)層包括:形成低k電 介質(zhì)層。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述硬掩模層上形成所述多個主干結(jié)構(gòu)包括： 從選自由多晶硅、非晶硅、非晶碳、碳化硅、氮化硅以及鍺構(gòu)成的組的材料來形成所述多個 主干結(jié)構(gòu)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述至少一個第一溝槽和所述至少一個第二 溝槽中沉積所述導(dǎo)電材料包括:沉積金屬。11. 一種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，包括： 在襯底上形成電介質(zhì)層，其中，所述襯底包括第一接觸部結(jié)構(gòu)和第二接觸部結(jié)構(gòu)； 在所述電介質(zhì)層上形成硬掩模層； 在硬掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)； 鄰近所述多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體； 在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔體之間，對所述第一硬掩模的部 分和所述電介質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽； 形成第一過孔，所述第一過孔從所述至少一個第一溝槽延伸到襯底第一接觸部結(jié)構(gòu)； 在所述至少一個第一溝槽中沉積犧牲材料； 去除至少一個主干結(jié)構(gòu)并且對所述硬掩模層的和所述電介質(zhì)層的存在于所述至少一 個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第二溝槽； 形成第二過孔，所述第二過孔從所述至少一個第二溝槽延伸到襯底第二接觸部結(jié)構(gòu)； 在所述至少一個第二溝槽中沉積填充材料； 去除所述側(cè)間隔體； 從所述至少一個第一溝槽中去除所述犧牲材料； 從所述至少一個第二溝槽中去除所述填充材料；以及 在所述至少一個第一溝槽、所述第一過孔、所述至少一個第二溝槽、以及所述第二過孔 中沉積導(dǎo)電材料。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述多個主干結(jié)構(gòu)包括： 在所述第一硬掩模上沉積主干材料； 對鄰近所述主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化；以及 對所述主干材料進(jìn)行蝕刻，以將所述間隔體的圖案轉(zhuǎn)移到所述主干材料中。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，對鄰近所述主干材料的間隔體進(jìn)行圖案化包 括： 對鄰近所述主干材料的犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化； 在所述多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形間隔體材料層； 對所述共形間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻；以及 去除所述犧牲硬掩模結(jié)構(gòu)。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，鄰近所述多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè) 而形成側(cè)間隔體包括： 在所述多個主干結(jié)構(gòu)之上沉積共形側(cè)間隔體材料層；以及 對所述共形側(cè)間隔體材料層進(jìn)行各向異性蝕刻。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，去除所述側(cè)間隔體包括:將所述側(cè)間隔體拋光 掉。16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述至少一個第二溝槽中沉積所述犧牲材料 包括:對選自由氮化鈦、氧化鈦、釕、和鈷構(gòu)成的組的材料進(jìn)行沉積。17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述至少一個第二溝槽中沉積所述填充材料 包括:在所述至少一個第二溝槽中沉積碳硬掩模。18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述襯底上形成所述電介質(zhì)層包括:形成低k 電介質(zhì)層。19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述硬掩模層上形成所述多個主干結(jié)構(gòu)包 括:從選自由多晶硅、非晶硅、非晶碳、碳化硅、氮化硅以及鍺構(gòu)成的組的材料來形成所述多 個主干結(jié)構(gòu)。20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述至少一個第一溝槽和所述至少一個第二 溝槽中沉積所述導(dǎo)電材料包括:沉積金屬。21. -種形成微電子結(jié)構(gòu)的方法，包括： 在襯底上形成電介質(zhì)層，其中，所述襯底包括第一接觸部結(jié)構(gòu)和第二接觸部結(jié)構(gòu)； 在所述電介質(zhì)層上形成硬掩模層； 在硬掩模層上形成多個主干結(jié)構(gòu)； 鄰近所述多個主干結(jié)構(gòu)中的每個主干結(jié)構(gòu)的側(cè)而形成側(cè)間隔體； 在位于至少兩個鄰近的主干結(jié)構(gòu)之間的鄰近的側(cè)間隔體之間，對所述第一硬掩模的部 分和所述電介質(zhì)層的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第一溝槽； 形成第一過孔，所述第一過孔從所述至少一個第一溝槽延伸到襯底第一接觸部結(jié)構(gòu)； 將過孔硬掩模材料沉積到所述第一過孔中； 在所述至少一個第一溝槽中沉積犧牲材料； 去除至少一個主干結(jié)構(gòu)并且對所述硬掩模層的和所述電介質(zhì)層的存在于所述至少一 個主干結(jié)構(gòu)下方的部分進(jìn)行蝕刻，以形成至少一個第二溝槽； 形成第二過孔，所述第二過孔從所述至少一個第二溝槽延伸到襯底第二接觸部結(jié)構(gòu)； 在所述至少一個第二溝槽中沉積填充材料； 去除所述側(cè)間隔體； 從所述至少一個第一溝槽中去除所述犧牲材料； 從所述至少一個過孔中去除所述過孔硬掩模材料； 從所述至少一個第二溝槽中去除所述填充材料；以及 在所述至少一個第一溝槽、所述第一過孔、所述至少一個第二溝槽、以及所述第二過孔 中沉積導(dǎo)電材料。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述方法，其中，從所述第一過孔中去除所述過孔硬掩模材料并且 從所述至少一個第二溝槽中去除所述填充材料包括：同時從所述第一過孔中去除所述過孔 硬掩模材料并且從所述至少一個第二溝槽中去除所述填充材料。
【文檔編號】H01L21/31GK105900227SQ201480070660
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月9日
【發(fā)明人】C·J·杰澤斯基, J·S·沙瓦拉, K·J·辛格, A·M·邁爾斯, E·N·譚, R·E·申克爾
【申請人】英特爾公司