专利名称：后cmp成孔剂烧蚀方法
技术领域：
本发明总体涉及用于改进多孔互连层的形成的方法和结构，在形成导电部件之后从低K互连层除去成孔剂(porogen)，以防止空隙和短路。
背景技术：
集成电路工艺一般可以分为前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)工艺。在FEOL处理过程中，制造各种逻辑和功能器件。FEOL处理通常将制造逻辑和功能器件的多个层。在BEOL处理过程中，在这些逻辑和功能层上形成互连层，以完成集成电路结构。因此，BEOL处理一般包括绝缘体和导电布线以及接触的形成。
最近，具有较低介电常数(并是较软)的绝缘体(介质)代替较老、较硬、较高介电常数绝缘体。低介电常数材料一般具有低于3.0的介电常数并包括聚合的低K介质商业产品，例如可以从美国新泽西的DowChemical Company获得的SilK，可以从美国新泽西的Honeywell获得的FLARE，可以从美国新泽西的Honeywell，Inc获得的多微孔玻璃如Nanoglass(多孔SiO2)，以及可以从美国加利福尼亚的Applied Material获得的Black Diamond(碳掺杂的SiO2)；可以从美国加利福尼亚的Novellus Systems，Inc.获得的Coral(基于碳化硅的介质)；以及可以从美国新泽西的Allied Signal获得的Xerogel。这些低介电常数绝缘体称为“低-k”介质。这些低-k介质是有利的，因为它们减小总的电容量，从而增加器件速度和允许利用更低的电压(使器件较小和更便宜)。金属(如，铜、钨等)一般用作BEOL互连层中的布线和连接。
发明内容
本发明提供了一种形成集成电路结构的方法，其形成包括逻辑和功能器件的至少一个第一层，以及在第一层上形成至少一个互连层。互连层适合于在逻辑和功能器件之间形成电连接。
通过首先形成介质层制造互连层。介质层包括第一材料和第二材料，其中第二材料在制造环境条件下(例如，下面论述的处理条件)不如第一材料稳定。“第二材料”包括成孔剂，以及“第一材料”包括基质(matrix)聚合物。然后本发明在介质层中形成导电部件，以及从介质层(例如，通过加热)除去第二材料，以在设置第二材料的互连层中产生气穴。
通过构图介质层形成导电部件，以产生沟槽和开口的图形，在介质层上形成导体材料，以及抛光介质层，以允许导体材料仅在沟槽和开口的图形中保留。在形成导体材料之前，本发明用里衬材料加衬沟槽和开口的图形。第二材料的除去使导体材料和里衬材料未受影响。
由本发明制造的结构是集成电路结构，其包括至少一个第一层和第一层上的至少一个互连层，第一层包括逻辑和功能器件。互连层包括多孔介质、介质内的导电部件以及加衬导电部件并将导电部件与介质分开的里衬。多孔介质内的微孔邻近里衬，里衬围绕导电部件是连续的并将导电部件与微孔分开。微孔使里衬未受影响。微孔包含空气，以便里衬的某些部分邻近气穴。里衬围绕导电部件和沿微孔是完全连续的，以便里衬使微孔中的空气与导电部件分开。在介质下面有帽盖材料，其中介质具有比帽盖材料低的介电常数。导电部件包括接触和布线。
由于在除去成孔剂之前完成里衬的形成，因此里衬将保持在其位置并在固化工艺过程中成形。因此，即使邻近里衬形成微孔，这也将不会影响里衬的性能，因为里衬将保持在合适位置并防止导体扩散。如果在产生微孔之后形成里衬，这不会是该情况，因为不可能用里衬材料填充小的侧壁微孔，其将在里衬中引起间隙，并将允许导体材料扩散到低K介质中。因此，本发明通过包括利用成孔剂形成的微孔允许减小低K介质的介电常数。本发明允许适当地(即使存在这种微孔)形成(并保持)加衬沟槽和侧壁的里衬，以便里衬可以防止导体扩散到低K介质中。
参考附图，从本发明的优选实施例的下列详细描述将更好的理解本发明，其中图1是说明抛光工艺之后的互连结构的示意图；图2是说明在成孔剂烧蚀(burn out)之后，图1所示的同一互连结构的示意图；图3A是说明在导体、里衬和多孔介质之间的缺陷连结点的放大示意图；图3B是说明在图2所示的导体、里衬和多孔介质之间的缺陷连结点的放大示意图；以及图4是本发明工艺的流程图。
具体实施例方式
如上所述，在集成电路结构中，如在BEOL互连层中，低K介质是非常有用的。为了进一步减小低K绝缘材料的介电常数，当涂敷时，可以将成孔剂(例如，微孔产生材料)嵌入低K介质材料中。成孔剂被烧蚀，以在介质材料中产生微孔，从而进一步减小有效的介电常数。但是，在构图介质材料的干法蚀刻工艺之后，微孔可以位于蚀刻沟槽的侧壁。后续里衬层淀积不可能覆盖侧壁中的所有微孔。如果沟槽中填充的导体扩散到多孔低K材料中，这将引起可靠性问题(引起电路故障)。
因此，如下所述，本发明的一个方面仅仅在金属化工艺完成之后烧蚀成孔剂，以便里衬覆盖度不受沟槽侧壁中的微孔的影响。本发明选择能透过成孔剂的抛光掩模或除去抛光掩模，以允许在加热过程中成孔剂扩散到外部。
由于在成孔剂被除去之前完成里衬的形成，因此里衬将保持在其位置并在固化工艺过程中成形。因此，即使邻近里衬形成微孔，这也将不会影响里衬的性能，因为里衬将保持在合适位置并防止导体扩散。这将不会是该情况，如果在产生微孔之后形成里衬，因为不可能用里衬材料填充小的侧壁微孔，将在里衬中引起间隙，以及将允许导体材料扩散到低K介质中。因此，本发明允许通过包括利用成孔剂形成的微孔减小低K介质的介电常数(不经受扩散问题)。本发明允许适当地(即使这种微孔存在)形成(并保持)加衬沟槽和侧壁的里衬，以便里衬可以防止导体扩散到低K介质中。
更具体地说，图l说明包括底下层(120)和互连层(122)的集成电路结构的一部分，互连层(122)是本发明的主题。下层(120)可以包括包含层的FEOL逻辑和功能器件的一部分，或可以包括将在BEOL结构内包括的多个互连层的另一个。低K介质层显示为标号(122)，以及通过某些形式的帽盖层(121)与下层(120)适当地隔开。如上所述，介质层(122)包括成孔剂。金属部件(布线、互连、过孔、柱等)显示为标号(124)和(126)，并被里衬(127)加衬。里衬(127)防止导体(124，126)扩散到低K介质(122)中。化学机械抛光(CMP)硬掩模显示为标号(128)。图2说明产生气穴(微孔、开口等)(130)，然而不影响里衬(127)的固化工艺之后的同一结构。
下面论述用于实现这种结构的一种示例性方法。所属领域普通技术人员将理解(在回顾该公开内容之后)许多其它类似的工艺/材料可用于实现相同的结果以及本发明不局限于以下工艺和材料。在下帽盖层(121)上可以以900和4500rpm(优选3000rpm)之间的旋转速度范围旋涂介质材料(122)。该级介质材料(122)可以包含基质聚合物和成孔剂。成孔剂可以包括但不限于比剩余的介质如聚(环氧丙烷)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、脂族聚酯、聚内酯、聚己内酯、聚乙二醇聚戊内酯、聚乙烯基吡啶等热稳定性更差的任意物质。基质聚合物与成孔剂相比热稳定性更好。基质材料可以包括但不限于聚亚芳醚、聚亚芳基、聚吲哚、苯并环丁烯、聚氰脲酸酯、SiLK等。在Kenneth，J.Bruza等人，转让给美国Dow ChemicalCompany，名称为″A composition containing a cross-linkable matrixprecursor and a porogen，and porous matrix prepared therefrom″的2006年2月15日 申请日期2003年10月9日 优先权日2003年1月7日
发明者C·诚宋, M·G·斯蒂芬, C·H·杰弗里, M·凯利, N·萨蒂亚纳拉亚纳, S·T·克里斯蒂 申请人:国际商业机器公司