[發明專利]用于降低氮化物消耗的聚集體介電層

無效

• 申請號: 02104751.0
• 申請日: 2002-02-10
• 公開（公告）號: CN1372303A
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: K·M·穆凱;S·察恩狄嵐
• 申請（專利權）人: 應用材料有限公司
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/469
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王杰

本發明的領域

本發明涉及用于例如電路結構的鈍化或介電層。

背景

介電層或膜在電路結構中用于不同器件之間和在例如存在于許多集成電路結構的多級互連體系中用于不同級導體之間的電絕緣。例如，微處理器可在基材如半導體基材上具有5個或更多級的互連。

在多級互連體系或結構中，各介電層或膜之間可以存在明顯差異。例如，預金屬介電(PMD)層或膜通常在基材或器件基底(如，在其中和/或其上包含活性器件的基材)、或其它的局部互連級材料、和第一互連級(如，金屬1)之間使用。PMD層或膜通?？稍诒冉饘匍g介電層的可能溫度更高的溫度下沉積(和致密，如果需要)。另外，PMD膜可在超過700℃的溫度下流動和回流以促進間隙填充。因為將互連結構引入到基材上，引入介電層或膜時的最大溫度往往下降，因為金屬互連往往在超過400℃的溫度下(例如在鋁或銅的熔化溫度下)熔化。

PMD層或膜以兩種方式絕緣集成電路結構中的器件。它從互連層將器件電絕緣，以及它將器件物理隔離污染源如活動離子(例如，來自后處理和操作)?；顒与x子如鈉和鉀往往降低基本的器件特性如晶體管器件的閾值電壓。

隨著器件密度在電路結構或基材上的增加，PMD層或膜達到無空隙的間隙填充的能力變得日益重要。例如，在亞0.25微米(μm)器件中，在PMD工藝中填充間隙的一個標準是0.1微米(μm)且縱橫比為5∶1。

硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)-二氧化硅(SiO₂)是一種熟知用于PMD層或膜的材料。BPSG通常包含約2-6％重量的硼和磷。BPSG通常使用化學蒸氣沉積(CVD)在400-700℃下沉積，然后在700-1000℃下退火(回流)。一般來說，BPSG中的磷用作可能擴散至器件(如，晶體管)的任何活動離子的吸收劑，而硼提供良好的空隙，這是因為它往往在回流退火之后軟化該層。

在已有技術集成電路結構的典型制造工藝中，薄層氮化硅(Si₃N₄)作為起始介電層或膜引入到基材上，然后是例如BPSG層或膜。除了其鈍化性能，氮化硅還在一種情況下在平面化隨后引入的PMD層或膜如BPSG層或膜時用作蝕刻光闌。

如上所述，PMD層或膜的間隙填充隨著密度的增加而日益重要。BPSG層或膜的間隙填充性能通過在800℃以上退火而優化。高溫退火往往增加BPSG的回流能力。但高溫退火和回流工藝的一個缺陷在于，BPSG材料往往消耗來自下方氮化硅層或膜的氮。氮化物消耗往往降低氮化硅材料的絕緣性能。即，需要一種在磷存在下進行熱處理的同時控制含氮層或膜的氮消耗的方法。

本發明的綜述

在一個實施方案中，一種方法包括，在電路基材上形成在包含氮的第一介電層和包含磷的第二介電層之間具有隔絕層的聚集體。在該實施方案中，該方法還包括，在形成聚集體之后，熱處理該電路基材。實施本文所述方法的合適引入點是在PMD層或膜中，其中電路基材包括器件基底和至少一金屬層且所述聚集體在所述器件基底和所述至少一金屬層之間引入。合適的隔絕層包括介電材料，尤其是硅酸鹽如硼硅酸鹽玻璃(BSG)或未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)。氮化硅膜和BPSG材料之間的例如BSG或USG薄膜往往在回流(熱退火)BPSG時降低消耗。

在另一實施方案中，本發明涉及一種裝置。一方面，該裝置包括電路基材以及在包含氮的第一介電層和包含磷的第二介電層之間具有隔絕層的聚集體。一個例子是作為PMD層或膜的聚集體，它具有在氮化硅層和BPSG層之間的介電材料如BSG或USG隔絕層作為PMD膜的聚集體。

根據圖和本文所給出的詳細描述，顯然得出其它的特點、實施方案、和益處。

附圖的簡要描述

本發明通過實施例而不是通過限定其中類似參考數字表示類似元件的附圖進行說明。應該注意，在本公開內容中所參考的“一個”實施方案并不必要為相同的實施方案，而且是指至少一個實施方案。

圖1示意地說明包括在其上和其中按照本發明一個實施方案形成的器件的集成電路基材的一部分的橫截面側視圖。

圖2給出了在按照本發明一個實施方案引入包括含氮介電層和隔絕層的聚集體層或膜的一部分之后的圖1結構。

圖3給出了在按照本發明一個實施方案引入和平面化包含磷的介電膜之后的圖2結構。

圖4給出了在平面化介電膜上引入互連結構之后的圖3結構。

詳細描述

作為實現聚集體和包括該聚集體的裝置的一種方法的一個實施方案，描述了一種適用作集成電路結構的介電或鈍化層的聚集體。