[發(fā)明專利]一種具有可撓性介電層的內(nèi)連線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010151859.4
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN102074549A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅清郁;林伯俊;陳海清;包天一;眭曉林;余振華
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L23/485
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體集成電路(ICs)，特別是有關(guān)于一種內(nèi)連線結(jié)構(gòu)或者一種形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路包含一個形成在半導(dǎo)體基底上的主動組件(activedevice)，并具有內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成于主動組件之上。內(nèi)連線結(jié)構(gòu)一般包含3到15層的印刷電路層。每一印刷電路層是由具有一個或多個溝渠的內(nèi)金屬介電(IMD)材料所構(gòu)成，溝渠里填充著導(dǎo)電材料，比如：銅或鋁，以形成導(dǎo)線。每個內(nèi)金屬介電層也包含多個導(dǎo)電介層窗，導(dǎo)電介層窗為連接相鄰層之間的導(dǎo)線。

內(nèi)金屬介電層的材料和布局的選擇是為了尺寸最小化、降低傳輸延遲和減少相鄰層干擾。一個為達(dá)到這些目的技術(shù)點就是使用具有低介電常數(shù)的內(nèi)金屬介電材料。隨著設(shè)計朝著越來越先進的技術(shù)點發(fā)展(比如，65nm，45nm或者更小的一些臨界尺寸)，具有比二氧化硅更低介電常數(shù)(k)的材料的使用總被列入考慮范圍之內(nèi)，包括一些介電常數(shù)低于3.5的低介電常數(shù)材料，還有一些介電常數(shù)低于3.0的極低介電常數(shù)(ELK)材料。比如，被廣泛運用于開發(fā)先進集成電路的兩種低介電常數(shù)材料，分別是由位于Santa?Clara，CA的Applied?Materials公司出售的“BLACK?DIAMOND^TM”摻雜碳的二氧化硅(k～3.0)，及由位于Midland，MI的Dow?Chemical公司出售的“SiLK^TM”型芳香烴熱固性聚合物(k～2.7)。為了獲取具有更低介電常數(shù)的材料，半導(dǎo)體廠也開始考慮使用有孔性介電材料，因為空氣的k值是1.0。使用有孔性介電材料，內(nèi)金屬介電層的平均介電常數(shù)值能降低到大約2.0。

然而，ELK材料的機械性遜于二氧化硅。與二氧化硅相較，ELK材料更加脆弱。例如，雖然二氧化硅的彈性模數(shù)為78Gpa，但是對“SiLK^TM”來說，其彈性模數(shù)僅僅只有2.7Gpa。而且，雖然二氧化硅的熱膨脹系數(shù)(CTE)能與集成電路基底和集成電路所粘附的封裝基底的熱膨脹系數(shù)相匹配，但許多低介電常數(shù)材料和ELK材料的CTE值卻和封裝基底的熱膨脹系數(shù)有著實質(zhì)上的差異。因此，在測試過程中，會見到內(nèi)金屬介電層頂部的剝離和碎裂的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提供了一種具有可撓性介電層的內(nèi)連線，其包括，多個介電層形成覆蓋于至少包含一個主動組件(active?device)的一半導(dǎo)體基底之上；至少一第一內(nèi)金屬介電層在該多個介電層之上，該至少一第一內(nèi)金屬介電層包含一個由導(dǎo)電材料所形成的一第一介層窗，該第一內(nèi)金屬介電層由一聚合物材料所形成；以及至少一第二內(nèi)金屬介電層在該至少一第一內(nèi)金屬介電層之上，該至少一第二內(nèi)金屬介電層包括填充著導(dǎo)電材料的一第一溝渠所形成的一第一導(dǎo)線，該第一導(dǎo)線與第一介層窗電性連接。

其中，在較佳實施例中，該聚合物材料為聚酰亞胺；該第二內(nèi)金屬介電層由選自于由無摻雜硅酸玻璃(USG)、磷摻雜硅酸玻璃(PSG)、氟摻雜硅酸玻璃(FSG)、氮化硅、碳氮化硅和氮氧化硅所組成的族群其中之一的材料所形成的。一般而言，該多個介電層包括介電常數(shù)小于3.0的介電材料。

在本發(fā)明較佳實施例中，該第一內(nèi)金屬介電層中的該第一介層窗是集成電路的頂部階介層窗，以及該第二內(nèi)金屬介電層中的該第一導(dǎo)線是集成電路的頂部階導(dǎo)線。

在本發(fā)明一些較佳實施例中還包括：一第三內(nèi)金屬介電層形成于該多個介電層和該第一內(nèi)金屬介電層之間，且包括填充導(dǎo)電材料的一第二溝渠而形成一第二導(dǎo)線，該第二導(dǎo)線與該第一介層窗電性連接；其中該第三內(nèi)金屬介電層由選自于由無摻雜硅酸玻璃(USG)、磷摻雜硅酸玻璃(PSG)、氟摻雜硅酸玻璃(FSG)、氮化硅、碳氮化硅和氮氧化硅所組成的族群其中之一的材料所形成的。而在另一些實施例中，該第三內(nèi)金屬介電層由極低介電常數(shù)(ELK)材料所形成。

在本發(fā)明一些較佳實施例中還包括：一第四內(nèi)金屬介電層形成于該多個介電層和第三內(nèi)金屬介電層之間，且包括由一導(dǎo)電材料所形成的一第二介層窗，該第二介層窗和該第二導(dǎo)線電性連接；其中該第四內(nèi)金屬介電層由聚酰亞胺材料所形成。而在另一些實施例中，該第四內(nèi)金屬介電層由極低介電常數(shù)(ELK)材料所形成。

在本發(fā)明的一些實施例中，還包括：一蝕刻終止層介于該多個介電層和該第一內(nèi)金屬介電層之間；以及一粘著促進劑介于該蝕刻終止層和該第一內(nèi)金屬介電層之間。

在本發(fā)明的一些實施例中，還包括：一保護層位于該第二內(nèi)金屬介電層之上；以及一焊墊位于該保護層之上且該焊墊與該第一導(dǎo)線電性連接。