[發明專利]基于納米管結構的金屬鑲嵌過程

有效

• 申請號: 201510050079.3
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104821291B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: R·喬施;J·斯泰恩布倫納
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/538;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

各種實施例涉及基于納米管結構(例如，碳納米管(CNT)結構)的鑲嵌過程。

背景技術

為克服在半導體制造中對更好的熱導性和電導性的需求，提供更好的電導性和熱導性的金屬(比如，銅)越來越多地被用來代替具有較低傳導性的金屬(比如，鋁)用于功率金屬化。該種方法的主要障礙是在FEOL(前段制程)以及BEOL(后段制程)中功率金屬的結構化。由于無法利用合適的蝕刻劑，金屬(比如，銅)不能夠使用常規方法(濕蝕刻或干蝕刻)被結構化。因此，在現階段，在提供功率金屬化期間，金屬通過被稱為雙鑲嵌(dual Damascene)的方法被結構化，在其中半導體工件被圖案化，具有例如在氧化層中所形成的開口溝槽，該溝槽然后以金屬(通常是銅)的厚層進行填充，通常地該溝槽填充過滿，并且化學機械平面化(CMP)被用來移除該金屬的過量部分。為此，較厚的光抗蝕劑或氧化層(例如，在10μm或更多的范圍內)被用于該金屬的結構化過程。光抗蝕劑較大的厚度及其結構化導致更高的成本，并且此外，伴隨光刻和抗蝕劑條的技術問題可出現。此外，當銅結構需厚達50μm時，常規制造過程達到了其應用限制。

發明內容

在各種實施例中，一種用于在襯底上制造金屬化層的方法被提供，其中該方法可包括在襯底之上形成納米管的多個組，其中該納米管組可被布置以使該襯底的部分被暴露，以及在該襯底在納米管的組之間的被暴露部分之上形成金屬。

附圖說明

在附圖中，相似的附圖標記貫穿不同的附圖通常指的是相同的部件。附圖不一定是按比例的，重點反而通常被放在說明本發明的原理。在下面的具體實施方式中，本發明的各種實施例參考附圖進行描述，其中：

圖1A至圖1H示出了一種根據各種實施例的用于在襯底上制造金屬化層的方法；

圖2A至圖2D示出了一種根據各種其他實施例的用于在襯底上制造金屬化層的方法；

圖3示出了描述根據各種其他實施例的用于在襯底上制造金屬化層的方法的制程流程的流程圖；以及

圖4示出了一種根據各種實施例的半導體器件。

具體實施方式

下面具體實施方式涉及附圖，附圖以說明的方式示出了本發明可被實施的特定細節和實施例。

詞語“示例性(exemplary)”在本文中被使用意為“作為示例(example)、例證(instance)或者說明(illustration)”。本文中描述為“示例性”的任何實施例或設計并不一定被理解為首選的或者優于其他的實施例或設計。

在本文所描述的方法的各種實施例中，納米管(例如，碳納米管(CNT))可被用于形成開口溝槽，金屬(例如，銅)可被填充或沉積在該開口溝槽之中。依照該方法的示例性實施例，高度對準的CNT(也被稱為CNT森林)可直接在該襯底上生長，功率金屬化將被提供在襯底上。依照另外的示例性實施例，已高度對準的CNT的聚集可在分開的襯底上被生成和/或在分開的過程中被生長，并且然后被轉移至襯底之上，功率金屬化將被提供在該襯底上。該納米管森林可首先被結構化，并且然后以電絕緣材料進行填充，或者其可以被電絕緣材料填充，然后被結構化。在下文中，電絕緣材料將被稱為絕緣材料。在此兩種情況下，結構化的納米管森林被獲得，其包括負向位置(negative site)，即其中納米管已被移除因此定義溝槽的圖案的位置。當被填充以金屬(例如，銅)時，該負向位置可被使用作為被形成在襯底之內的再分配層和器件之間的電相互連接。僅舉幾個示例，該絕緣材料可以是氧化物(例如，氧化硅或氧化鈦)或氮化硅，并且當被沉積在納米管之間時，可形成具有在兆歐(Megaohm)范圍中的電阻的結構。由包圍那些負向位置的納米管的高度定義的負向位置的深度可通過調整納米管的生長時間而被調節。在約300℃至約750℃的溫度范圍內，每分鐘在約30μm至約40μm范圍內的垂直生長可被實現。因此，在深度由納米管的高度定義的負向位置中，被沉積的功率金屬的厚度可在從幾微米(μm)至幾毫米(mm)的寬泛范圍之上進行調整。