[发明专利]形成气隙结构的方法和系统

说明书

关联申请的交叉引用

本申请涉及2005年11月9日递交的题为“MULTI-STEP SYSTEM AND METHOD FOR CURING A DIELCECTRIC FILM”的未决美国专利申 请No.11/269,581；2006年9月8日递交的题为“THERMAL PROCES SING SYSTEM FOR CURING DIELECTRIC FILMS”的未决美国 专利申请No.11/517,358；以及2008年10月17日递交的题为“METHOD FOR AIR GAP FORMATION USING UV-DECOMPOSABLE MATERIALS”的未决美国专利申请No.11/873,977(代理卷号TDC- 001)。通过引用将这些申请的全部内容结合在这里。

技术领域

本发明涉及在衬底上形成气隙结构的方法和系统，更具体地，涉及使 用第一紫外线(UV)辐射工序来分解并经由盖层移除牺牲层并且使用第 二UV辐射工序使盖层硬化的方法和系统。

背景技术

如半导体领域所公知的，在推动改善集成电路(IC)的速度和性能的 过程中，连线延迟是主要的限制因素。一种使得连线延迟最小化的方法是 通过将低介电常数(低k)材料用作用于IC器件中的金属线的绝缘电介质 来减小连线电容。因此，在近年来，低k材料已经迅速发展，来代替诸如 二氧化硅的相对高介电常数的绝缘材料。具体地，低k薄膜正在被用于半 导体器件中的金属线之间的层间和层内电介质层。

此外，为了进一步减小绝缘材料的介电常数，材料膜形成为具有孔， 即，多孔低k电介质膜。可以通过与光刻胶的涂布方法类似的电介质旋涂 (SOD)法或者通过化学气相沉积(CVD)法来制作这种低k膜。因此， 低k材料的使用容易适用于现有的半导体制作过程。

此外，在减小绝缘材料的介电常数的另一种尝试中，构想了一种气隙 结构。通过在衬底上沉积牺牲层并且之后在牺牲层上沉积跨接材料来形成 气隙结构。其后，在装置制作过程之后的时间点，将牺牲材料分解和移 除，以便在空缺的地方剩下空隙或空位。传统地，使用化学处理或热处理 来移除牺牲材料。

然而，尽管通过这种方法能够保证优良的电学性能，但是机械稳定性 是主要的担心。具体地，当在广阔空间上形成可以包括多孔低k材料的跨 接材料时，已经观察到这些材料在分解以及随后的处理步骤中发生崩溃。 此外，牺牲材料的选择、跨接材料的选择以及制备、形成以及结合这些材 料对于在IC器件中成功地实施气隙结构提出了许多挑战。

发明内容

本发明涉及在衬底上形成气隙结构的方法和系统。更具体地，本发明 涉及使用第一紫外线(UV)辐射工序来经由盖层分解和移除牺牲层并且 使用第二UV辐射工序使盖层硬化的方法和系统。

根据本发明，描述了一种用于在衬底上形成气隙结构的方法。该方法 包括在衬底上形成牺牲层，其中该牺牲层包括在约350摄氏度以上的热分 解温度下热分解的可分解材料。其后，在小于牺牲层的热分解温度的衬底 温度下，在牺牲层上形成盖层。通过执行衬底的第一次紫外(UV)辐射 曝光并且将衬底加热到小于牺牲层的热分解温度的第一温度，来使得牺牲 层分解，并且经由盖层移除经分解的牺牲层。通过执行衬底的第二次UV 辐射曝光并且将衬底加热到大于第一温度的第二温度，来将盖层硬化而使 得盖层交联。

根据另一个实施例，描述了一种用于在衬底上制备气隙结构的处理系 统，其包括：处理室，其用于为衬底提供真空环境；衬底支架，其连接到 处理室，并且用于支持衬底；第一紫外(UV)辐射源，其用于将衬底暴 露到第一光谱的UV辐射下；第二UV辐射源，其用于将衬底暴露到第二 光谱的UV辐射下；以及加热装置，其用于升高衬底的温度。

附图说明

在附图中：

图1是根据实施例的在衬底上选择性地移除牺牲材料的方法的流程 图；

图2是根据实施例的在衬底上选择性地移除牺牲材料的方法的流程 图；

图3是根据实施例的在衬底上形成气隙结构的方法的流程图；

图4A到图4E示出了根据实施例的在衬底上形成气隙结构的方法；

图5是根据实施例的处理系统的概略截面图；以及

图6表示用于分解牺牲材料的示例性数据。

具体实施方式