[发明专利]通过选择性沉积形成的超薄金属线

说明书

本发明的实施例总体上涉及集成电路的制备，并且更具体地，涉及用于使用选择性沉积工艺在开口中制备一对超薄金属线的结构和方法。

技术领域

本发明总体上涉及集成电路的制备，并且更具体地，涉及用于制备超薄后段制程(BEOL)金属线的结构和方法。

背景技术

集成电路(IC)芯片典型地包括垂直间隔开并通过中间绝缘层分隔的多层的导电特征。在芯片中各层级的导电特征之间形成互连以提供高布线密度以及良好的热性能。使用刻穿分隔装置的导电特征层级的绝缘层的线条和通孔形成互连。随后用导电材料填充线条和通孔以形成互连结构(即，线)。典型地，诸如铜的导电金属用于形成互连结构。

一般通过包括沉积可图案化掩模层(常称为光致抗蚀剂)的光刻工艺来形成互连。制作互连结构的一种优选的光刻方法是大马士革工艺。典型的大马士革工艺包括：毯式沉积电介质材料；使用光致抗蚀剂来将电介质材料图案化以形成开口；在衬底上沉积导电材料直到足以填充开口的厚度；以及使用基于化学反应物的工艺、机械方法或组合的化学机械抛光(CMP)技术，从衬底表面移除过量的导电材料。

发明内容

根据本发明的一个实施例，公开了一种形成半导体装置的方法。所述方法可以包括在形成在电介质层中的开口中形成一对金属线。可以通过选择性沉积技术形成该对金属线。所述方法还可以包括：在开口的侧壁上形成一对衬垫(liner)区，该对衬垫区与该对金属线相邻并与该对金属线相接触。所述方法还可以包括在开口中在该对金属线之间形成中心区，并且该中心区与该对金属线相接触。可以通过在该对金属线上选择性生长一对扩散阻挡物来形成中心区。该对扩散阻挡物可以由开口的底部的一部分分隔开。可以在开口的底部的该部分上并且在该对扩散阻挡物之间形成电介质区。可替代地，可以在该对扩散阻挡物的上部之间形成电介质帽盖，保留电介质帽盖之下的区不填充以形成空气间隙区。中心区也可以通过沉积隔离层来形成，所述隔离层具有与该对金属线相接触的侧面部分以及在其间与开口的底部相接触的底部部分。可以在隔离层的底部部分上并在隔离层的侧面部分之间形成电介质层。可替代地，电介质帽盖可以在隔离层的侧面部分的上部之间形成，留下由隔离层的底部部分、隔离层的侧面部分以及电介质帽盖限定的区域不填充，来形成空气间隙区。

在本发明的另一实施例中，公开了一种形成半导体装置的方法。所述方法可以包括：在半导体衬底上形成电介质层；在电介质层中形成从电介质层的上表面延伸到半导体衬底的上表面的开口；在开口的侧壁上形成一对衬垫区，其具有与电介质层的上表面基本上共面的上表面；在该对衬垫区的侧壁上形成一对金属线；在金属线的侧壁上形成一对阻挡物层；以及在该对阻挡物层之间形成电介质区。形成该对阻挡物层可以包括：通过选择性沉积工艺在该对金属线的侧壁上形成被开口的底部的一部分分隔开的一对扩散阻挡物，或者在该对金属线的侧壁上以及开口的底部上形成共形隔离层。可替代地，在该对阻挡物层之间形成电介质区可以包括：在该对阻挡物层的上部之间形成电介质帽盖并形成其下面的空气间隙区。

在本发明的另一实施例中，公开了一种半导体结构。所述结构可以包括在形成在电介质层中的开口中的一对金属线。所述结构还可以包括在开口的侧壁上的一对衬垫区，该对衬垫区与该对金属线和开口的底部的一部分相邻并与其相接触。所述结构还可以包括形成在该对金属线之间的并与其相接触的中心区。中心区可以包括在该对金属线的侧壁上由开口的底部的一部分分隔开的一对扩散阻挡物。电介质区或者电介质帽盖和空气间隙区可以存在于该对扩散阻挡物之间并在开口的底部的所述部分上。可替代地，中心区可以包括隔离层，所述隔离层具有与该对金属线相接触的侧面部分，并且具有在侧面部分之间并与开口的底部相接触的底部部分。电介质区或者电介质帽盖和空气间隙区可以存在于隔离层的侧面部分之间并且在隔离层的底部部分上。

附图说明

结合附图将能最佳地理解以下的详细描述，其以示例方式给出，并且并不意图将本发明仅限于以下的详细描述，在附图中可能并未示出所有结构。

图1是根据本发明的实施例的在半导体衬底上形成的电介质层的截面图。