TW200529358A

Device and methodology for reducing effective dielectric constant in semiconductor device

Abstract

A method for manufacturing a structure includes providing a structure having an insulator layer with at least one interconnected and forming a sub lithographic template mask on the insulator layer. A selective etching step is used for etching the insulator layer through the sub lithographic features near the at least one interconnect. A supra lithographic blocking mask may also be utilized. In another aspect, the method includes forming pinch off section of sub lithographic size formed in a capping layer on the insulator layer. A semiconductor structure includes an insulator layer having at least one interconnect feature and at least one column formed in the insulator layer. A plurality of sub lithographic features formed on a top portion of the insulator layer and communicating with the at least one column is also provided. The plurality of sub lithographic features have a cross section or diameter less than any of the at least one column. A gap may be prohibited from forming on or near scribe lanes and vias.

Term

No projected expiry on record.

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57 claims: 3 independent, 54 dependent

  1. 1
    一種製造一結構之方法,包含下列步驟:提供一結構,該結構具有一絕緣層,該絕緣層具有至少一內連線;形成一次微影模板遮罩於該絕緣層上;藉由該次微影模板遮罩,選擇性蝕刻該絕緣層,以形成跨越該至少一內連線之一側壁的次微影特徵。
  2. 2
    如請求項1所述之方法,其中該次微影特徵為在該絕緣層中之實質垂直管柱。
  3. 3
    如請求項2所述之方法,其中該次微影特徵進一步包含複數個孔洞,形成於該次微影模板遮罩下之一罩蓋(capping)層中,且具有一直徑或截面(cross section)小於該至少一內連線之一直徑或截面,且也與該絕緣層中之該實質垂直管柱實質上相等。
  4. 4
    如請求項1所述之方法,其中該蝕刻步驟為一非等向性蝕刻,形成複數個次微影特徵並定義為奈米管柱。
  5. 5
    如請求項4所述之方法,其中該蝕刻步驟包含一等向性蝕刻,以結合(meld)至少鄰近之奈米管柱,並於該至少一內連線之下提供一底切(undercut)。
  6. 6
    如請求項1所述之方法,其中:該次微影特徵為在該絕緣層中之實質垂直管柱;以及該次微影特徵進一步包含複數個孔洞,具有一直徑小於該至少一內連線之一直徑,且與該絕緣層中之該實質垂直管柱實質上相等,且該孔洞之一頂部是漸尖的。
  7. 7
    如請求項1所述之方法,於該形成步驟前,進一步包含沉積一罩蓋層之步驟,且縮減(pinch off)該罩蓋層之一頂部,以形成具有一次微影直徑之縮減結構。
  8. 8
    如請求項7所述之方法,進一步包含沉積一絕緣層於該頂部之步驟,供形成該縮減結構。
  9. 9
    如請求項8所述之方法,其中該沉積步驟形成絕緣材料於該至少一內連線之該側壁,在該蝕刻步驟期間該絕緣材料被蝕刻。
  10. 10
    如請求項1所述之方法,其中該次微影模板遮罩為一塊狀(block)共聚物奈米模板,形成於一擴散層上,該擴散層作為一遮罩,該遮罩具有從該塊狀共聚物奈米模板轉移之特徵。
  11. 11
    如請求項10所述之方法,其中該塊狀共聚物奈米模板具有小於鄰近內連線間之距離的特徵。
  12. 12
    如請求項10所述之方法,其中該塊狀共聚物奈米模板為自組合(self assembly)本身成實質均勻形狀且隔開的孔洞或特徵的一材料。
  13. 13
    如請求項10所述之方法,其中該塊狀共聚物奈米模板之該特徵150在小於5奈米至100奈米之一範圍。
  14. 14
    如請求項1所述之方法,其中該塊狀共聚物奈米模板形成於下列之一(i)部分覆蓋該絕緣層上之一阻礙(blockout)阻抗,(ii)在該阻礙阻抗下,該阻礙阻抗包含大於鄰近內連線間之一距離的特徵。
  15. 15
    如請求項14所述之方法,進一步包含在該絕緣層中之該次微影特徵形成之後,移除該塊狀共聚物奈米模板及阻礙阻抗之步驟。
  16. 16
    如請求項15所述之方法,進一步包含提供一罩蓋(capping)層覆蓋該絕緣層上。
  17. 17
    如請求項1所述之方法,其中該次微影模板遮罩為一金屬沉積層,該金屬沉積層被處理以產生聚結(agglomeration)。
  18. 18
    如請求項17所述之方法,其中該金屬沉積層為一包含Au、Ag、In、Sn及Ga其中之一的材料。
  19. 19
    如請求項17所述之方法,其中該聚結係藉由回火以形成,且該聚結產生範圍在1奈米至50奈米之次微影特徵。
  20. 20
    如請求項19所述之方法,其中該回火產生奈米島(island),以作為一蝕刻步驟中之一遮罩。
  21. 21
    如請求項17所述之方法,其中該金屬沉積層係沉積於一罩蓋層上。
  22. 22
    如請求項21所述之方法,其中該罩蓋層係由SiN、SiC及SiOH其中之一材料所形成。
  23. 23
    如請求項21所述之方法,進一步包含下列步驟:藉由形成於該金屬沉積層之該次微影模板遮罩,蝕刻該罩蓋層,以對應該金屬沉積層中之該特徵而形成細孔(pore);移除該金屬沉積層;以及以該罩蓋層作為一遮罩,蝕刻該絕緣層以形成該次微影特徵。
  24. 24
    如請求項23所述之方法,其中該次微影特徵為實質垂直之細孔。
  25. 25
    如請求項24所述之方法,進一步包含將該至少一內連線間之鄰近實質垂直細孔結合(meld)在一起。
  26. 26
    如請求項23所述之方法,其中該次微影特徵以一第二材料而非該絕緣層回填。
  27. 27
    如請求項23所述之方法,進一步包含提供一密封罩蓋於該次微影特徵之上的步驟。
  28. 28
    如請求項1所述之方法,其中該次微影特徵以一第二材料而非該絕緣層回填。
  29. 29
    如請求項27所述之方法,其中該密封罩蓋係選自SiN或SiC的一材料,且具有範圍在5奈米至50奈米之一厚度。
  30. 30
    如請求項27所述之方法,進一步包含將具有一不同特徵之一絕緣材料沉積於該密封罩蓋層上。
  31. 31
    如請求項1所述之方法,其中該次微影模組遮罩係使用電子束、x光或ECV微影,從阻抗中之一無規則孔洞圖案所形成。
  32. 32
    如請求項1所述之方法,其中該次微影模組遮罩使用一造孔劑在二維聚合物遮罩中之一無視則孔洞圖案。
  33. 33
    如請求項1所述之方法,進一步包含於該次微影模板遮罩之下形成雙塊狀(diblock)圖案化遮罩。
  34. 34
    如請求項1所述之方法,進一步包含在該微影模板遮罩之上或之下提供一上微影遮罩。
  35. 35
    如請求項34所述之方法,其中該上微影遮罩供防止在尺寸大於一最小內連線間隙之至少一區域形成縫隙(gap)。
  36. 36
    一種製造一結構之方法,包含下列步驟:提供一結構,該結構具有一絕緣層,該絕緣層具有複數個內連線:形成一絕緣擴散阻障層於該絕緣層上:形成一阻礙結構於該絕緣擴散阻障層上;形成一次微影模板遮罩於該絕緣擴散阻障層上,該次微影模板遮罩具有次微影特徵;藉由該次微影模板遮罩,選擇性蝕刻該絕緣擴散阻障層及該絕緣層,以於該絕緣層中形成次微影特徵。
  37. 37
    如請求項36所述之方法,其中該塊狀結構形成於該次微影模板遮罩之下或之上。
  38. 38
    如請求項36所述之方法,其中該次微影特徵包含複數個孔洞,該複數個孔洞具有一直徑小於每一該複數個內連線之一直徑,且小於形成於該絕緣層上之垂直管柱。
  39. 39
    如請求項36所述之方法,其中該蝕刻步驟包含一非等向性蝕刻及一等向性蝕刻,以溶解該次微影特徵間之隔間,且提供一底切於至少一該複數個內連線之下。
  40. 40
    如請求項36所述之方法,其中:該次微影特徵為在該絕緣層中之實質垂直管柱;該次微影特徵進一步包含在該絕緣擴散層中之複數個孔洞,該複數個孔洞具有一直徑或一截面大約與該絕緣層中之該實質垂直管柱之一直徑或截面相等。
  41. 41
    如請求項40所述之方法,進一步包含:以一罩蓋層縮減該罩蓋層之一頂部。
  42. 42
    如請求項36所述之方法,其中:該次微影模板遮罩具有一塊狀共聚物奈米模板,該塊狀共聚物奈米模板具有範圍從小於5奈米至100奈米之特徵;以及該塊狀結構為一雙塊狀遮罩。
  43. 43
    如請求項36所述之方法,其中該次微影模板遮罩為一金屬沉積層,該金屬沉積層被處理以產生聚結,該聚結產生奈米尺度島,以作為該蝕刻步驟中之一遮罩。
  44. 44
    如請求項36所述之方法,其中該次微影特徵以一第二材料而非該絕緣層回填。
  45. 45
    如請求項36所述之方法,進一步包含下列步驟:沉積一密封罩蓋於該絕緣層中之該次微影特徵上,以形成縮減;以及沉積一絕緣材料於該密封罩蓋層上。
  46. 46
    如請求項36所述之方法,其中該次微影模板遮罩由下列之一所形成(i)在阻抗中之一無規則的孔洞圖案,係使用電子束、X光或EUV微影,(ii)使用造孔劑在二維聚合物遮罩中之一無規則孔洞圖案。
  47. 47
    如請求項36所述之方法,其中該蝕刻步驟將該絕緣材料從該複數個內連線之側壁移除,且該絕緣材料之後重新沉積於其上。
  48. 48
    如請求項36所述之方法,進一步包含沉積絕緣材料於該次微影特徵之上,以形成縮減區域,以及提供絕緣材料於一些該複數個內連線之該側壁上。
  49. 49
    一種半導體結構,包含:一絕緣層,具有至少一內連線特徵;以及至少一縫隙形成於該絕緣層中,該縫隙跨越大於該內連線間之一最小間隙。
  50. 50
    如請求項49所述之半導體結構,進一步包含複數個次微影特徵,形成於該絕緣層之一頂部且與該至少一縫隙連通(communicating),該複數個次微影特徵具有小於該至少一縫隙之一直徑。
  51. 51
    如請求項50所述之半導體結構,其中該次微影結構為連通該至少一縫隙之縮減部分。
  52. 52
    如請求項51所述之半導體結構,進一步包含一密封層,形成於該絕緣層上,供縮減每一該至少一縫隙。
  53. 53
    如請求項52所述之半導體結構,其中該縮減部分形成於一擴散阻障層之中,該擴散阻障層係沉積於該絕緣層上。
  54. 54
    如請求項51所述之半導體結構,其中該至少一縫隙包含鄰近於該至少一內連線特徵之一側壁上的絕緣材料。
  55. 55
    如請求項54所述之半導體結構,其中該至少一縫隙及該複數個次微影特徵具有一截面,小於該至少一內連線之截面。
  56. 56
    如請求項49所述之半導體結構,其中在一切割道不存在該縫隙。
  57. 57
    如請求項49所述之半導體結構,其中在接近介層洞不存在該縫隙。
Independent claims57