[发明专利]一种具有可挠性介电层的内连线

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体集成电路(ICs)，特别是有关于一种内连线结构或者一种形成内连线结构的方法。

背景技术

半导体集成电路包含一个形成在半导体基底上的主动组件(activedevice)，并具有内连线结构形成于主动组件之上。内连线结构一般包含3到15层的印刷电路层。每一印刷电路层是由具有一个或多个沟渠的内金属介电(IMD)材料所构成，沟渠里填充着导电材料，比如：铜或铝，以形成导线。每个内金属介电层也包含多个导电介层窗，导电介层窗为连接相邻层之间的导线。

内金属介电层的材料和布局的选择是为了尺寸最小化、降低传输延迟和减少相邻层干扰。一个为达到这些目的技术点就是使用具有低介电常数的内金属介电材料。随着设计朝着越来越先进的技术点发展(比如，65nm，45nm或者更小的一些临界尺寸)，具有比二氧化硅更低介电常数(k)的材料的使用总被列入考虑范围之内，包括一些介电常数低于3.5的低介电常数材料，还有一些介电常数低于3.0的极低介电常数(ELK)材料。比如，被广泛运用于开发先进集成电路的两种低介电常数材料，分别是由位于Santa Clara，CA的Applied Materials公司出售的“BLACK DIAMOND^TM”掺杂碳的二氧化硅(k～3.0)，及由位于Midland，MI的Dow Chemical公司出售的“SiLK^TM”型芳香烃热固性聚合物(k～2.7)。为了获取具有更低介电常数的材料，半导体厂也开始考虑使用有孔性介电材料，因为空气的k值是1.0。使用有孔性介电材料，内金属介电层的平均介电常数值能降低到大约2.0。

然而，ELK材料的机械性逊于二氧化硅。与二氧化硅相较，ELK材料更加脆弱。例如，虽然二氧化硅的弹性模数为78Gpa，但是对“SiLK^TM”来说，其弹性模数仅仅只有2.7Gpa。而且，虽然二氧化硅的热膨胀系数(CTE)能与集成电路基底和集成电路所粘附的封装基底的热膨胀系数相匹配，但许多低介电常数材料和ELK材料的CTE值却和封装基底的热膨胀系数有着实质上的差异。因此，在测试过程中，会见到内金属介电层顶部的剥离和碎裂的现象。

发明内容

因此，本发明提供了一种具有可挠性介电层的内连线，其包括，多个介电层形成覆盖于至少包含一个主动组件(active device)的一半导体基底之上；至少一第一内金属介电层在该多个介电层之上，该至少一第一内金属介电层包含一个由导电材料所形成的一第一介层窗，该第一内金属介电层由一聚合物材料所形成；以及至少一第二内金属介电层在该至少一第一内金属介电层之上，该至少一第二内金属介电层包括填充着导电材料的一第一沟渠所形成的一第一导线，该第一导线与第一介层窗电性连接。

其中，在较佳实施例中，该聚合物材料为聚酰亚胺；该第二内金属介电层由选自于由无掺杂硅酸玻璃(USG)、磷掺杂硅酸玻璃(PSG)、氟掺杂硅酸玻璃(FSG)、氮化硅、碳氮化硅和氮氧化硅所组成的族群其中之一的材料所形成的。一般而言，该多个介电层包括介电常数小于3.0的介电材料。

在本发明较佳实施例中，该第一内金属介电层中的该第一介层窗是集成电路的顶部阶介层窗，以及该第二内金属介电层中的该第一导线是集成电路的顶部阶导线。

在本发明一些较佳实施例中还包括：一第三内金属介电层形成于该多个介电层和该第一内金属介电层之间，且包括填充导电材料的一第二沟渠而形成一第二导线，该第二导线与该第一介层窗电性连接；其中该第三内金属介电层由选自于由无掺杂硅酸玻璃(USG)、磷掺杂硅酸玻璃(PSG)、氟掺杂硅酸玻璃(FSG)、氮化硅、碳氮化硅和氮氧化硅所组成的族群其中之一的材料所形成的。而在另一些实施例中，该第三内金属介电层由极低介电常数(ELK)材料所形成。

在本发明一些较佳实施例中还包括：一第四内金属介电层形成于该多个介电层和第三内金属介电层之间，且包括由一导电材料所形成的一第二介层窗，该第二介层窗和该第二导线电性连接；其中该第四内金属介电层由聚酰亚胺材料所形成。而在另一些实施例中，该第四内金属介电层由极低介电常数(ELK)材料所形成。

在本发明的一些实施例中，还包括：一蚀刻终止层介于该多个介电层和该第一内金属介电层之间；以及一粘着促进剂介于该蚀刻终止层和该第一内金属介电层之间。

在本发明的一些实施例中，还包括：一保护层位于该第二内金属介电层之上；以及一焊垫位于该保护层之上且该焊垫与该第一导线电性连接。