[发明专利]用于改进的沉积选择性的保护层

说明书

本发明涉及改进后段工艺(BEOL)可靠性的方法和装置。在一些实施例中，该方法在半导体衬底上方形成具有一个或多个金属层结构的极低k(ELK)介电层。在ELK介电层上方在一个或多个金属层结构之间的位置形成第一保护层。然后在一个或多个金属层结构上方在通过第一保护层与ELK介电层分离开的位置沉积第二保护层。第一保护层具有限制第二保护层和ELK介电层之间的相互作用的高选择性，从而降低原子从第二保护层至ELK介电层的扩散并且改进ELK介电层的电介质击穿。公开了用于改进的沉积选择性的保护层。

技术领域

本发明涉及集成芯片的制造，具体而言，涉及改进后段工艺(BEOL)可靠性的方法和装置。

背景技术

集成芯片的制造可以宽泛地分成两个主要部分，前段工艺(FEOL)制造和后段工艺(BEOL)制造。FEOL制造包括半导体衬底内的器件(例如晶体管、电容器、电阻器等)的形成。BEOL制造包括包含在设置于半导体衬底上方的一个或多个绝缘介电层内的一个或多个金属互连层的形成。BEOL的金属互连层将FEOL的个体器件电连接至集成芯片的外部针脚。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，提供了一种集成芯片的后段工艺(BEOL)层，包括：在半导体衬底上方设置的低k介电层；在所述低k介电层内设置的一个或多个金属层结构；位于所述低k介电层上方且在所述一个或多个金属层结构之间的位置的第一保护层，其中，所述第一保护层位于沿着具有在所述第一保护层之间穿插设置的所述一个或多个金属层结构的平坦界面；以及位于所述一个或多个金属层结构上方的第二保护层。

在所述的BEOL层中，所述第二保护层包括钴(Co)。

在所述的BEOL层中，所述第二保护层在所述金属层结构上方的厚度大于所述第二保护层在所述第一保护层上方的厚度的十倍。

在所述的BEOL层中，所述第一保护层包括氮化硅(SiN)、硅碳氮化物(SiCN)或二氧化硅(SiO2)。

在所述的BEOL层中，所述第一保护层包括含有硅、碳和氧的极低k(ELK)膜，其中，所述ELK膜具有比所述低k介电层大的密度。在所述的BEOL层中，所述ELK膜包括具有在约2.8和约3.0之间的范围内的介电常数值和在约1.3g/cm3和约1.4g/cm3之间的范围内的密度。

在所述的BEOL层中，所述低k介电层包括：下部极低k(ELK)介电层；和设置在所述下部ELK介电层和所述第一保护层之间的上部ELK介电层，其中，所述上部ELK介电层的密度小于所述下部ELK介电层和所述第一保护层的密度。

根据本发明的另一方面，提供了一种集成芯片的后段工艺(BEOL)层，包括：设置在半导体衬底上方的第一蚀刻停止层；极低k(ELK)介电层，包括设置在所述第一蚀刻停止层上方的下部ELK介电层和设置在所述下部ELK介电层上方的上部ELK介电层；在所述ELK介电层内设置的一个或多个金属层结构；在所述ELK介电层上方设置的第一保护层，所述第一保护层位于所述一个或多个金属层结构之间的位置并且具有比所述上部ELK介电层的密度大的密度；以及在所述一个或多个金属层结构上方设置的第二保护层。

所述的BEOL层还包括：在所述第一保护层和所述第二保护层的上方设置的第二蚀刻停止层，其中，所述第二蚀刻停止层在所述第一保护层上方具有第一厚度而在所述第二保护层上方具有第二厚度，其中，所述第一厚度大于所述第二厚度。

在所述的BEOL层中，所述第二保护层在所述一个或多个金属层结构上方的厚度大于所述第二保护层在所述第一保护层上方的厚度的十倍。

在所述的BEOL层中，所述第二保护层包括钴(Co)。