碳膜的选择性沉积及其使用

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及用于选择性地沉积碳膜的方法和材料。本公开内容的一些实施例涉及用于形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例涉及用于形成自对准通孔的方法。

背景技术

半导体产业在追求设备小型化方面面临许多挑战，其中涉及纳米尺度特征的快速缩放。这些问题包括引入复杂的制造步骤(诸如多个平版印刷步骤)和整合高效能材料。为了保持设备小型化的节奏，选择性沉积已示出希望，因为它有可能通过简化整合方案来消除昂贵的平版印刷步骤。

可以多种方式实现材料的选择性沉积。化学前驱物可相对于另一表面(金属或介电质)与一个表面选择性地反应。可调节工艺参数(诸如压力、基板温度、前驱物分压和/或气流)，以调节特定表面反应的化学动力学。另一种可能的方案涉及表面预处置，表面预处置可用以活化(activate)或失活(deactivate)进入的膜沉积前驱物的所关注表面。

因此，在本领域中存在有选择性沉积膜的方法的持续需求。更具体地说，存在有选择性沉积碳膜的方法的需求。

自对准金属氧化物柱可通过填充间隙的金属膜的氧化来形成。金属沉积在孔或沟槽的结构上，并接着被氧化以形成金属氧化物。氧化期间的体积膨胀将柱从孔或沟槽中推出。柱仅由金属自下而上选择性生长。

然而，在控制用以形成金属氧化物柱的金属的体积膨胀的速率和数量方面可能存在挑战。首先，应力的快速变化有时会导致固有结构的退化。当CD较小时，这可能导致高柱的弯曲。其次，体积的快速变化有时会导致在金属氧化物柱和基板之间的粘附问题。第三，残留的未氧化的金属可能残留在沟槽的底部处。

因此，在本领域中存在有用于产生自对准结构的替代方法的需求。

通常，集成电路(IC)指的是一组电子设备，例如，形成在半导体材料(通常为硅)的小芯片上的晶体管。通常，IC包括具有金属线的一层或多层金属化层，以将IC的电子设备彼此连接并与外部连接件相连接。通常，将层间介电质材料的各层放置在IC的金属化层之间用于绝缘。

随着集成电路的尺寸减小，在金属线之间的间隔减小。通常，为了制造互连结构，使用了平面工艺，平面工艺涉及将一层金属化层对准并连接到另一层金属化层。

通常，独立于此金属化层上方的通孔来执行金属化层中的金属线的图案化。然而，常规的通孔制造技术不能提供完整的通孔自对准。在常规技术中，形成以将上金属化层中的线连接到下金属化层的通孔经常未对准至下金属化层中的线。通孔线未对准会增加通孔的电阻，并导致潜在的短路到错误的金属线。通孔线未对准会导致设备故障，降低良率并增加制造成本。

因此，在本领域中存在有生产完全自对准通孔的方法的需求。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施例涉及一种选择性沉积碳膜的方法。方法包括提供包括第一材料和第二材料的基板。第一材料具有暴露的第一材料表面。第二材料具有暴露的第二材料表面。第一材料包括金属。将基板暴露于碳前驱物以形成在暴露的第一材料表面上具有第一厚度且在暴露的第二材料表面上具有第二厚度的碳膜。第一厚度大于第二厚度。

本公开内容的另外的实施例涉及一种形成碳柱的方法。方法包括提供包括第一含金属材料和第二介电材料的基板。第一含金属材料具有带第一尺寸的暴露的第一表面。第二介电材料具有暴露的第二表面。暴露的第一表面和暴露的第二表面形成基板表面。将基板暴露于碳前驱物以在暴露的第一表面上形成包括碳材料的碳柱。碳柱和暴露的第一表面具有相同的第一尺寸。

本公开内容的进一步实施例涉及一种形成自对准通孔的方法。方法包括在基板上的第一绝缘层上凹陷第一导线。第一导线在第一绝缘层上沿第一方向延伸。碳柱形成在凹陷的第一导线上。在碳柱之间沉积第二绝缘层。移除碳柱以在第二绝缘层中形成沟槽。第三绝缘层在沟槽中沉积到凹陷的第一导线上，以形成填充的沟槽。从填充的沟槽选择性地蚀刻第三绝缘层，以形成通向第一导线的通孔。

附图说明

图1A示出了根据一些实施例的用于选择性沉积碳膜的示例性基板；

图1B示出了根据一些实施例的具有碳膜选择性地沉积于上的示例性基板；

图2示出了根据一些实施例的用于选择性地沉积碳膜或形成碳柱的方法；

图3A示出了根据一些实施例的用于形成碳柱的示例性基板；

图3B示出了根据一些实施例的具有碳柱形成于上的示例性基板；

图4示出了根据一些实施例的用以提供完全自对准的通孔的电子设备结构的横截面图；

图5是根据一些实施例的在沉积导电材料之后的电子设备结构的横截面图；

图6是根据一些实施例的在将导电材料平坦化以形成导线之后的电子设备结构的横截面图；

图7是根据一些实施例的在使导线凹陷之后的电子设备结构的横截面图；

图8是根据一些实施例的在导线上形成碳柱之后的电子设备结构的横截面图；

图9是根据一些实施例的在碳柱周围沉积第二绝缘材料之后的电子设备结构的横截面图；

图10是根据一些实施例的在第二绝缘材料被平坦化之后的电子设备结构的横截面图；

图11是根据一些实施例的在移除碳柱以形成沟槽之后的电子设备结构的横截面图；

图12是根据一些实施例的在沉积蚀刻停止层之后的电子设备结构的横截面图；

图13是根据一些实施例的在蚀刻停止层上沉积第三绝缘材料以形成填充的沟槽之后的电子设备结构的横截面图；

图14是根据一些实施例的从填充的沟槽选择性地移除第三绝缘材料和蚀刻停止层以形成通孔之后的电子设备结构的横截面图；

图15是根据一些实施例的在通孔中沉积第二导电材料之后的电子设备结构的横截面图；

在附图中，相似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。此外，可通过在附图标记之后加上破折号和第二附图标记来区分相同类型的各种部件，第二附图标记在相似部件之间进行区分。若在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同的第一附图标记的类似部件中的任一个，而与第二附图标记无关。

具体实施方式

在描述本公开内容的几个示例性实施例之前，应当理解本公开内容不限于以下描述中阐述的构造或工艺例程的细节。本公开内容能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。

如于此所用，“基板”、“基板表面”等等是指在其上执行处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可在其上执行处理的基板表面包括(但不限于)诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石之类的材料及诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料之类的任何其他材料，这取决于应用。基板包括(但不限于)半导体晶片。可将基板暴露于预处置工艺，以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化(或者另外产生或接枝目标化学部分以赋予化学功能)、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上进行处理外，在本公开内容中，所公开的任何膜处理步骤还可在形成于基板上的底层上执行，如下文更详细地公开的，且术语“基板表面”旨在包括上下文所指的此种底层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的暴露表面也可被描述为基板表面。给定基板表面的组合物将取决于待沉积的材料以及所使用的特定化学物质。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“前驱物”、“反应物”、“反应气体”等等可互换使用，以指代可与基板表面反应的任何气态物种。

本公开内容的一些实施例提供了用于选择性地沉积碳膜的方法。在一些实施例中，相较于不同表面，碳膜选择性地沉积在含金属表面上。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，短语“相较于另一个表面，选择性地沉积膜在一个表面上”等等意味着第一量的膜沉积在第一表面上，而第二量的膜沉积在第二表面上，其中第二量的膜小于第一量的膜，或没有膜沉积在第二表面上。

在这方面使用的术语“相较于”并不暗指一个表面在另一表面的顶部上的实体定向，而是一个表面相对于另一表面的化学反应的热力学或动力学性质的关系。例如，相较于介电表面，选择性地沉积碳膜到金属表面上意味着碳膜沉积在金属表面上，而很少或没有碳膜沉积在介电表面上；或者相对于在介电表面上形成碳膜，在金属表面上形成碳膜在热力学或动力学上是有利的。

本公开内容的一些实施例有利地提供了用于相较于第二表面，选择性地沉积碳膜在第一表面上的方法。本公开内容的一些实施例提供了在相对低的温度下执行的用于沉积碳膜的方法。本公开内容的一些实施例有利地提供了不使用等离子体反应物或处理而沉积碳膜的方法。在一些实施例中，第一表面包括金属，而第二表面包括介电材料。

参照附图，图1A示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性基板100。基板100包括第一材料110和第二材料120。第一材料110具有暴露的第一材料表面115。第二材料120具有暴露的第二材料表面125。

第一材料110包括金属。在一些实施例中，金属包括Ti、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt或Au中的一种或多种或基本上由Ti、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt或Au中的一种或多种组成。在一些实施例中，金属包括Ti、Hf、Ta或W中的一种或多种或基本上由Ti、Hf、Ta或W中的一或多种组成。在一些实施例中，金属包括Co、Ni、Ru、Rh、Pd或Re中的一或多种或基本上由Co、Ni、Ru、Rh、Pd或Re中的一种或多种组成。在一些实施例中，金属包括Cu、Pd、Ag、Ir、Pt或Au中的一种或多种或基本上由Cu、Pd、Ag、Ir、Pt或Au中的一种或多种组成。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“基本上由……组成”等意味着标的材料或组合物大于或等于所提及的材料的约95％、98％、99％或99.5％。

在一些实施例中，第一材料110包括基本上纯的金属或金属合金。换言之，第一材料110可基本上由金属原子组成。在一些实施例中，第一材料110包括金属元素和非金属元素。在一些实施例中，第一材料110包括金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物、金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属碲化物或其组合。

在一些实施例中，第二材料120包扩介电材料。在一些实施例中，第二材料120包括硅。

图2示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的用于在基板100上形成碳膜的方法。方法200通常在202处开始，其中提供要将碳膜形成于上的基板。如在此方面所使用，术语“提供”意味着将基板放置到位置或环境中以进行进一步处理。

在204处，在基板100上形成碳膜。碳膜可经由化学气相沉积处理(CVD)等形成。还参照图1B，在204处，将基板100暴露于碳前驱物，以在暴露的第一材料表面115上形成具有第一厚度T1且在暴露的第二材料表面125上具有第二厚度T2的碳膜130。第一厚度T1大于第二厚度T2。为了理解，在图1B中示出了第二厚度T2。在一些实施例中，第二厚度T2是最小的或没有。

沉积工艺的选择性通常被表示为生长速率的倍数。例如，若膜在一个表面上的生长比在不同表面上的生长快25倍，则工艺将被描述为具有25：1的选择性。就这一点而言，较高的比率指示更具选择性的工艺。在一些实施例中，方法具有大于或等于约10：1、大于或等于约25：1、大于或等于约50：1或大于或等于约100：1的选择性。

碳前驱物可包括任何合适的含碳物种。在一些实施例中，碳前驱物基本上由碳和氢原子组成。在一些实施例中，碳前驱物包括C1-C4烃、C1-C6烃或C1-C8烃。如在此方面所使用，C1-C4等是指碳原子数在1至4的范围中的物种。在一些实施例中，碳前驱物包括至少一个不饱和键。在一些实施例中，碳前驱物包括C

在一些实施例中，将基板暴露于包括另外的反应物或稀释剂的碳前驱物。在一些实施例中，另外的反应物或稀释剂包括氢气(H

碳前驱物的流速可为任何合适的流速，包括(但不限于)流速在约1至约5000sccm的范围中，或在约2至约4000sccm的范围中，或在约3至约3000sccm的范围中，或在约5至约2000sccm的范围中，或在约10至约2000sccm的范围中。

可提供碳前驱物以便在基板周围(即，在处理腔室内)建立任何合适的压力，包括(但不限于)约1托至约3000托的范围中，或在约2托至约1500托的范围中，或在约100托至约1000托的范围中，或在约500托至约1000托的范围中的压力。在一些实施例中，基板在约大气压(例如，760托)下暴露于碳前驱物。

沉积期间的基板的温度可例如通过设定基板支撑件或基座的温度来控制。在一些实施例中，将基板保持在约100℃至约700℃的范围中，或约100℃至约500℃的范围中，或约300℃至约500℃的范围中的温度。在一些实施例中，将基板维持在小于或等于约700℃、小于或等于约500℃或小于或等于约300℃的温度下。

基板暴露于碳前驱物气体的时间段可为允许在暴露的第一材料表面上形成预定厚度的碳膜所需的任何合适的时间量。例如，可将基板暴露于碳前驱物达约10分钟至约5小时的时间段，或约30分钟至约3小时的时间段，或约1小时至约2小时的时间段。

在一些实施例中，以大于或等于约20nm/小时、大于或等于25nm/小时、大于或等于约30nm/小时、大于或等于约40nm/小时、或大于或等于约50nm/小时的速率形成碳膜。在一些实施例中，以约25nm/小时至约50nm/小时的速率形成碳膜。

在一些实施例中，将选择性沉积碳膜的方法执行为不使用等离子体反应物的热处理。换言之，在一些实施例中，在没有等离子体的情况下执行方法。

接下来，在206处，确定金属膜是否已经达到预定厚度。若尚未达到预定厚度，则方法200返回204以继续形成金属膜，直到达到预定厚度为止。一旦达到预定厚度，方法200可结束或进行到208，以进行任选的进一步处理。

本公开内容的一些实施例提供了用于形成碳柱的方法。在一些实施例中，相较于不同表面，碳柱选择性地形成在含金属表面上。

本公开内容的一些实施例有利地提供了用于相较于第二表面，在第一表面上形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例提供了在相对较低的温度下执行的形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例有利地提供了不使用等离子体反应物或处置而形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例提供了形成碳柱的方法，方法提供了没有“蘑菇(mushroom)”效应的柱。在一些实施例中，第一表面包括金属，而第二表面包括介电材料。

参照附图，图3A示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性基板300。基板300包括第一材料310和第二材料320。第一材料310具有带第一材料尺寸D1的暴露的第一表面315。第二材料320具有暴露的第二表面325。暴露的第一表面315和暴露的第二表面325形成基板表面。在一些实施例中，第一材料310包括含金属的材料。在一些实施例中，第二材料320包括介电材料。因此，第一材料310可被称为第一含金属的材料，而第二材料320可被称为第二介电材料。

第一材料310包括金属。在一些实施例中，金属包括Co、Ni、Ru、Rh、Pd或Re中的一种或多种或基本上由Co、Ni、Ru、Rh、Pd或Re中的一种或多种组成。不受理论的束缚，发明人已经发现这些金属既催化碳的沉积又具有高水平的碳溶解度。这些因素结合在一起，使沉积方法从蒸气前驱物到溶解的碳物种，再到固体沉淀的碳柱成为可能。不受理论的束缚，据信这种机制提供了碳柱的正交生长而不是碳柱的蘑菇生长(mushrooming)。

在一些实施例中，第一材料310包括基本上纯的金属或金属合金。换言之，第一材料310可基本上由金属原子组成。在一些实施例中，第一材料310包括金属元素和非金属元素。在一些实施例中，第一材料310包括金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物、金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属碲化物或其组合。

在一些实施例中，第二材料320包括介电材料。在一些实施例中，第二材料320包括硅。

在一些实施例中，如图3A所示，暴露的第一表面315从暴露的第二表面325凹陷以形成基板特征305。基板特征305包括第二材料320的至少一个侧壁322和暴露的第一表面315的底部312。

替代地，在一些实施例中，基板300不含有如图3A所示的特征305。对于这些实施例而言，基板300可表现为在图1A中的基板100。换言之，在一些实施例中，暴露的第一表面与暴露的第二表面基本共面。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“基本共面”意味着暴露的第一表面和暴露的第二表面在±2nm内共面。

用于形成碳柱的方法与图2所示的用于形成碳膜的方法类似。方法200通常在202处开始，其中提供要将碳柱形成于上的基板。

在204处，在基板上形成碳柱。碳柱可经由化学气相沉积处理(CVD)等形成。还参照图3B，在204处，将基板300暴露于碳前驱物以形成包括碳材料的碳柱330。碳柱330在暴露的第二表面325上方延伸。碳柱330具有与暴露的第一表面315基本相同的第一尺寸D1。在一些实施例中，基本上没有碳材料沉积在暴露的第二表面325上。

在一些实施例中，碳柱330具有与基板表面基本正交的侧面335。在一些实施例中，碳柱330具有与暴露的第二表面325基本正交的侧面335。如在此方面所使用，当在表面的结合处形成的角度为90°±10°时，两个表面可被描述为基本正交。

上文描述的用于选择性沉积碳膜的反应物和工艺参数与用于形成碳柱的反应物和工艺参数相同。

接下来，在206处，确定碳柱是否已经达到预定厚度。若尚未达到预定厚度，则方法200返回204以继续形成碳柱直到达到预定厚度。一旦达到预定厚度，方法200可结束或进行到208，以进行任选的进一步处理。

本公开内容的一些实施例提供了形成完全自对准的通孔的方法。在一个实施例中，形成第一金属化层，第一金属化层包括在基板上的第一绝缘层上沿第一方向延伸的一组第一导线。在第一绝缘层上形成第二绝缘层。形成第二金属化层，第二金属化层包括在第一金属化层上方的第三绝缘层上的一组第二导线。此组第二导线沿着第二方向延伸。在第一金属化层和第二金属化层之间形成通孔。通孔沿着第二方向与第一导线之一自对准。如下文进一步详细描述的，通孔沿着第一方向与第二导线之一自对准。在一个实施例中，第一方向和第二方向以一定角度彼此交叉。在一个实施例中，第一方向和第二方向基本上彼此正交。

在一个实施例中，使用选择性柱沉积技术来制造完全自对准的通孔。在一个实施例中，使基板上的第一绝缘层上的导线凹陷。导线在第一绝缘层上沿着第一方向延伸。在凹陷的导线上形成柱。在柱之间沉积第二绝缘层。移除柱以形成沟槽。第三绝缘层沉积在第二绝缘层上并进入沟槽中。相对于第二绝缘层，选择性地蚀刻第三绝缘层，以形成向下延伸至导线之一者的通孔，如下文进一步详细描述的。

在一个实施例中，完全自对准的通孔是沿着至少两个方向而与下部和上部金属化层中的导线自对准的通孔。在一个实施例中，完全自对准的通孔由一个方向上的硬掩模和另一方向上的下面绝缘层界定，如下文进一步详细描述的。

一个或多个实施例提供了完全自对准的通孔，其有利地消除了通孔未对准问题并且避免了短路到错误的金属线。与常规通孔相比，完全自对准的通孔提供更低的通孔电阻和电容优势。自对准通孔的实施例提供了在通孔和金属化层的导线之间的完全对准，完全对准基本上是无误差的，这有利地增加了设备良率且降低了设备成本。

当将通孔紧密地印刷在一起时－比通过平版印刷所能获得的最小间距更近时－通孔掩模层组被分成多个掩模。例如，代替在单个平版印刷蚀刻序列中界定通孔至金属，使用两个或更多个平版印刷蚀刻序列来避免使紧密间隔的通孔短路。本公开内容的一些实施例涉及柱生长工艺，其中所有通孔被界定为在两个金属层之间的跨接，使得相邻的通孔不会彼此短路。在一些实施例中，可使用放置在多个交叉点之上的一个大平版印刷特征来界定多个通孔。在这种情况下，金属层在界定的大平版印刷开口下重叠的所有区域都将形成通孔。

此外，所公开的方法有利地提供了比金属氧化物柱更容易移除的柱。在一些实施例中，通过干式蚀刻工艺移除碳柱。不受理论的束缚，据信用以移除碳柱的干式刻蚀工艺比通常用于蚀刻金属氧化物材料的基于氧的灰化工艺更容易执行。

在以下描述中，阐述了许多具体细节(诸如具体的材料、化学性质、元件的尺寸等)，以便提供对本公开内容的一个或多个实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开内容的一个或多个实施例。在其他情况下，没有详细描述半导体制造工艺、技术、材料、配备等，以避免不必要地混淆本说明书。通过所包括的实施方式，本领域技术人员将能够实现适当的功能而无需过度实验。

本公开内容的一个或多个实施例涉及用以提供完全自对准的通孔的方法和装置。关于附图中示出的详细工艺而描述了本公开内容的各个方面。本领域技术人员将理解本公开内容的范围不限于附图中描述的特定细节，并可改变或省略工艺的一些部分。

图4至图6示出了根据一些实施例的用以提供完全自对准的通孔或气隙的基板401的横截面图。参照图6，下金属化层(Mx)包括一组导线603，一组导线603在基板401上的绝缘层402上沿着轴线延伸。方法可以以图4开始，其中在绝缘层402中形成沟槽404。参照图5，在沟槽404中沉积导电层503。参照图6，若需要的话，将第一导电层403平坦化至绝缘层402的表面。

在一些实施例中，基板401包括半导体材料，例如，硅(Si)、碳(C)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、InP、GaAs、InGaAs、InAlAs、其他半导体材料或其任意组合。在一些实施例中，基板401是绝缘体上半导体(SOI)基板，包括主体下基板、中间绝缘层和顶部单晶层。顶部单晶层可包括上文列出的任何材料，例如，硅。在各种实施例中，基板401可为(例如)有机、陶瓷、玻璃或半导体基板。尽管此处描述了可从中形成基板的材料的一些示例，但可用作无源和有源电子设备(例如，晶体管、存储器、电容器、电感器、电阻器、开关、集成电路、放大器、光电设备或任何其他电子设备)的基础的任何材料可落入本公开内容的精神和范围内。

在一些实施例中，基板401包括一个或多个用于集成电路的金属化互连层。在一些实施例中，基板401包括被配置为连接金属化层的互连件，例如，通孔。在一些实施例中，基板401包括电子设备(例如，晶体管、存储器、电容器、电阻器、光电设备、开关及由电绝缘层隔开的任何其他有源和无源电子设备。例如，电子设备制造领域技术人员之一已知的层间介电质、沟槽绝缘层或任何其他绝缘层。在一些实施例中，基板包括一层或多层缓冲层，以适应在基板401与基板401上方的一层或多层之间的晶格失配并限制晶格错位和缺陷。

绝缘层402可为适合于绝缘相邻设备并防止泄漏的任何材料。在一些实施例中，电绝缘层402是氧化物层(例如，二氧化硅)，或由电子设备设计确定的任何其他电绝缘层。在一些实施例中，绝缘层402包括层间介电质(ILD)。在一些实施例中，绝缘层402是低介电常数介电质，包括(但不限于)诸如(例如)二氧化硅、氧化硅、碳掺杂的氧化物(“CDO”)(例如，碳掺杂的二氧化硅)、多孔二氧化硅、氮化硅或其任何组合之类的材料。

在一些实施例中，绝缘层402包括具有小于5的介电常数值的介电材料。在一些实施例中，绝缘层402包括具有小于2的介电常数值的介电材料。在一些实施例中，绝缘层402包括氮化物、氧化物、聚合物、磷硅酸盐玻璃、氟硅酸盐(SiOF)玻璃、有机硅酸盐玻璃(SiOCH)、通过电子设备设计确定的其他电绝缘层或其任意组合。在一些实施例中，绝缘层402可包括聚酰亚胺、环氧树脂、可光界定的材料(诸如苯并环丁烯(BCB)和WPR系列材料)、或旋涂玻璃。

在一些实施例中，绝缘层402是低介电常数层间介电质，以将基板401上的一条金属线与其他金属线隔离。在一些实施例中，绝缘层402的厚度在从约10纳米(nm)至约2微米(μm)的大致范围内。

在一些实施例中，使用沉积技术(诸如但不限于化学气相沉积(“CVD”)、物理气相沉积(“PVD”)、分子束外延(“MBE”)、金属有机化学气相沉积(“MOCVD”)、原子层沉积(“ALD”)、旋涂或微电子设备制造领域技术人员已知的其他绝缘沉积技术)中的一种来沉积绝缘层402。

在一些实施例中，绝缘层402的组成类似于上述的第二材料120。

在一些实施例中，包括导线603的下金属化层Mx是电子设备的后端金属化的一部分。参照图4，在一些实施例中，使用一种或多种微电子设备制造领域技术人员已知的图案化和蚀刻技术，使用硬掩模对绝缘层402进行图案化和蚀刻以形成沟槽404。在一些实施例中，绝缘层402中的沟槽404的尺寸由稍后在工艺中形成的导线603的尺寸确定。

在一些实施例中，形成导线603涉及用导电材料层填充沟槽404。在一些实施例中，首先在沟槽404的内侧壁和底部上沉积基底层(未示出)，并接着在基底层上沉积导电层503。在一些实施例中，基底层包括沉积在导电阻挡层(未示出)上的导电种子层(未示出)。种子层可包括铜，且导电阻挡层可包括铝、钛、钽、氮化钽等金属。导电阻挡层可用以防止导电材料从种子层(如，铜)扩散到绝缘层402中。另外，导电阻挡层可用于为种子层(如，铜)提供附着。

在一些实施例中，为了形成基底层，将导电阻挡层沉积到沟槽404的侧壁和底部上，并接着将种子层沉积在导电阻挡层上。在另一个实施例中，导电基底层包括直接沉积到沟槽404的侧壁和底部上的种子层。可使用半导体制造领域技术人员已知的任何薄膜沉积技术(例如溅射、毯式沉积等等)来沉积导电阻挡层和种子层中的每一个。在一个实施例中，导电阻挡层和种子层中的每一个具有在约1nm至约100nm的大致范围中的厚度。在一些实施例中，阻挡层可为薄的介电质，已被蚀刻成建立了到下面的金属层的导电性。在一些实施例中，可完全省略阻挡层，并且可使用铜线的适当掺杂来制造“自形成阻挡层”。

在一些实施例中，通过电镀工艺将导电层503(例如，铜)沉积到铜的基底层的种子层上。在一些实施例中，使用微电子设备制造领域技术人员已知的镶嵌工艺将导电层沉积到沟槽404中。在一个实施例中，使用选择性沉积技术(诸如但不限于电镀、无电的、CVD、PVD、MBE、MOCVD、ALD、旋涂或微电子设备制造领域技术人员已知的其他沉积技术)将导电层沉积至沟槽404中的种子层上。

在一些实施例中，用于导线603的导电层503的材料的选择确定用于种子层的材料的选择。例如，若用于导线1003的材料包括铜，则用于种子层的材料也包括铜。在一些实施例中，导线603包括金属，例如，铜(Cu)、钌(Ru)、镍(Ni)、钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)、锰(Mn)、钛(Ti)、铝(Al)、铪(Hi)、钽(Ta)、钨(W)、钒(V)、钼(Mo)、钯(Pd)、金(Au)、银(Au)、铂Pl、铟(In)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)、镉(Cd)或其任何组合。

在替代实施例中，可用于金属化层Mx的导线603的导电材料的示例是(但不限于)金属，例如，铜、钽、钨、钌、钛、铪、锆、铝、银、锡、铅、金属合金、金属碳化物(例如，碳化铪、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化铝)、其他导电材料或其任意组合。

在一些实施例中，导线的组成类似于上述的第一材料110。

参照图6，在一些实施例中，使用微电子设备制造领域技术人员已知的化学机械抛光(“CMP”)技术来移除导电层503的部分，以使导线603的顶部与绝缘层402的顶部平整。

在一个非限制性示例中，导线603的厚度在约15nm至约1000nm的大致范围中。在一非限制性示例中，导线603的厚度为从约20nm至约200nm。在一个非限制性示例中，导线603的宽度在约5nm至约500nm的大致范围中。在一个非限制性示例中，在导线603之间的间隔(间距)为从约2nm至约500nm。在更具体的非限制性示例中，在导线603之间的间隔(间距)为从约5nm至约50nm。

在一些实施例中，下金属化层Mx配置成连接到其他金属化层(未示出)。在一些实施例中，金属化层Mx配置成提供与电子设备(例如，晶体管、存储器、电容器、电阻器、光电设备、开关以及由电绝缘层(例如，层间介电质、沟槽绝缘层或电子设备制造领域技术人员已知的任何其他绝缘层)隔开的任何其他有源和无源电子设备)的电接触。

图7是类似于图6的在根据一些实施例使导线603凹陷之后的视图。导线603凹陷到预定深度，以形成凹陷的导线703。如图7所示，沟槽702形成在绝缘层402中。每个沟槽702具有作为绝缘层402的部分的侧壁704和作为凹陷的导线603的顶表面705的底部。

在一些实施例中，沟槽702的深度为从约10nm至约500nm。在一些实施例中，沟槽702的深度为导线的厚度的从约10％至约100％。在一些实施例中，使用湿法蚀刻、干法蚀刻或电子设备制造领域技术人员已知的技术的组合中的一种或多种而使导线603凹陷。

图8是类似于图7的在根据一个或多个实施例使凹陷的导线703上形成自对准的选择性生长柱801之后的视图。自对准的选择性生长柱801可根据于此所述的用于形成碳柱330的方法形成。如图8所示，自对准的选择性生长柱801的阵列具有与凹陷的导线703组相同的图案。如图8所示，柱801从凹陷的导线703的顶表面基本正交地延伸。如图8所示，柱801沿着与导线603相同的方向延伸。如图8所示，柱801被间隙803分开。在一些实施例中，柱801的高度805在约5埃

图9是类似于图8的在根据一些实施例使第二绝缘层901沉积，以过度填充在柱801之间的间隙之后的视图。为了简洁起见，第二绝缘层901也可简称为绝缘层901。如图9所示，绝缘层901沉积在柱801的相对侧902和顶部903上，并且穿过绝缘层402在柱801之间的部分上的间隙803。

在一些实施例中，绝缘层901是低介电常数间隙填充层。在一个实施例中，绝缘层901是可流动的氧化硅(FSiOx)层。在一些实施例中，绝缘层901是氧化物层(例如，二氧化硅)，或由电子设备设计确定的任何其他电绝缘层。在一些实施例中，绝缘层901是层间介电质(ILD)。在一些实施例中，绝缘层901是低介电常数介电质，包括(但不限于)诸如(例如)二氧化硅、氧化硅、碳基材料(例如，多孔碳膜)、掺杂碳的氧化物(“CDO”)(例如，掺杂碳的二氧化硅)、多孔二氧化硅、多孔碳氧化硅氢化物(SiOCH)、氮化硅或其任何组合的材料。在一些实施例中，绝缘层901是具有小于3的介电常数值的介电材料。在一些实施例中，绝缘层901是具有在从约2.2至约2.7的大致范围中的介电常数值的介电材料。在一些实施例中，绝缘层901包括具有小于2的介电常数值的介电材料。在一些实施例中，绝缘层901代表上文关于绝缘层402描述的绝缘层之一。

在一些实施例中，绝缘层901是低介电常数层间介电质，以将一条金属线与其他金属线隔离。在一些实施例中，使用沉积技术(诸如但不限于CVD、旋涂、ALD、PVD、MBE、MOCVD或微电子设备制造领域技术人员已知的其他低介电常数绝缘层沉积技术)中的一种来沉积绝缘层901。

图10是类似于图9的在第二绝缘层901的化学机械平坦化(CMP)以暴露柱801的顶部903之后的视图。CMP工艺可为本领域技术人员已知的任何合适的平坦化工艺。在一些实施例中，沉积第二绝缘层901，使得绝缘层901的顶部与柱801的顶部903齐平或略低于柱801的顶部903，且不执行CMP工艺。

图11是类似于图10的在移除柱801以形成沟槽1101之后的视图。可通过本领域技术人员已知的任何合适的蚀刻技术，在工艺的此部分、或工艺的结合蚀刻的任何其他部分中执行蚀刻。在一些实施例中，蚀刻处理是干法蚀刻或湿法蚀刻中的一种或多种。

图12是类似于图11的在第二绝缘层901上沉积蚀刻停止层1201之后的的视图。蚀刻停止层1201是任选的，并且在一些实施例中可不存在。在一些实施例中，蚀刻停止层包括AlOx。不受理论的束缚，当第二绝缘层901和第三绝缘层1301的组成相似时，蚀刻停止层1201可能是特别有用的。

图13是类似于图12的在用第三绝缘层1301间隙填充沟槽1101之后的视图。第三绝缘层1301填充沟槽1101并接触蚀刻停止层1201(如图所示)或凹陷的导线703(若不存在蚀刻停止层1201的话)。第三绝缘层1301可为如上所述的关于绝缘层402或第二绝缘层901的任何合适的介电材料。在一些实施例中，第三绝缘层1301包括可流动膜。在一些实施例中，可流动膜包括氧化硅或碳氧化硅中的一种或多种。在一些实施例中，第三绝缘层1301包括旋涂的低介电常数材料。

在图13所示的实施例中，第三绝缘层1301具有大于柱801的高度。换言之，第三绝缘层1301的厚度足以覆盖柱801。在一些实施例中，形成第三绝缘层1301，使得第三绝缘层1301的顶部与柱801基本齐平或略低于柱801的顶部903。

图14图是类似于图13的在选择性地蚀刻第三绝缘层1301和蚀刻停止层1201(若存在)以形成通孔开口1401并暴露凹陷的导线703之后的视图。在一些实施例中，可通过双镶嵌蚀刻工艺来选择性地蚀刻第三绝缘层1301。

可通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来执行双镶嵌蚀刻。简而言之，在绝缘层1301附近施加或设置掩模(未示出)，并且通过掩模执行蚀刻工艺。蚀刻工艺延伸穿过绝缘层1301。蚀刻工艺的侧面可向上延伸到绝缘层402和第二绝缘层901的侧面。蚀刻移除了在绝缘层402与第二绝缘层901的相邻堆叠之间的蚀刻停止层1201，以暴露出凹陷的导线703。俯视图将示出绝缘层1301中的矩形蚀刻，暴露出凹陷的导线703，其中蚀刻停止层1201围绕通孔开口1401。

图15是类似于图14的在通孔开口1401中沉积第二导电材料1501之后的视图。在一些实施例中，沉积第二导电材料1501，以形成连接多个通孔开口的第二导线。第二导电材料1501可为任何合适的金属，并且可通过任何合适的沉积技术来沉积。第二导线在与上述的第一导线的第一方向不同的第二方向上延伸。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合此实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开内容的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各个地方出现诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在一实施例中”之类的短语不一定是指本公开内容的相同实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式来结合特定的特征、结构、材料或特性。

尽管在本文中已经参考特定实施例描述了本公开内容，但是应当理解这些实施例仅是本公开内容的原理和应用的说明。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可对本公开内容的方法和装置进行各种修改和变化。因此，本公开内容意欲包括在所附权利要求及其等效的范围内的修改和变化。