形成电子装置的方法及相关电子装置及电子系统制造方法及图纸

本专利申请案涉及形成电子装置的方法及相关电子装置及电子系统。一种电子装置包括：电介质结构；互连结构，其延伸到所述电介质结构中且具有所述电介质结构的最上垂直边界上方的最上垂直边界；额外屏障材料，其覆盖所述电介质结构的所述最上垂直边界上方的所述互连结构的表面；隔离材料，其上覆于所述额外屏障材料；及至少一个气隙，其横向介入于彼此横向相邻的所述互连结构中的至少两者之间。所述互连结构中的每一者包括导电材料及介入于所述导电材料与所述电介质结构之间的屏障材料。所述至少一个气隙从所述隔离材料的下部垂直延伸穿过所述额外屏障材料而到所述电介质结构中。

【技术实现步骤摘要】
形成电子装置的方法及相关电子装置及电子系统优先权主张本申请案主张2019年5月10日申请的题为“形成电子装置的方法及相关电子装置及电子系统(MethodsofFormingElectronicDevices,andRelatedElectronicDevicesandElectronicSystems)”的序列号为16/409,176的美国临时专利申请案的申请日期的权益。
本专利技术的实施例涉及电子装置设计及制造领域。更具体来说，本专利技术的实施例涉及形成在相邻导电结构之间包含气隙的电子装置的方法及相关电子装置及电子系统。
技术介绍
电子装置(例如半导体装置、存储器装置)设计者希望通过减小个别特征的尺寸(例如临界尺寸)及通过减小相邻特征之间的间隔距离来不断提高电子装置内的特征的集成度或密度。随着导电特征(例如导电结构，例如互连结构)的尺寸及间距减小，电阻电容(RC)延迟(例如由导电结构中的电阻及导电特征之间的电容引起的信号的传播延迟)、串扰(例如导电特征之间的信号干扰)及电力耗散(例如通过电路中的不合意电容充电及放电耗尽的动态电力)会负面影响合意电子装置性能。RC延迟、串扰及电力耗散各自受相邻(例如横向相邻)导电特征之间的电容耦合影响。相邻导电特征之间的耦合电容受包含用于分离相邻导电特征的材料的各种因素影响。具有相对较高介电常数的材料增强相邻导电特征之间的电容耦合，而具有相对较低介电常数的材料减弱相邻导电特征之间的电容耦合。因此，希望使用低介电常数(通常称为“低k”)材料来分离相邻导电特征。<br>空气具有略大于1.0的介电常数(1.0是最低可能介电常数)。因此，减弱相邻导电特征之间的电容耦合的一种方法已在相邻导电特征之间形成气隙。不幸地，在相邻导电特征之间形成气隙的常规方法会导致以下一或多者：导电特征不合意损坏(例如，当导电材料遭受消减过程(例如蚀刻过程)以形成气隙时)、不一致气隙形成、不合意气隙尺寸(例如，不合意小气隙尺寸)及/或形状及气隙与相邻导电特征之间的相对较高介电常数材料的不合意量(这会削减空气的低介电常数的益处)。因此，需要形成在其相邻导电特征(例如相邻导电结构，例如相邻互连结构)之间包含气隙的电子装置的新的、简单且具成本效益的方法，以及相关电子装置及电子系统。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及形成在相邻导电结构之间包含气隙的电子装置的方法及相关电子装置及电子系统。在一些实施例中，一种电子装置包括：电介质结构；互连结构，其延伸到所述电介质结构中且具有所述电介质结构的最上垂直边界上方的最上垂直边界；额外屏障材料，其覆盖所述电介质结构的所述最上垂直边界上方的所述互连结构的表面；隔离材料，其上覆于所述额外屏障材料；及至少一个气隙，其横向介入于彼此横向相邻的所述互连结构中的至少两者之间。所述互连结构中的每一者包括导电材料及介入于所述导电材料与所述电介质结构之间的屏障材料。所述至少一个气隙从所述隔离材料的下部垂直延伸穿过所述额外屏障材料而到所述电介质结构中。在额外实施例中，一种电子装置包括：电介质结构；第一互连结构，其包括第一部分及第二部分，所述第一部分嵌入于所述电介质结构中，且所述第二部分与所述第一部分相连续且从所述电介质结构突出；第二互连结构，其基本上平行于所述第一互连结构延伸且包括第三部分及第四部分，所述第三部分嵌入于所述电介质结构中，且所述第四部分与所述第三部分相连续且从所述电介质结构突出；及气隙，其在所述电介质结构中介于所述第一互连结构的所述第一部分与所述第二互连结构的所述第三部分之间。在又额外实施例中，一种形成电子装置的方法包括：形成垂直延伸到电介质结构中的互连结构，所述互连结构各自包括导电材料及介入于所述导电材料与所述电介质结构之间的屏障材料。使所述电介质结构相对于所述互连结构凹进以在所述互连结构的上部之间形成沟槽。在所述沟槽内及外的所述互连结构及所述电介质结构的表面之上共形地形成额外屏障材料。在所述额外屏障材料之上形成牺牲材料，使得所述沟槽中的至少一者内保持基本上无所述牺牲材料，所述牺牲材料展现垂直延伸穿过其而到所述沟槽中的所述至少一者的剩余部分的狭槽。选择性地移除所述沟槽中的所述至少一者内暴露的所述额外屏障材料的部分及其下电介质结构的部分以形成垂直延伸到所述电介质结构中且横向相邻于所述互连结构中的至少两者的至少一个额外沟槽。在所述至少一个额外沟槽外的所述额外屏障材料的表面之上形成隔离材料以在所述互连结构中的所述至少两者之间形成至少一个经围封气隙。在另外实施例中，一种电子系统包括：输入装置；输出装置；处理器装置，其可操作地耦合到所述输入装置及所述输出装置；及存储器装置，其可操作地耦合到所述处理器装置。所述存储器装置包括结构，其包括：互连结构，其垂直延伸到电介质结构中且具有从所述电介质结构的上表面垂直偏移的上表面；低k电介质材料，其在所述电介质结构的所述上表面上方的所述互连结构的表面上；电介质材料，其上覆于所述低k电介质材料；及气隙，其横向介入于至少一些所述互连结构之间。所述互连结构各自包括：屏障材料，其在所述电介质结构的表面上且包括含钽材料、含钨材料、含钛材料及含钌材料中的一或多者；及导电含铜材料，其在所述屏障材料的表面上。所述气隙从所述电介质材料内的位置垂直延伸穿过所述低k电介质材料而到所述电介质结构内的其它位置。附图说明图1A到1F是说明根据本专利技术的实施例的形成电子装置的电子装置结构的方法的简化部分横截面图。图2A到2D是说明根据本专利技术的额外实施例的形成电子装置的电子装置结构的方法的简化部分横截面图。图3是根据本专利技术的实施例的电子系统的示意框图。具体实施方式本文中描述形成电子装置的方法及相关电子装置及电子系统。在一些实施例中，一种形成电子装置的方法包括形成垂直延伸到电介质结构中的互连结构。所述互连结构各自个别地包含导电材料及介入于所述导电材料与所述电介质结构之间的屏障材料。选择性地移除所述电介质结构的上部以在所述互连结构的上部之间形成沟槽。在所述沟槽内及外的所述互连结构及所述电介质结构的表面上或之上共形地形成额外屏障材料。在所述额外屏障材料上或之上形成牺牲材料，使得所述沟槽中的一或多者内保持基本上无所述牺牲材料。所述牺牲材料展现垂直延伸穿过其而到所述一或多个沟槽的一或多个剩余部分的一或多个狭槽。选择性地移除所述沟槽的所述一或多者内暴露的所述额外屏障材料的部分及其下电介质结构的部分以形成于垂直延伸到所述电介质结构中且横向相邻于所述互连结构中的两者或两者以上的一或多个额外沟槽处。在所述一或多个额外沟槽外的所述额外屏障材料的表面上或之上形成隔离材料以在所述互连结构中的所述两者或两者以上之间形成一或多个气隙。本专利技术的方法可促成依赖于高特征密度的电子装置结构、电子装置及电子系统的提高可靠性及性能。以下描述提供例如材料类型、材料厚度及处理条件的特定细节来提供本专利技术的实施例的详尽描述。然而，所属领域的一般技术人员应理解，可无需使用这些特定细节来实践本专利技术的实施例。其实，可结合工业中使用的常规制造技术来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子装置，其包括：/n电介质结构；/n互连结构，其延伸到所述电介质结构中且具有所述电介质结构的最上垂直边界上方的最上垂直边界，所述互连结构中的每一者包括：/n导电材料；及/n屏障材料，其介入于所述导电材料与所述电介质结构之间；/n额外屏障材料，其覆盖所述电介质结构的所述最上垂直边界上方的所述互连结构的表面；/n隔离材料，其上覆于所述额外屏障材料；及/n至少一个气隙，其横向介入于彼此横向相邻的所述互连结构中的至少两者之间，所述至少一个气隙从所述隔离材料的下部垂直延伸穿过所述额外屏障材料而到所述电介质结构中。/n

【技术特征摘要】
20190510 US 16/409,1761.一种电子装置，其包括：
电介质结构；
互连结构，其延伸到所述电介质结构中且具有所述电介质结构的最上垂直边界上方的最上垂直边界，所述互连结构中的每一者包括：
导电材料；及
屏障材料，其介入于所述导电材料与所述电介质结构之间；
额外屏障材料，其覆盖所述电介质结构的所述最上垂直边界上方的所述互连结构的表面；
隔离材料，其上覆于所述额外屏障材料；及
至少一个气隙，其横向介入于彼此横向相邻的所述互连结构中的至少两者之间，所述至少一个气隙从所述隔离材料的下部垂直延伸穿过所述额外屏障材料而到所述电介质结构中。


2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述互连结构的所述最上垂直边界从所述电介质结构的所述最上垂直边界偏移从所述额外屏障材料的厚度的约1.5倍到所述额外屏障材料的所述厚度的约3.0倍的范围内的垂直距离。


3.根据权利要求1所述的电子装置，其中：
所述互连结构中的每一者的所述导电材料包括铜；且
所述互连结构中的每一者的所述屏障材料包括含钽材料、含钨材料、含钛材料及含钌材料中的一或多者。


4.根据权利要求1所述的电子装置，其中：
所述互连结构中的所述至少两者彼此横向间隔第一距离；且
所述互连结构中的至少另两者彼此横向间隔大于所述第一距离的第二距离，所述电介质结构基本上无横向介入于所述互连结构中的所述至少另两者之间的气隙。


5.根据权利要求4所述的电子装置，其中：
所述互连结构中的所述至少两者包括：
第一互连结构；及
第二互连结构，其具有基本上相同于所述第一互连结构的宽度；且
所述互连结构中的所述至少另两者包括：
所述第二互连结构；及
第三互连结构，其具有大于所述第一互连结构及所述第二互连结构的宽度。


6.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述额外屏障材料包括具有低于Si3N4的介电常数及从约30nm到约50nm的范围内的厚度的低k电介质材料。


7.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述电介质结构及所述隔离材料各自包括SiO2。


8.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述至少一个气隙从接近于所述额外屏障材料的最上垂直边界的位置垂直延伸到接近于所述互连结构中的所述至少两者的最下垂直边界的另一位置。


9.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述额外屏障材料介入于所述至少一个气隙与所述互连结构中的所述至少两者的上部之间，但所述额外屏障材料不介入于所述至少一个气隙与所述互连结构中的所述至少两者的下部之间。


10.根据权利要求1所述的电子装置，其进一步包括横向介入于彼此横向相邻的所述互连结构中的至少另两者之间的至少一个额外气隙，所述至少一个额外气隙从所述隔离材料的所述下部垂直延伸且终止于所述额外屏障材料的上表面处。


11.根据权利要求10所述的电子装置，其进一步包括垂直延伸穿过所述隔离材料及所述额外屏障材料的至少一个额外互连结构，所述至少一个额外互连结构至少部分垂直上覆于所述至少一个额外气隙且与所述互连结构中的至少一者电连通。


12.根据权利要求11所述的电子装置，其中所述至少一个额外互连结构包括：
下部，其在与所述互连结构中的所述至少一者物理接触时展现第一宽度；及
上部，其与所述下部成一体及相连续且展现大于所述第一宽度的第二宽度。


13.一种电子装置，其包括：
电介质结构；
第一互连结构，其包括第一部分及第二部分，所述第一部分嵌入于所述电介质结构中，且所述第二部分与所述第一部分相连续且从所述电介质结构突出；
第二互连结构，其基本上平行于所述第一互连结构延伸且包括第三部分及第四部分，所述第三部分嵌入于所述电介质结构中，且所述第四部分与所述第三部分相连续且从所述电介质结构突出；及
气隙，其在所述电介质结构中介于所述第一互连结构的所述第一部分与所述第二互连结构的所述第三部分之间。


14.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述气隙延长于所述第一互连结构的所述第二部分与所述第二互连结构的所述第四部分之间。


15.根据权利要求14所述的电子装置，其进一步包括覆盖所述第一互连结构及所述第二互连结构且不填充所述气隙的层间电介质材料。


16.根据权利要求13所述的电子装置，其进一步包括第三互连结构，所述第三互连结构包括第五部分及第六部分，所述第五部分嵌入于所述电介质结构中，且所述第六部分与所述第五部分相连续且从所述电介质结构突出，其中所述第一互连结构与所述第二互连结构之间的距离小于所述第二互连结构与所述第三互连结构之间的距离，使得所述电介质结构中的所述第二互连结构的所述第三部分与所述第三互连结构的所述第五部分之间无气隙。


17.一种形成电子装置的方法，其包括：
形成垂直延伸到电介质结构中的互连结构，所述互连结构各自包括导电材料及介入于所述导电材料与所述电介质结构之间的屏障材料；
使所述电介质结构相对于所述互连结构凹进以...

【专利技术属性】
技术研发人员：江渡丰则，王国镇，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US