用于制造后段(BEOL)互连中改进的重叠的对角线硬掩模的制作方法

文档序号:13680710阅读:281来源:国知局
技术领域本发明的实施例属于半导体结构和处理的领域,具体而言,是用于制造后段(BEOL)互连中改进的重叠的对角线硬掩模。

背景技术:
近几十年来,集成电路中特征的缩放是日益增长的半导体工业背后的驱动力。越来越小的特征实现了功能单元在半导体芯片的有限基板面上增大的密度。例如,缩小晶体管尺寸允许在芯片上并入增大数量的存储或逻辑器件,导致制造出具有增大容量的产品。但对于更大容量的驱动并非没有问题。优化每一个器件的性能的必要性变得日益显著。集成电路通常包括导电的微电子结构,它们在本领域中称为过孔,用以将过孔上方的金属线或其它互连电连接到过孔下方的金属线或其它互连。过孔典型地借助光刻工艺形成。有代表性地,可以将光致抗蚀剂层旋涂在电介质层上,使光致抗蚀剂层通过图案化的掩模曝光于图案化的光化辐射,随后可以对曝光的层进行显影以便在光致抗蚀剂层中形成开口。接下来,通过将光致抗蚀剂层中的开口用作蚀刻掩模在电介质层中蚀刻用于过孔的开口。这个开口被称为过孔开口。最后,可以用一种或多种金属或其它导电材料填充过孔开口以形成过孔。在过去,已经逐步减小了过孔的尺寸和间隔,预计将来过孔的尺寸和间隔至少对于一些类型的集成电路(例如高级微处理器、芯片组部件、图形芯片等)会继续逐步减小。过孔尺寸的一个测量是过孔开口的临界尺寸。过孔间隔的一个测量是过孔间距。过孔间距表示在最接近的相邻过孔之间的中心到中心距离。当借助这种光刻工艺以极小的间距图案化极小的过孔时,几个难题就自己呈现出来,尤其是当间距约为70纳米(nm)和/或更小时和/或当过孔开口的临界尺寸约为35nm或更小时。一个这样的挑战是:在过孔与上方互连之间的重叠以及在过孔与下方焊盘互连之间的重叠通常需要被控制为过孔间距四分之一数量级的高容限。由于过孔间距尺寸随时间不断减小,重叠容限往往以甚至大于光刻设备能够跟得上的速度随之一起减小。另一个这种挑战是过孔开口的临界尺寸普遍往往比光刻扫描器的分辨能力更快地缩小。存在用以缩小过孔开口的临界尺寸的缩小技术。但缩小量往往受到最小过孔间距的限制,以及缩小工艺的能力的限制,以达到足够光学临近效应修正(OPC)中性,且不显著损害线宽度粗糙度(LWR)和/或临界尺寸均匀性(CDU)。再一个这种挑战是光致抗蚀剂的LWR和/或CDU特性通常需要随着过孔开口的临界尺寸减小而改进,以便保持临界尺寸预算的相同总体比例。但当前,大多数光致抗蚀剂的LWR和/或CDU特性的改进不如过孔开口的临界尺寸减小得快。再一个这种挑战是极小的过孔间距普遍往往低于甚至极紫外(EUV)光刻扫描器的分辨能力。结果,可能通常会使用两个、三个或更多个不同光刻掩模,这往往增大了成本。在某些点,如果间距继续减小,即使利用多个掩模也不可能使用EUV扫描器为这些极小的间距印刷刷出过孔开口。因而,在过孔制造技术领域中需要改进。附图说明图1A-1X例示了根据本发明实施例的集成电路层的部分,表示在使用对角线硬掩模的自对准过孔和插塞(plug)图案化的方法中的多个操作,其中:图1A例示了在沉积后,但在图案化前形成于层间电介质(ILD)层上的硬掩模材料层的起始结构的横截面视图;图1B例示了硬掩模层借助间距加倍的图案化后图1A的结构的横截面视图;图1C例示了第二图案化的硬掩模的形成后图1B的结构的横截面视图;图1D例示了沉积硬掩模盖层后图1C的结构的横截面视图;图1E例示了硬掩模盖层的图案化后图1D的结构的成角度视图;图1F例示了根据本发明实施例的第一图案化的硬掩模的进一步图案化后图1E的结构的成角度视图及相应的平面视图;图1G例示了根据本发明实施例的去除硬掩模盖层及形成第四硬掩模层之后图1F的结构的平面视图;图1H例示了根据本发明实施例的沉积并图案化第一对角线硬掩模层后图1G的结构的平面视图;图1I例示了根据本发明实施例的去除第四硬掩模层的露出区域后图1H的结构的平面视图;图1J例示了根据本发明实施例的去除第一对角线硬掩模层后图1I的结构的平面视图;图1K例示了根据本发明实施例的在第一多个光桶(photobucket)形成后的图1J的结构的平面视图;图1L例示了根据本发明实施例的在光桶曝光及显影以形成选定的过孔位置及随后的到下方ILD中的过孔开口蚀刻后的图1K的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿a-a’轴获得的);图1M例示了根据本发明实施例的在去除剩余光桶及随后的形成第五硬掩模材料后的图1L的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿b-b’轴获得的);图1N例示了根据本发明实施例的在去除第四硬掩模层的剩余区域后的图1M的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿c-c’轴获得的);图1O例示了根据本发明实施例的在第二多个光桶形成后的图1N的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿d-d’轴获得的);图1P例示了根据本发明实施例的在光桶曝光和显影以形成选定的过孔位置及随后的到下方ILD中的过孔开口蚀刻后的图1O的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿e-e’轴获得的);图1Q例示了根据本发明实施例的在去除第五硬掩模材料,沟槽蚀刻及随后的牺牲层形成后的图1P的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿f-f’轴获得的);图1R例示了根据本发明实施例的在沉积和图案化第二对角线硬掩模层后的图1Q的结构的平面视图;图1S例示了根据本发明实施例的在去除第一图案化的硬掩模的露出区域,去除第二对角线硬掩模层后及第三多个光桶形成后的图1R的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿g-g’轴获得的);图1T例示了在插塞位置选择和沟槽蚀刻后的图1S的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿h-h’轴获得的);图1U例示了在去除剩余的第三光桶及随后的硬掩模形成后的图1T的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿i-i’轴获得的);图1V例示了在第一图案化的硬掩模去除和第四多个光桶形成后的图1U的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿j-j’轴获得的);图1W例示了在插塞位置选择和沟槽蚀刻后的图1V的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿k-k’轴获得的);图1X例示了在去除剩余的第四光桶、硬掩模材料层和牺牲材料及随后的金属填充后的图1W的结构的平面视图及相应的第一横截面视图(沿l-l’轴获得的)和第二横截面视图(沿m-m’轴获得的)。图2例示了根据本发明一个实现方式的计算设备。具体实施方式说明了将对角线硬掩模用于制造后段(BEOL)互连中改进的重叠的自对准过孔和插塞图案化。在以下描述中,为了充分理解本发明的实施例,阐述了诸如具体集成和材料状况之类的很多具体细节。对于本领域技术人员显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其它示例中,未详细描述诸如集成电路设计布局之类的公知特征,以免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外,应当理解的是,附图中所示的不同实施例是例示性表示,而不一定按照比例绘制。本文所述的一个或多个实施例涉及用于重叠改进的对角线硬掩模图案化,尤其是制造用于半导体集成电路的后段(BEOL)特征。基于对角线硬掩模的图案化的应用可以包括但不限于,193nm浸入式光刻、极紫外(EUV)光刻、互连制造、重叠改进、重叠预算、插塞图案化、过孔图案化中的实现方式。实施例对于在7nm节点或更小的BEOL结构的自对准制造尤其有用。在实施例中,本文所述的方案包括容许相对于现有方案的增大的过孔和插塞重叠容限的集成设计。在一个此类实施例中,将所有可能的过孔和插塞预先图案化并以抗蚀剂填充。随后,在特定实施例中,EUV或193nm光刻用于选择某些过孔和插塞位置用于实际的最终过孔和插塞制造。在实施例中,对角线图案化用于增大最近相邻距离,导致重叠预算中按二的平方根系数的增大。更普遍地,本文所述的一个或多个实施例针对用于自对准过孔和插塞图案化的消减方案及由此得到的结构。在实施例中,本文所述的过程使得能够为后段特征制造实现自对准金属化。可以借助本文所述的一个或多个方案解决针对下一代过孔和插塞图案化考虑到的重叠问题。为了提供背景,用于过孔的当前制造技术包括“盲”过程,其中,在ILD沟槽上方远处的叠置体中图案化过孔开口。随后将过孔开口图案向下蚀刻深入到沟槽中。重叠误差累积并可以导致多个问题,例如到相邻金属线的短路。在示例中,在小于约50纳米间距的特征的图案化和对准需要许多标线片和临界对准策略,它们对于半导体制造工艺是极为昂贵的。在实施例中,与之相反,本文所述的方案实现了自对准插塞和/或过孔的制造,大大简化了重叠误差的网,仅留下一个临界重叠步骤(Mx+1光栅(grating))。于是在实施例中,起因于传统光刻/双镶嵌图案化的偏移量不是本文所述的得到结构的一个因素,否则就必须容许它。总体上,一个或多个实施例针对使用消减技术在金属(称为“插塞”)之间形成导电过孔和不导电间隔或中断的方案。依据定义,过孔用于落在在前层金属图案上。以此方式,本文所述的实施例实现了更鲁棒的互连制造方案,因为不再依赖于借助光刻设备的对准。这个互连制造方案可以用于节省许多对准/曝光,可以用于改进电接触(例如通过减小过孔电阻),可以用于减少总过程操作和处理时间,否则使用传统方案形成这种特征图案就需要这些。具体而言,本文所述的一个或多个实施例包括使用消减方法以使用已经蚀刻的沟槽预形成每一个过孔和插塞。随后使用额外的操作以选择保留哪些过孔和插塞。这种操作可以使用“光桶”来阐明,尽管也可以使用更传统的抗蚀剂曝光和ILD回填方案来执行选择过程。在一个方面,可以实施对角线硬掩模方案。示例性地,图1A-1X例示了根据本发明实施例的集成电路层的部分,表示在使用对角线硬掩模的自对准过孔和插塞图案化的方法中的多个操作。在每一个所述操作的各例示中显示了横截面和/或平面和/或成角度的视图。这些视图在本文称为相应的横截面视图、平面视图和成角度视图。图1A例示了根据本发明实施例的在沉积后,但在图案化前形成于层间电介质(ILD)层102上的硬掩模材料层104的起始结构100的横截面视图。参考图1A,图案化的掩模106具有在第一硬掩模材料层104上(或之上)沿其侧壁形成的间隔物108。图1B例示了根据本发明实施例的第一硬掩模层借助间距加倍的图案化后图1A的结构的横截面视图。参考图1B,例如借助蚀刻处理去除图案化的掩模106,将得到的间隔物108的图案转移到第一硬掩模材料层104以形成第一图案化的硬掩模110。在一个此类实施例中,借助光栅图案形成第一图案化的硬掩模110,如图1B中所示的。在实施例中,第一图案化的硬掩模110的光栅结构是密集间距光栅结构。在一个具体的此类实施例中,密集间距不能直接通过传统光刻法来获得。例如,可以首先形成基于传统光刻法的图案(掩模106),但间距可以通过使用间隔物掩模图案化来减半,如图1A和1B所示的。更进一步地,尽管未示出,但原始间距可以借助第二轮间隔物掩模图案化而被减为四分之一。因此,图1B的第一图案化的硬掩模110的光栅状图案可以具有以恒定间距隔开并具有恒定宽度的硬掩模线。图1C示出了根据本发明实施例的第二图案化的硬掩模的形成后图1B的结构的横截面视图。参考图1C,第二图案化的硬掩模112与第一图案化的硬掩模110交错形成。在一个此类实施例中,借助沉积第二硬掩模材料层(例如,具有不同于第一硬掩模材料层104的成分)形成第二图案化的硬掩模112。随后例如借助化学机械抛光(CMP)平坦化第二硬掩模材料层,以提供第二图案化的硬掩模112。图1D示出了根据本发明实施例的沉积硬掩模盖层(第三硬掩模层)后图1C的结构的横截面视图。参考图1D,硬掩模盖层114形成于第一图案化的硬掩模110和第二图案化的硬掩模112上。在一个此类实施例中,硬掩模盖层114的材料成分和蚀刻选择性与第一图案化的硬掩模110和第二图案化的硬掩模112相比不同。图1E示出了根据本发明实施例的硬掩模盖层的图案化后图1D的结构的成角度视图。参考图1E,图案化的硬掩模盖层114形成于第一图案化的硬掩模110和第二图案化的硬掩模112上。在一个此类实施例中,借助与第一图案化的硬掩模110和第二图案化的硬掩模112的光栅图案正交的光栅图案形成图案化的硬掩模盖层114,如图1E所示的。在实施例中,由图案化的硬掩模盖层114形成的光栅结构是密集间距光栅结构。在一个此类实施例中,密集间距不能直接通过传统光刻法来获得。例如,可以首先形成基于传统光刻法的图案,但间距可以通过使用间隔物掩模图案化来减半。更进一步地,原始间距可以借助第二轮间隔物掩模图案化而被减为四分之一。因此,图1E的图案化的硬掩模盖层114的光栅状图案可以具有以恒定间距隔开并具有恒定宽度的硬掩模线。会意识到,本文涉及形成和图案化硬掩模层(或硬掩模盖层,例如硬掩模盖层114)的说明包括,在实施例中,在覆层硬掩模或硬掩模盖层上方的掩模形成。掩模形成可以包括使用适合于光刻处理的一层或多层。在图案化一个或多个光刻层后,借助蚀刻处理将图案转移到硬掩模或硬掩模盖层,以提供图案化的硬掩模或硬掩模盖层。图1F示出了根据本发明实施例的第一图案化的硬掩模的进一步图案化后图1E的结构的成角度视图及相应的平面视图。参考图1F,将图案化的硬掩模盖层114用作掩模,进一步图案化第一图案化的硬掩模110以形成第一图案化的硬掩模116。在这个过程中不再进一步图案化第二图案化的硬掩模112。在实施例中,将第一图案化的硬掩模110图案化到足以露出ILD层102的区域的深度,如图1F所示的。图1G例示了根据本发明实施例的在去除硬掩模盖层及形成第四硬掩模层之后图1F的结构的平面视图。参考图1G,例如借助湿法蚀刻处理、干法蚀刻处理或CMP处理去除硬掩模盖层(第三硬掩模层)114。在一个实施例中借助沉积和CMP处理在得到的结构上形成第四硬掩模层118。在一个此类实施例中,借助沉积与第二硬掩模层112和第一图案化的硬掩模层116的材料不同的材料层形成第四硬掩模层118。图1H例示了根据本发明实施例的沉积并图案化第一对角线硬掩模层后图1G的结构的平面视图。参考图1H,在图1G的第四硬掩模层118、第二图案化的硬掩模层112和第一图案化的硬掩模层116装置上形成第一对角线硬掩模层120。在实施例中,第一对角线硬掩模层120具有相对于第二图案化的硬掩模层112的光栅结构基本上或者完全对称地对角线的图案,例如在45度,以覆盖第四硬掩模层118的交替线。在实施例中,以最小临界尺寸(CD),即不使用间距减半或间距减为四分之一,印刷第一对角线硬掩模层120的对角线图案。会意识到,只要第四硬掩模层118的相邻行的一些区域保持露出,甚至可以大于最小CD来印刷个别线。无论如何,图1H的第一对角线硬掩模层120的光栅状图案可以具有以恒定间距间隔开并具有恒定宽度的硬掩模线。会意识到,本文涉及形成和图案化对角线硬掩模层(例如第一对角线硬掩模层120)的说明包括,在实施例中,在覆盖硬掩模层上方的掩模形成。掩模形成可以包括使用适合于光刻处理的一层或多层。在图案化一个或多个光刻层后,借助蚀刻处理将图案转移到硬掩模层,以提供对角线图案化的硬掩模层。在特定实施例中,第一对角线硬掩模层是基于碳的硬掩模层。图1I例示了根据本发明实施例的去除第四硬掩模层的露出区域后图1H的结构的平面视图。参考图1I,使用第一对角线硬掩模层120作为掩模,去除第四硬掩模层118的露出区域。在一个此类实施例中,借助各向同性蚀刻处理(例如湿法蚀刻处理或非各向异性等离子体蚀刻处理)去除第四硬掩模层118的露出区域,以使得任何部分暴露都导致第四硬掩模材料的部分露出块的完整去除。在一个实施例中,去除了第四硬掩模层118的区域露出ILD层102的部分,如图1I所示的。图1J例示了根据本发明实施例的去除第一对角线硬掩模层后1I的结构的平面视图。参考图1J,去除第一对角线硬掩模层120,以露出第一图案化的硬掩模层116和第二图案化的硬掩模层112。同样露出的是第四硬掩模层118受第一对角线硬掩模层120保护而免于各向同性蚀刻的部分。因此,沿图1J的得到的格栅状图案的每一个交替的行或每一个交替的列,第四硬掩模层118的区域与下方ILD层102的露出区域交替。即,结果是ILD层102区域与第四硬掩模层118的棋盘格图案。因而,在最近相邻距离122(显示为方向b上的距离)上实现了按二的平方根的系数的增大。在特定实施例中,第一对角线硬掩模层120是基于碳的硬掩模材料,借助等离子体灰化工艺去除。图1K例示了根据本发明实施例的在多个光桶形成后的图1J的结构的平面视图。参考图1K,在ILD层102上方的开口中形成第一多个光桶124,以使得ILD层102没有仍然露出的部分。光桶124在这个阶段表示在得到的金属化层中所有可能的过孔位置的前半部分。图1L例示了根据本发明实施例的在光桶曝光及显影以形成选定的过孔位置及随后的到下方ILD中的过孔开口蚀刻后的图1K的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿a-a’轴获得的)。参考图1L,曝光并去除选定的光桶124,以提供选定的过孔位置126。过孔位置126受到选择性蚀刻处理,例如选择性等离子体蚀刻处理,以将过孔开口延伸到下方ILD层102中,形成图案化的ILD层102’。蚀刻对于剩余的未曝光的光桶124有选择性,对于第一图案化的硬掩模层116有选择性,对于第二图案化的硬掩模层112有选择性,且对于第四硬掩模层118有选择性。图1M例示了根据本发明实施例的在去除剩余光桶及随后的形成第五硬掩模材料后的图1L的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿b-b’轴获得的)。参考图1M,例如借助选择性蚀刻或灰化工艺去除剩余的第一多个光桶124。随后以诸如基于碳的硬掩模材料的硬掩模材料128填充露出的所有开口(例如在去除光桶124连同过孔位置126后形成的开口)。图1N例示了根据本发明实施例的在去除第四硬掩模层的剩余区域后的图1M的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿c-c’轴获得的)。参考图1N,例如借助选择性蚀刻或灰化工艺去除第四硬掩模层118的全部剩余区域。在一个实施例中,去除了剩余第四硬掩模层118的区域露出图案化的ILD层102’的部分,如图1N所示的。图1O例示了根据本发明实施例的在第二多个光桶形成后的图1N的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿d-d’轴获得的)。参考图1O,在图案化的ILD层102’上方的开口中形成第二多个光桶130,以使得图案化的ILD层102’没有仍然露出的部分。光桶130在这个阶段表示在得到的金属化层中所有可能的过孔位置的后半部分。图1P例示了根据本发明实施例的在光桶曝光和显影以形成选定的过孔位置及随后的到下方ILD中的过孔开口蚀刻后的图1O的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿e-e’轴获得的)。参考图1P,曝光并去除选定的光桶130以提供选定的过孔位置132。过孔位置132受到选择性蚀刻处理,例如选择性等离子体蚀刻处理,以将过孔开口延伸到下方图案化的ILD层102’中,形成进一步图案化的ILD层102”。蚀刻对于剩余的未曝光的光桶130有选择性,对于第一图案化的硬掩模层116有选择性,对于第二图案化的硬掩模层112有选择性,且对于硬掩模材料128有选择性。图1Q例示了根据本发明实施例的在去除第五硬掩模材料,沟槽蚀刻及随后的牺牲层形成后的图1P的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿f-f’轴获得的)。参考图1Q,去除硬掩模材料层128,露出潜在的过孔位置的所有原始的前半部分和后半部分。随后使图案化的ILD层102”图案化以形成ILD层102”’,其包括过孔开口132和126,连同在没有形成过孔开口处的沟槽136。沟槽136最终会用于金属线制造,如下所述的。在完成沟槽蚀刻后,以牺牲材料134填充所有开口(包括过孔开口126和132及沟槽136)。在一个实施例中,硬掩模材料层128是基于碳的硬掩模材料,借助等离子体灰化工艺去除。在一个实施例中,牺牲材料134是可流动的有机或无机材料,例如牺牲光吸收材料(SLAM),如本领域中已知的。将牺牲材料134形成或平坦化到第一图案化的硬掩模116和第二图案化的硬掩模112的高度,如图1Q所示的。图1R例示了根据本发明实施例的在沉积和图案化第二对角线硬掩模层后的图1Q的结构的平面视图。参考图1R,在图1Q的牺牲材料134、第二图案化的硬掩模层112、第一图案化的硬掩模层116装置上形成第二对角线硬掩模层138。在实施例中,第二对角线硬掩模层138具有相对于第二图案化的硬掩模层112的光栅结构基本上或者完全对称地对角线的图案,例如在45度,以覆盖第一硬掩模层116的交替线。在实施例中,以最小临界尺寸(CD),即不使用间距减半或间距减为四分之一,印刷第二对角线硬掩模层138的对角线图案。会意识到,只要第一图案化的硬掩模层116的相邻行的一些区域保持露出,甚至可以大于最小CD来印刷个别线。无论如何,图1R的第二对角线硬掩模层138的光栅状图案可以具有以恒定间距间隔开并具有恒定宽度的硬掩模线。会意识到,本文涉及形成和图案化对角线硬掩模层(例如第二对角线硬掩模层138)的说明包括,在实施例中,在覆盖硬掩模层上方的掩模形成。掩模形成可以包括使用适合于光刻处理的一层或多层。在图案化一个或多个光刻层后,借助蚀刻处理将图案转移到硬掩模层,以提供对角线图案化的硬掩模层。在特定实施例中,第二对角线硬掩模层138是基于碳的硬掩模层。图1S例示了根据本发明实施例的在去除第一图案化的硬掩模的露出区域,去除第二对角线硬掩模层及第三多个光桶形成后的图1R的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿g-g’轴获得的)。参考图1S,使用第二对角线硬掩模层138作为掩模,去除第一图案化的硬掩模层116的露出区域。在一个此类实施例中,借助各向同性蚀刻处理(例如湿法蚀刻处理或非各向异性等离子体蚀刻处理)去除第一图案化的硬掩模层116的露出区域,以使得任何部分暴露都导致第一图案化的硬掩模层116的部分露出块的完整去除。再次参考图1S,去除第二对角线硬掩模层138以露出牺牲材料134和第二图案化的硬掩模层112。同样露出的是第一图案化的硬掩模层116受第二对角线硬掩模层138保护而免于各向同性蚀刻的部分。在一个特定实施例中,第二对角线硬掩模层138是基于碳的硬掩模材料,借助等离子体灰化工艺去除。再次参考图1S,在图案化的ILD层102”’上方得到的开口中形成第三多个光桶140,以使得图案化的ILD层102”’没有保持仍然露出的部分。光桶140在这个阶段表示在得到的金属化层中所有可能的插塞孔位置的前半部分。因此,沿图1S的得到的格栅状图案的每一个交替的行或每一个交替的列,第一图案化的硬掩模层116的区域与光桶140交替。即,结果是光桶140区域与第一图案化的硬掩模层116区域的棋盘格图案。因而,在最近相邻距离142(显示为方向b上的距离)上实现了按二的平方根的系数的增大。图1T例示了根据本发明实施例的在插塞位置选择和沟槽蚀刻后的图1S的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿h-h’轴获得的)。参考图1T,从将不形成插塞的位置142去除来自图1S的光桶140。在选择形成插塞的位置中,保留光桶140。在一个实施例中,为了形成将不形成插塞的位置142,将光刻法用于曝光相应的光桶140。经曝光的光桶随后可以借助显影剂去除。随后使图案化的ILD层102”’图案化以形成ILD层102””,其包括在位置142形成的沟槽144。沟槽144最终会用于金属线制造,如下所述的。图1U例示了根据本发明实施例的在去除剩余的第三光桶及随后的硬掩模形成后的图1T的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿i-i’轴获得的)。参考图1U,例如借助灰化工艺去除所有剩余的光桶140。在去除了所有剩余光桶140后,以硬掩模材料层146填充所有开口(包括沟槽144)。在一个实施例中,硬掩模材料层146是基于碳的硬掩模材料。图1V例示了根据本发明实施例的在第一图案化的硬掩模去除和第四多个光桶形成后的图1U的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿j-j’轴获得的)。参考图1V,去除第一图案化的硬掩模层116(例如借助选择性干法或湿法蚀刻处理),在图案化的ILD层102””上方得到的开口中形成第四多个光桶148,以使得图案化的ILD层102””没有保持仍然露出的部分。光桶148在这个阶段表示在得到的金属化层中所有可能的插塞孔位置的后半部分。图1W例示了根据本发明实施例的在插塞位置选择和沟槽蚀刻后的图1V的结构的平面视图及相应的横截面视图(沿k-k’轴获得的)。参考图1W,从将不形成插塞的位置150去除来自图1V的光桶148。在选择形成插塞的位置中,保留光桶148。在一个实施例中,为了形成将不形成插塞的位置150,将光刻法用于曝光相应的光桶148。经曝光的光桶随后可以借助显影剂去除。随后使图案化的ILD层102””图案化以形成ILD层102””’,其包括在位置150形成的沟槽152。沟槽152最终会用于金属线制造,如下所述的。图1X例示了根据本发明实施例的在去除剩余的第四光桶、硬掩模材料层和牺牲材料及随后的金属填充后的图1W的结构的平面视图及相应的第一横截面视图(沿l-l’轴获得的)和第二横截面视图(沿m-m’轴获得的)。参考图1X,去除剩余的第四光桶148、硬掩模材料层146和牺牲材料134。在一个此类实施例中,硬掩模材料层146是基于碳的硬掩模材料,借助等离子体灰化工艺去除硬掩模材料层146和剩余的第四光桶148。在一个实施例中,在不同的蚀刻处理中去除牺牲材料134。参考图1X的平面视图,与第二图案化的硬掩模层112交错且共面地形成金属镀膜154。参考图1X的沿平面视图的l-l’轴获得的第一横截面视图,金属镀膜154填充形成于图案化的层间电介质层102””’中的沟槽152和154(即与沿图1W的轴k-k’获得的横截面视图相对应)。参考沿着图1X的平面视图的m-m’轴获得的第二横截面视图,金属镀膜154还填充形成于图案化的层间电介质层102””’中的沟槽136和过孔开口132与126(即与沿图1Q的轴f-f’获得的横截面视图相对应)。因而,金属镀膜154用于在层间电介质层中形成多个导电线路和导电过孔用于金属化结构,例如BEOL金属化结构。在实施例中,金属镀膜154借助金属填充和回抛光处理形成。在一个此类实施例中,在回抛光处理过程中第二图案化的硬掩模层112的厚度减小。在特定的此类实施例中,尽管厚度减小,但保留了第二图案化的硬掩模层112的一部分,如图1X所示的。因此,形成于图案化的层间电介质层102””’中的既不是导电线路也不是导电过孔的金属特征156保持与第二图案化的硬掩模层交错,且在图案化的层间电介质层102””’上或上方(但不在其中),同样如图1X所示的。在可替换的特定实施例中(未示出),在回抛光过程中完全去除第二图案化的硬掩模层112。因此,在最终结构中不保留既不是导电线路也不是导电过孔的金属特征156。在任一情况下,图1X的所述结构随后都可以用作形成后续的金属线/过孔和ILD层的基础。可替换地,图1X的结构可以表示集成电路中最终的金属互连层。应当意识到,以上的过程操作可以以可替换的顺序来实施,不必执行每一个操作和/或可以执行额外的过程操作。再次参考图1X,借助使用对角线硬掩模的金属化层制造可以在这个阶段完成。以类似方式制造的下一层有可能需要再次启动整个过程。可替换地,在这个阶段可以使用其它方案以提供额外的互连层,例如传统的双或单镶嵌方案。在实施例中,本文使用的术语“光桶”包括使用超快的光致抗蚀剂或电子束抗蚀剂或其它光敏材料,如在蚀刻的开口中形成的。在一个此类实施例中,在旋涂涂覆后使用聚合物到开口中的热回流。在一个实施例中,通过从现有光致抗蚀剂材料去除抑制剂来制造快速光致抗蚀剂。在另一个实施例中,光桶借助回蚀刻处理和/或光刻/缩小/蚀刻处理形成。会理解,光桶不必以实际光致抗蚀剂来填充,只要该材料充当光敏开关即可。在一个实施例中,光刻法用于曝光选定为去除的相应光桶。但光刻约束可以放宽,未对准容限可以较高,因为光桶被光不可分解的材料围绕。而且,在实施例中,代替例如以30mJ/cm2曝光,这种光桶可以例如以3mJ/cm2曝光。通常,这会导致极差的临界尺寸(CD)控制和粗糙度。但在此情况下,CD和粗糙度控制由光桶限定,其可以是极佳地受控制和限定的。因而,光桶方案可以用于防止限制了下一代光刻工艺的产量的成像/计量折衷。在一个实施例中,光桶暴露于极紫外(EUV)光,以便曝光光桶,在特定实施例中,EUV曝光在5-15纳米范围中。在实施例中,用于金属线、ILD线或硬掩模线的术语“光栅结构”用于指代密集间距光栅结构。在一个此类实施例中,密集间距不能直接通过传统光刻法来获得。例如,可以首先形成基于传统光刻法的图案,但间距可以通过使用间隔物掩模图案化来减半,如本领域中已知的。更进一步地,原始间距可以借助第二轮间隔物掩模图案化而被减为四分之一。因此,上述的光栅状图案可以具有以恒定间距隔开并具有恒定宽度的金属线、ILD线或硬掩模线。可以借助间距减半或间距减为四分之一方案来制造图案。在实施例中,如本说明通篇中所用的,层间电介质(ILD)材料由(或包括)电介质或绝缘材料的层组成。适合的电介质材料的示例包括但不限于,硅的氧化物(例如二氧化硅(SiO2))、掺杂的硅氧化物、硅的氟化氧化物、碳掺杂的硅氧化物、本领域中已知的各种低-k电介质材料及其组合。层间电介质材料可以借助传统技术形成,例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或其它沉积方法。在实施例中,如本说明通篇中所用的,互连材料(例如金属线和/或过孔)由一种或多种金属或其它导电结构组成。常见的示例是使用铜线和结构,其可以包括或不包括在铜与周围的ILD材料之间的阻挡层。本文使用的术语金属包括多种金属的合金、叠置体或其它组合。例如,金属互连线可以包括阻挡层、不同金属或合金的叠置体等。互连线在本领域中有时也称为迹线、导线、线、金属或简称为互连。在实施例中,如本说明通篇中所用的,插塞材料和/或重叠材料和/或硬掩模材料由与层间电介质材料不同的电介质材料组成。在一个实施例中,这些材料是牺牲性的,而层间电介质材料至少在最终结构中略有保留。在一些实施例中,插塞材料和/或重叠材料和/或硬掩模材料包括硅的氮化物层(例如氮化硅)或硅的氧化物层,或者二者或者其组合。其它适合的材料可以包括基于碳的材料。在另一个实施例中,插塞材料和/或重叠材料和/或硬掩模材料包括金属类。例如,硬掩模或其它下方材料可以包括钛或另一种金属的氮化物层(例如氮化钛)。有可能少量的其它材料,例如氧,可以包括在这些层的一个或多个中。可替换地,取决于特定实现方式,可以使用本领域中已知的其它插塞材料层和/或重叠材料层和/或硬掩模材料层。插塞材料层和/或重叠材料层和/或硬掩模材料层可以借助CVD、PVD或其它沉积方法形成。应当意识到,上述的层和材料典型地形成于下方半导体衬底或结构上或上方,例如集成电路的下方器件层。在实施例中,下方半导体衬底代表用于制造集成电路的普通工件物体。半导体衬底常常包括硅或另一种半导体材料的晶圆或其它片。适合的半导体衬底包括但不限于单晶硅、多晶硅和绝缘体上硅结构(SOI),以及由其它半导体材料形成的类似衬底。取决于制造的阶段,半导体衬底常常包括晶体管、集成电路等。衬底还可以包括半导体材料、金属、电介质、掺杂剂及在半导体衬底中常见的其它材料。而且,以上所示的结构可以在下方较低级的后段(BEOL)互连层上制造。得到的结构可以实现正好以下方金属线为中心的过孔的制造。即,例如由于不完美的选择性蚀刻处理,过孔可以比下方金属线更宽、更窄或者厚度相同。但在实施例中,过孔的中心正好与金属线的中心对准(匹配)。而且,用于选择某些插塞和过孔的ILD有可能与主要ILD极为不同,并在两个方向上都极佳地自对准。因而,在实施例中,起因于传统光刻/双镶嵌图案化的必须被容许的偏移不是本文所述的得到结构的一个因素。本文公开的实施例可以用于制造各种不同类型的集成电路和/或微电子器件。这种集成电路的示例包括但不限于处理器、芯片组部件、图形处理器、数字信号处理器、微控制器等。在其它实施例中可以制造半导体存储器。此外,集成电路或其它微电子器件可以用于本领域中已知的各种电子设备中。例如,在计算机系统(例如台式机、膝上型电脑、服务器)、移动电话、个人电子设备等中。集成电路可以与系统中的总线和其它部件耦合。例如,处理器可以由一条或多条总线耦合到存储器、芯片组等。处理器、存储器和芯片组中的每一个都可能使用本文能公开的方案来制造。图2例示了根据本发明一个实现方式的计算设备200。计算设备200容纳板202。板202可以包括多个部件,包括(但不限于)处理器204以及至少一个通信芯片206。处理器204物理耦合且电耦合到板202。在一些实施方式中,至少一个通信芯片206也物理耦合且电耦合到板202。在进一步的实施方式中,通信芯片206是处理器204的部分。取决于其应用,计算设备200可以包括其它部件,其可以物理耦合且电耦合到板202也可以不耦合到板202。这些其它部件包括(但不限于)易失性存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,ROM)、闪存、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片组、天线、显示器、触屏显示器、触屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)设备、指南针、加速计、陀螺仪、扬声器、照相机以及大容量存储设备(例如,硬盘驱动器、光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等)。通信芯片206实现了用于将数据传送到计算设备200并且传送来自计算设备200的数据的无线通信。术语“无线”及其派生词可以用于描述可以通过利用穿过非固体介质的经调制的电磁辐射来传输数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并非暗示相关联的设备不包含任何线,尽管在某些实施例中其可以不包含。通信芯片206可以实施多个无线标准或协议中的任意一个,包括(但不限于)Wi-Fi(IEEE802.11族)、WiMAX(IEEE802.16族)、IEEE802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、其派生物,以及被指定为3G、4G、5G及以上的任意其它的无线协议。计算设备200可以包括多个通信芯片206。例如,第一通信芯片206可以专用于近距离无线通信,例如Wi-Fi和蓝牙,第二通信芯片206可以专用于远距离无线通信,例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。计算设备200的处理器204包括封装在处理器204内的集成电路管芯。在本发明的实施例的一些实施方式中,处理器的集成电路管芯包括一个或多个结构,例如具有根据本发明的实施方式构成的自对准过孔和插塞。术语“处理器”可以指代任何设备或设备的部分,其处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据转变为可以存储在寄存器和/或存储器中的其它电子数据。通信芯片206也包括封装在通信芯片206内的集成电路管芯。根据本发明的另一实施方式,通信芯片的集成电路管芯包括一个或多个结构,例如具有根据本发明的实施方式构成的自对准过孔和插塞。在进一步的实施方式中,容纳在计算设备200中的另一部件可以包含集成电路管芯,其包括一个或多个结构,例如具有根据本发明的实施方式构成的自对准过孔和插塞。在各个实施例中,计算设备200可以是膝上型电脑、上网本电脑、笔记本电脑、超级本电脑、智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA)、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描器、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或数码摄像机。在进一步的实施方式中,计算设备200可以是处理数据的任何其它的电子设备。因此,本发明的实施例包括将对角线硬掩模用于制造后段(BEOL)互连中改进的重叠的自对准过孔和插塞。在实施例中,一种用于集成电路的互连结构包括层间电介质层,所述层间电介质层布置在衬底上方。光栅结构布置在所述层间电介质层上方,包括共面且交替的电介质硬掩模线和导电线。导电线的一条或多条延伸到所述层间电介质层中,且导电线的一条或多条不延伸到所述层间电介质层中。在一个实施例中,所述导电线延伸到所述层间电介质层中的一条或多条中的一条延伸且完全穿过所述层间电介质层,以提供到布置在所述衬底与所述层间电介质层之间的下方金属化层的导电过孔。在一个实施例中,所述导电线延伸到所述层间电介质层中的一条或多条中的一条延伸且仅部分进入所述层间电介质层中,为包括所述层间电介质层的金属化层提供导电金属线。在一个实施例中,所述光栅结构布置在所述层间电介质层上。在实施例中,一种制造用于集成电路的互连结构的方法包括在布置于衬底上方的层间电介质层上方形成第一硬掩模层。所述第一硬掩模层包括多条第一硬掩模线,所述多条第一硬掩模线具有在第一方向上的第一光栅,及包括与所述第一光栅交错的一个或多个牺牲材料。所述方法还包括在所述第一硬掩模层上方形成第二硬掩模层。所述第二硬掩模层包括多条第二硬掩模线,所述多条第二硬掩模线具有在与所述第一方向成对角线斜交的第二方向上的第二光栅。所述方法还包括使用所述第二光栅作为掩模,蚀刻所述第一硬掩模层以形成图案化的第一硬掩模层。所述蚀刻包括去除所述一个或多个牺牲材料的一部分。在一个实施例中,形成第一硬掩模层包括相对于最小临界尺寸(CD)使用间距减半或间距减为四分之一图案化处理形成所述多条第一硬掩模线,以及形成第二硬掩模层包括以最小CD形成所述多条第二硬掩模线。在一个实施例中,形成第二硬掩模层包括形成所述多条第二硬掩模线,所述多条第二硬掩模线具有与所述第一方向成45度的所述第二光栅。在一个实施例中,所述方法进一步包括在蚀刻所述第一硬掩模层后去除所述第二硬掩模层。在一个实施例中,所述方法进一步包括在去除所述第二硬掩模层后,在所述图案化的第一硬掩模中形成多个光桶,以及曝光、显影并去除少于全部所述多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的部分,蚀刻完全通过所述层间电介质层的露出部分以形成过孔开口,及在所述过孔开口中形成金属过孔。在一个实施例中,所述方法进一步包括在去除所述第二硬掩模层后,在所述图案化的第一硬掩模中形成多个光桶,以及曝光、显影并去除少于全部所述多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的部分,蚀刻仅部分通过所述层间电介质层的露出部分以形成沟槽,以及在所述沟槽中形成金属线。在一个实施例中,所述多条第二硬掩模线由基于碳的材料组成,去除所述第二硬掩模层包括使用灰化工艺。在实施例中,一种制造用于集成电路的互连结构的方法包括形成多条硬掩模线,所述多条硬掩模线具有在布置于衬底上方的层间电介质层上方的光栅图案。所述方法还包括形成与所述多条硬掩模线交错的第一多个光桶,所述第一多个光桶对应于所述互连结构的金属化层中全部可能的过孔位置的前半部分。所述方法还包括曝光、显影并去除少于全部所述第一多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的第一部分。所述方法还包括蚀刻完全通过所述层间电介质层的露出的第一部分以在所述层间电介质层中形成第一过孔开口。在一个实施例中,所述方法还包括去除所述第一多个光桶的全部剩余部分,随后形成与所述多条硬掩模线交错的第二多个光桶,所述第二多个光桶对应于所述互连结构的金属化层中全部可能的过孔位置的后半部分,及曝光、显影并去除少于全部所述第二多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的第二部分,及蚀刻完全通过所述层间电介质层的露出的第二部分以在所述层间电介质层中形成第二过孔开口。在一个实施例中,所述方法进一步包括去除所述第二多个光桶的全部剩余部分,随后在所述层间电介质层的所述第一过孔开口和所述第二过孔开口中形成金属过孔。在一个实施例中,形成与所述多条硬掩模线交错的第一多个光桶包括形成所述第一多个光桶中的每一个以具有二的平方根系数乘以所述多条硬掩模线的光栅图案的线宽度的最近相邻距离。在一个实施例中,曝光、显影并去除少于全部所述第一多个光桶的光桶包括曝光于极紫外(EUV)辐射。在实施例中,一种制造用于集成电路的互连结构的方法包括形成多条硬掩模线,所述多条硬掩模线具有在布置于衬底上方的层间电介质层上方的光栅图案。所述方法还包括形成与所述多条硬掩模线交错的第一多个光桶,所述第一多个光桶对应于所述互连结构的金属化层中全部可能的插塞位置的前半部分。所述方法还包括曝光、显影并去除少于全部所述第一多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的第一部分。所述方法还包括蚀刻仅部分通过所述层间电介质层的露出的第一部分以在所述层间电介质层中形成第一沟槽。在一个实施例中,所述方法进一步包括去除所述第一多个光桶的全部剩余部分,随后形成与所述多条硬掩模线交错的第二多个光桶,所述第二多个光桶对应于所述互连结构的金属化层中全部可能的插塞位置的后半部分,及曝光、显影并去除少于全部所述第二多个光桶的光桶以露出所述层间电介质层的第二部分,及蚀刻仅部分通过所述层间电介质层的露出的第二部分以在所述层间电介质层中形成第二沟槽。在一个实施例中,所述方法进一步包括去除所述第二多个光桶的全部剩余部分,随后在所述层间电介质层的所述第一沟槽和所述第二沟槽中形成金属线。在一个实施例中,形成与所述多条硬掩模线交错的第一多个光桶包括形成所述第一多个光桶中的每一个以具有二的平方根系数乘以所述多条硬掩模线的光栅图案的线宽度的最近相邻距离。在一个实施例中,曝光、显影并去除少于全部所述第一多个光桶的光桶包括曝光于将极紫外(EUV)辐射。
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