用于形成接触通孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种形成接触通孔的方法，所述接触通孔用于与半导体装置中的接触件结构相接触。
【背景技术】
[0002]定向自组装(DSA)已经成为未来技术节点的高级图案化溶液的一项重要的研究主题，尤其是接触应用。控制接触孔的图案位置精度是很重要的，其应与目前和未来的CMOS集成过程兼容。
[0003]本领域中建议的方案是采用模板DSA工艺，由此采用模板层来确定开口，在所述开口中施加嵌段共聚物(BCP)，且其上施用所述DSA工艺。
[0004]从而，接触孔图案位置的精确性很大程度上取决于对所涉及的DSA工艺的控制。
[0005]当这些结构经DSA图案化时，需要用于提高接触孔或通孔图案位置精确性的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的在于提供一种用于形成接触通孔的方法，所述接触通孔具有提高的图案位置精确性。
[0007]根据本发明，使用显示第一独立权利要求的技术特性的方法实现该目的。
[0008]公开了一种形成接触通孔(contact vias)(也称为通孔(through hole))的方法，所述方法包括
[0009]-提供基材，所述基材包含包埋于第一介电层中的多个接触件结构，所述接触件毗连第一介电层的上表面；
[0010]-在第一介电层的上表面上提供第二介电层；
[0011 ]-通过至少在对应于所述接触件结构的位置处使第二介电层图案化来提供第二介电层中的接触通孔；
[0012]其中，所述方法包括
[0013]-在第二介电层顶部提供硬掩模层；
[0014]-使所述硬掩模层图案化，由此移除所述硬掩模层的一部分，从而在第二介电层中不需要通孔的位置处保留所述硬掩模层的至少上部；
[0015]-如果硬掩模层被完全移除和硬掩模层被完全移除的位置，则在图案化的硬掩模层的顶部和第二介电层上提供图案化的平坦化模板层；所述图案化的模板层包含一组开口，这组开口均匀地分布在所述模板层内，这组开口包含限定数量的相同尺寸的开口的亚组，优选由限定数量的相同尺寸的开口的亚组构成，并且，所述开口中至少一些对应于(例如包含或围住)所述接触件结构的位置；
[0016]-进行DSA工艺，包括:在所述模板层的所有开口中提供预先确定的嵌段共聚物(BCP)材料，诱导所述开口中的BCP的聚合物分离，和移除所述开口中BCP的一个构成部分；所述图案化的模板层和BCP的第二个构成部分一起确定包含DSA开口的图案，其优选均匀地分布于硬掩模层和第二介电层上，并且所述DSA开口定位在对应于所述接触件结构的位置处；和
[0017]-采用至少第二DSA构成部分(和，例如，以及所述模板层和/或所述硬掩模层的部分)作为掩模，蚀刻第二介电层中的接触通孔。
[0018]所述多个接触件结构可以是/优选是第一介电层中存在的所有接触件结构的预先确定的亚组。事实上，并非所有接触件结构均需要被接触。
[0019]相同尺寸的开口是具有基本相同的尺度或体积的开口。优选地，相同尺寸的开口具有相同的尺度，例如，具有相同的深度、宽度和长度。忽略不计因生产制造工艺所致的小的差异时，所述开口优选具有相同的尺度。
[0020]根据优选的实施方式，由模板层中的开口确定的图案具有均一的或基本均一的图案密度。所述图案密度可被认为是开放面积(由开口确定)与模板层中的单位面积的比。优选地，均一的或或基本均一的图案密度的值对于特定的工艺/BCP系统而言是最优化的/预先确定的。
[0021]本发明的一个优点在于，通过提供在模板层中均匀分布的模板层开口(这组开口包括在整个晶片上的限制数量的相同尺寸的开口的亚组，优选由在整个晶片的限制数量的相同尺寸的开口的亚组组成)，在所有开口中呈现非常相似的BCP材料的填充。在请求保护的工艺流程中，这最终导致改善的图案位置精确性。通过在第二介电层中不需要通孔的位置处保留(即使其维持)硬掩模层的至少上部(例如单一硬掩模层的一部分，或者在硬掩模层被双层结构包埋的情况中，上层的一部分)，将封闭任何“不需要的”通孔图案转移。
[0022]硬掩模层(或，双层结构情况中的上层)优选足够薄，从而不影响BCP的均一填充。例如，优选但不限于，所述硬掩模层的厚度可以在2nm-15nm范围内。例如，优选但不限于，所述单一硬掩模层的厚度可以在2nm-15nm范围内。例如，优选但不限于，在双层结构的情况中，上层的厚度可以在2nm-15nm范围内。
[0023]根据优选的实施方式，在模板层的所有开口中提供嵌段共聚物(BCP)的操作包括:不过量填充所述开口。优选地，其包括填充所述开口至如下程度:填充至体积或高度的约50% -100%，更优选地，约50% -60%，更优选地，体积或高度的约50% -60%。在另一个视图中，所述孔优选被填充直至如下范围内的水平:开口高度的50 % -100 %，更优选在开口高度的50 % -80 %范围内，甚至更优选在开口高度的50 % -60 %范围内。优选地，所有孔被填充直至大约相同的水平。
[0024]根据优选的实施方式，具有相同尺寸的开口的亚组的限定数量是I或2。
[0025]根据优选的实施方式，所有开口具有相同尺寸(即，仅有一个亚组的具有相同尺寸的开口)，并且所述开口根据常规栅格图案排列。
[0026]根据优选的实施方式，所述开口以相同的方向取向。
[0027]根据优选的实施方式，至少一个开口以不同的方向取向。
[0028]根据优选的实施方式，开口的亚组包含:对于预先确定的BCP材料，基于该BCP材料的预先确定的自然周期性，具有适于在BCP中形成一孔、二孔或三孔结构的尺度的开口。
[0029]根据优选的实施方式，只有两个亚组的具有相同尺寸的开口，第一亚组和第二亚组的开口的相应尺寸是预先确定的，从而对于所用的预先确定的BCP材料而言，在开口中分别形成两个通孔和三个通孔。
[0030]根据优选的实施方式，在沿与所述基材的主要前表面平行的平面中，所述模板层中的开口的截面是矩形的或正方形的。
[0031]根据优选的实施方式，在第二介电层顶部上提供硬掩模层的操作包括:提供金属材料的单一层作为硬掩模层，并紧随其后进行所述硬掩模层的图案化。
[0032]根据优选的实施方式，在第二介电层顶部上提供硬掩模层的操作包括:提供双层结构，该双层结构包含第一层金属材料(有时称作包埋的硬掩模层)，和直接位于第一层金属材料的顶部之上的第二层介电材料(有时称作切块层(cut block layer))，并且，所述方法还包括:紧随其后，通过对第一层金属材料具有选择性的光刻处理仅使第二层介电材料图案化。
[0033]根据优选的实施方式，使硬掩模层图案化的操作包括:仅在确定DSA开口之后，在蚀刻第二介电层中的接触通孔之前或同时，使第一层金属材料图案化。
[0034]根据优选的实施方式，该方法包括:
[0035]-在使单一硬掩模层图案化之后或仅仅使所述硬掩模层的第二层介电层图案化之后，在所述基材上、在所述图案化的硬掩模层的顶部和所述第二介电层上提供平坦化层或层堆叠体；和
[0036]-通过光刻处理使所述平坦化层或层堆叠体图案化，从而确定图案化的模板层。
【附图说明】
[0037]通过以下说明书和附图进一步描述本发明。
[0038]图1 (a)至I (j)说明了根据本发明的第一个优选实施方式的工艺流程。
[0039]图2(a)至l(i)说明了根据本发明的第二个优选实施方式的工艺流程。
[0040]图3 (a)和3 (b)说明了根据本发明第三个优选实施方式的工艺流程。
[0041]图4(a)至4(c)说明了根据本发明实施方式的模板层开口的排列。
[0042]图5(a)和(b)说明了根据本发明的优选实施方式，通过DSA工艺在模板开口中形成的通孔(vias)或通孔(through hole)的形成。
[0043]优选实施方式的详述
[0044]将就【具体实施方式】并参照某些附图对本发明进行描述，但本发明并不受此限制，仅由权利要求书限定。描述的附图仅是说明性的且是非限制性的。在附图中，一些元素的尺寸可能被夸大且未按尺度绘画以用于说明目的。各尺寸和相对尺寸不必然对应于实践本发明的实际简化。
[0045]另外，在说明书以及权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅是用来区别类似的元件，而不是用来描述次序或时间顺序。在适当的情况下，这些术语可互换，且本发明的实施方式可以如本文所述和所示以外的其它顺序