在低-K材料中使用双镶嵌工艺形成接触结构的方法技术

一种使用双镶嵌工艺形成过孔的方法包括使用灰化工艺从低－ｋ材料中的凹槽除去材料，同时在所述凹槽的整个侧壁上保持保护隔离物以覆盖所述凹槽中的所述低－ｋ材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及形成集成电路中的结构的方法，更具体地说，涉及^f吏用双 镶嵌工艺形成集成电路中的结构的方法
技术介绍
使用铜作为集成电路中用于互连的材料，相对于其它类型的金属例如 铝或铝合金，具有一些优点，例如低电阻率，减少集成电路中使用的金属 层的数量，和/或更好的可靠性。例如，图l示出了在集成电路中示例性的 栅极延迟和不同材料中典型的互连延迟的曲线图。如图1中所示，使用铜 可以提供相对于其它类型互连材料相对低的互连延迟。但是，当如所示通过常规干法蚀刻形成时，使用铜作为集成电路中的 互连会变复杂，例如，在图2A中，光致抗蚀剂在金属层上形成并净皮蚀刻 以提供图2B中示出的互连。相反，使用铜的镶嵌工艺可以通过图3A-3C 实现。按照图3A-3C，衬底被蚀刻以提供其中的沟槽并随后在衬底上沉积 铜以过填充沟槽。随后多余的铜通过化学机械抛光(CMP)被除去以提供 图3C中所示的铜互连。使用铜作为互连要求改善与之使用的扩散阻挡层并提高了铜可能污染 用来制造集成电路的其它步骤的可能性。使用铜作为互连的常规单镶嵌工艺在图4A-4D中示出。根据图4A， 衬底400包括下层金属互连405和允许在上面的结构和金属互连之间电接 触的过孔410。如图4B中所示，铜可以在过孔410中沉积。如图4C中所 示，沟槽415可以在使用常规光刻和蚀刻技术形成的过孔410上形成。如图4D中所示，在过孔410上的金属沟槽415中再次沉积铜以完成在上面 的结构和下层金属互连405之间提供金属接触的结构420。如图4A-4D中 所示，根据分开的单镶嵌制造步骤,可以用铜分开填充过孔410和沟槽415。还可以使用双镶嵌工艺制造如上图4A-4D中示出的结构。特别的是， 图5A-5E示出了通常被称为沟槽优先双镶嵌的常规双镶嵌工艺。根据图 5A，光致抗蚀剂505在上层510上沉积，其中上层510在下层515上并在 二者之间具有第一蚀刻停止层520。第二蚀刻停止层525被置于下层515 和包括下铜互连535的衬底530之间。根据图5B，光致抗蚀剂505^皮用来构图和蚀刻上层510以形成暴露第 一蚀刻停止层520的沟槽540，随后光致抗蚀剂505被除去。根据图5C， 第二光致抗蚀剂材料545在沟槽540中沉积以在其中限定开口 547，穿过 开口 547下层515 4皮构图以在沟槽540中形成暴露第二蚀刻停止层525的 下过孔部分550。根据图5D,第二蚀刻停止层525被除去。如图5E中所示，第二光致抗蚀剂材料被除去以限定开口，在开口中 铜在过孔部分550和沟槽540中沉积以完成要求的结构。然而，众所周知， 沟槽优先方法的一个缺陷就是如果用来形成下过孔部分550的第二光 致抗蚀剂材料在沟槽540中与铜互连535没有对准，提供给下铜互连535 的电连接的过孔的整个尺寸会减小。还可以使用通常被称为过孔优先的双镶嵌工艺来制造上面描述的 接触结构。如图6A-6E中所示，可以通过首先形成过孔作为下面结构的部 分，随后通过沟槽作为结构的上面部分来形成接触结构。根据图6A，光致 抗蚀剂605在上层610上形成。第一蚀刻停止层620在上层610和下层615 之间形成。第二蚀刻停止层625在下层615和衬底630中的铜互连635之 间形成。如图6B中所示，使用光致抗蚀剂605作为掩模蚀刻接触结构650的 过孔部分，而如图6C中所示在上层610上形成第二光致抗蚀剂645以暴 露过孔650。根据图6D，第二光致抗蚀剂645用作蚀刻掩模以在过孔650 上形成沟槽640作为接触结构的一部分来提供图6E中所示的接触结构。相对上面参考图5A-5E提到的沟槽优先双镶嵌结构，根据过孔优先 双镶嵌工艺在过孔650上形成的沟槽640的不对准允许沟槽640的不对准 同时保持过孔650的整体尺寸。因此，过孔优先双镶嵌工艺有时要优 于上面讨论的沟槽优先双镶嵌工艺。双镶嵌工艺还在，例如，韩国专利申请号KR2004-0058955，美国专利 号6,743,713，以及美国专利号6,057,239中论述。
技术实现思路
曰/构的方法。按照这些实施例，使用双镶嵌工艺形成过孔的方法包括^f吏用灰 化工艺从低-k材料中的凹槽除去材料，同时在所述凹槽的整个侧壁上保持 保护隔离物以覆盖所述凹槽中的所述低-k材料。在根据本专利技术的一些实施例中，除去材料包括从凹槽中除去牺牲材料。 在根据本专利技术的 一些实施例中，除去材料还包括从凹槽的周围除去光致抗 蚀剂材料同时从凹槽内除去牺牲材料。在根据本专利技术的一些实施例中，光 致抗蚀剂和牺牲材料包括相同(common)材料。在根据本专利技术的一些实 施例中，光致抗蚀剂和牺牲材料是有机聚合物。在根据本专利技术的一些实施 例中，保护隔离物是氧化硅。在根据本专利技术的一些实施例中，低-k材料是 多孔SiCOH。在根据本专利技术的一些实施例中，从凹槽中除去材料还包括使用蚀刻剂 蚀刻材料以暴露凹槽内的保护隔离物。在根据本专利技术的一些实施例中，蚀 刻还包括使用02和C02， N2和H2， NH3和02, NHb和N2，或NH3和 H2。在4艮据本专利技术的一些实施例中，蚀刻在压力约10到约700Mtorr下执行。在根据本专利技术的一些实施例中，方法还包括在凹槽上形成沟槽并从侧 壁除去保护隔离物。用铜填充凹槽和沟槽。在根据本专利技术的 一些实施例中，使用双镶嵌工艺形成过孔的方法包括 从其中具有凹槽的低-k材料除去牺牲材料，所述凹槽具有保护侧壁隔离物；然后在所述凹槽上形成沟槽。然后除去侧壁隔离物。在根据本专利技术的一些 实施例中，保护侧壁隔离物是氧化硅。在根据本专利技术的一些实施例中，低-k材料是多孔SiCOH。在根据本专利技术的一些实施例中，使用双镶嵌工艺形成过孔的方法包括 在低-k材料上形成硬掩模材料。在低-k材料中穿过硬掩模材料形成过孔。 在过孔的侧壁和在硬掩模材料上形成保护侧壁隔离物，其中保护侧壁隔离 物相对于所述硬掩才莫材料具有蚀刻选择性。在保护侧壁上在过孔中形成牺 牲材料。在过孔上在其中包括开口的硬掩模材料上形成光致抗蚀剂材料。 从过孔内除去光致抗蚀剂材料和牺牲材料，同时避免从过孔内除去保护侧 壁隔离物。在过孔上形成沟槽同时保持在其上具有保护侧壁隔离物的过孔 的下面部分。从过孔的下面部分除去保护侧壁隔离物。用铜填充过孔和沟 槽。在根据本专利技术的一些实施例中，在过孔上形成沟槽包括蚀刻硬掩模材 料以从低-k材料的上表面除去硬掩模材料，并蚀刻低-k材料的上表面下的 部分以在低-k材料中形成沟槽，同时在过孔的下面部分上保持保护隔离物。 在根据本专利技术的一些实施例中，保护侧壁隔离物是氧化硅。在根据本专利技术 的一些实施例中，低-k材料是多孔SiCOH。在根据本专利技术的一些实施例中，使用过孔优先双镶嵌工艺形成接触结 构的方法包括在除去凹槽内部的牺牲材料时，在低-k材料中的所述凹槽的 整个侧壁上保持保护隔离物。在根据本专利技术的一些实施例中，保护隔离物 是氧化硅。在根据本专利技术的一些实施例中，低-k材料是多孔SiCOH。附图说明图1示出了在集成电路中示例性的栅极延迟和不同材料的典型的互连 延迟的曲线图。图2A-2B示出了使用常规干法蚀刻形成过孔的截面图。 图3A-3C示出了常规镶嵌工艺的截面图。 图4A-4D示出了常规单镶嵌工艺的截面图。图5A-5E示出了常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用双镶嵌工艺形成过孔的方法，包括以下步骤：使用灰化工艺从低－ｋ材料中的凹槽除去材料，同时在所述凹槽的整个侧壁上保持保护隔离物以覆盖所述凹槽中的所述低－ｋ材料。

【技术特征摘要】
1.一种使用双镶嵌工艺形成过孔的方法，包括以下步骤使用灰化工艺从低-k材料中的凹槽除去材料，同时在所述凹槽的整个侧壁上保持保护隔离物以覆盖所述凹槽中的所述低-k材料。2. 根据权利要求l的方法，其中所述除去材料的步骤包括从所述凹槽 除去牺牲材料。3. 根据权利要求2的方法，其中所述除去材料的步骤还包括 从所述凹槽的周围除去光致抗蚀剂材料，同时从所述凹槽的内部除去所述牺牲材料。4. 根据权利要求3的方法，其中所述光致抗蚀剂材料和所述牺牲材料 包括相同材料。5. 根据权利要求4的方法，其中所述光致抗蚀剂材料和所述牺牲材料 包括有机聚合物。6. 根据权利要求l的方法，其中所述保护隔离物包括氧化硅。7. 根据权利要求l的方法，其中从凹槽除去材料的步骤还包括 使用蚀刻剂蚀刻所述材料以暴露所述凹槽内部的所述保护隔离物。8. 根据权利要求l的方法，其中所述低-k材料包括多孔SiCOH。9. 根据权利要求l的方法，还包括 在所述凹槽上形成沟槽。 从所述侧壁除去所述保护隔离物；以及 用铜填充所述凹槽和所述沟槽。10. —种使用双镶嵌工艺形成过孔的方法，包括以下步骤 从其中具有凹槽的低-k材料除去牺牲材料，所述凹槽具有保护侧壁隔离物；然后在所述凹槽上形成沟槽；以及除去所述侧壁隔离物；11. 根据权利要求10的方法，其中所述保护侧壁隔离物包括有机聚合 物。12. 根据权利要求10的方法，其中所述除去牺牲材料的步骤还包括 使用蚀刻剂蚀刻所述牺牲材料以暴露所述凹槽内部的所述保护侧壁隔离物。13. 根据权利要求10的方法，其中所述保护側壁隔离物包括氧化硅。14. 根据权利要求10的方法，其中所述低-k材料包括多孔SiCOH。15. 根据权利要求10的方法，其中所述形成沟槽的步骤包括使用蚀刻 剂蚀刻所述低-k材料以形成所述沟槽。16. —种使用双镶嵌工艺形成过孔的方法，包括以下步骤 在低-k材料上形成硬掩模材料；在所述低-k材料中穿过所述硬掩模材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH基姆，WJ帕克，YHS林，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]