金属沉积方法技术

本公开关于一种将导电金属沉积进沟槽或孔洞中的方法，其中，该沟槽或孔洞被介电膜围绕。该方法包括：a)提供介电膜；b)在该介电膜的顶部沉积抗蚀剂层；c)使用光化辐射或电子束或x射线来图案化该抗蚀剂层，以形成沟槽或孔洞；d)通过蚀刻将该抗蚀剂层中所产生的图案转印至下面的介电膜；及e)用导电金属填充该介电膜中所产生的图案，以形成具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜。槽或填充导电金属的孔洞的介电膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属沉积方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年3月10日提交的美国临时专利申请序号62/987,500的优先权，其内容全文通过参考方式并入本文。

技术介绍

[0003]对半导体封装应用的介电材料要求在不断发展。电子封装的趋势持续朝向较快的处理速度、增加的复杂性及较高的组装密度，同时维持高水平的可靠性。现在及未来的封装架构包括多达10层重分布层及超小形貌体(feature)尺寸以支持高组装密度。这些形貌体包括金属线的宽度及间隔与金属接触通孔的间隔及直径。
[0004]使用微影技术来限定互连线及通孔的图案。用来形成金属线及通孔的传统方法包括图案化光敏性介电材料，接着在介电层上涂布及图案化光刻胶/光致抗蚀剂材料，将导电金属沉积进该图案中并移除光刻胶。可重复此半加成法多次来形成多级互连。
[0005]半加成法存在明显缺点，因为光刻胶的移除增加了制造方法的复杂性及成本。此外，所产生的线及通孔的尺寸会受光刻胶及光敏性介电材料的分辨率限制。最近几年，此分辨率限制已经渐渐减小，但是，对形貌体小于2微米的介电材料进行图案化仍然极困难。
[0006]当前一代的光敏性或可光图案化介电材料的另一个主要缺点为，由于赋予图案化能力所不可缺少的高浓度的极性官能团，其介电损耗(Df)相对较高。众所周知，当导线间的间隔降低时，器件变得更易受电气故障影响。因此，选择具有格外低的介电损耗(Df)的材料是关键的。下一代材料的理想Df值需要少于0.004，以便适当地绝缘超细导电形貌体并为器件提供高可靠信。但是，具有超低Df值的典型材料具有非常少甚至没有极性官能团，这使得其不合适使用典型的微影技术来制造超细图案。

技术实现思路

[0007]本公开描述了一种用于产生嵌入介电膜中的细或超细(例如，低于2000纳米)导线的方法。此方法为在介电层的顶部使用抗蚀剂层(其可包括高分辨率的难熔金属抗蚀剂(RMR)层及/或含硅抗蚀剂层)。RMR层或含硅抗蚀剂层的关键特征包括高分辨率及低介电常数(约2
‑
4)，其中，高分辨率归因于RMR层或含硅抗蚀剂层在约13纳米(EUV)至约436纳米(g
‑
线)的光波长范围内的高透明度。额外地，RMR层或含硅抗蚀剂层相对于介电膜具有高蚀刻选择性，因此能够将次微米图案有效地转印进该介电膜中。RMR层或含硅抗蚀剂层对电镀方法中通常使用的化学物质具有优良的稳定性。因此，随后可将细或超细导电金属线沉积进下面的介电膜中。与传统的电镀抗蚀剂不同，不需要移除RMR层或含硅抗蚀剂层，因为RMR或含硅抗蚀剂它们本身为介电材料。
[0008]通常来说，本公开提供一种用于制造细或超细互连线及通孔的方法。此方法包括将导电金属沉积进细或超细沟槽及孔洞中，其中该沟槽及孔洞被介电膜围绕。
[0009]在某些实例中，该方法包括下列步骤：
[0010]a)提供介电膜；
[0011]b)在该介电膜的顶部沉积选自于由难熔金属抗蚀剂(RMR)层及含硅抗蚀剂层所组成的群组的抗蚀剂层；
[0012]c)使用光化辐射或电子束或x射线来图案化该抗蚀剂层，以形成具有沟槽或孔洞的图案；
[0013]d)通过蚀刻将该抗蚀剂层中产生的图案转印至下面的介电膜；及
[0014]e)用导电金属填充该介电膜中产生的图案，以形成具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜。
[0015]在某些实例中，该方法包括下列步骤：
[0016]a)提供干膜，该干膜包含载体基板、选自于由难熔金属抗蚀剂(RMR)层及含硅抗蚀剂层所组成的群组的抗蚀剂层、及介电膜，其中该抗蚀剂层在该载体基板与该介电膜间；
[0017]b)将该干膜层压到半导体基板上，使得该介电膜在该半导体基板与该抗蚀剂层间；
[0018]c)移除该载体基板；
[0019]d)使用光化辐射或电子束或x射线来图案化该抗蚀剂层，以形成具有沟槽或孔洞的图案；
[0020]e)通过蚀刻将该抗蚀剂层中产生的图案转印至下面的介电膜；及
[0021]f)用导电金属填充该介电膜中产生的图案，以形成具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜。
[0022]实例可包括下列特征中的一种或多种。
[0023]在某些实例中，该沟槽或孔洞的尺寸至多约10微米(例如，至多约2微米或至多约0.5微米)。
[0024]在某些实例中，该方法进一步包括形成包含该具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜的多堆叠结构。
[0025]在某些实例中，该介电膜具有至多约0.004的介电损耗。
[0026]在某些实例中，该抗蚀剂层在约13纳米至约436纳米的光波长范围内进行图案化。
[0027]在某些实例中，该方法不移除该抗蚀剂层。
[0028]在某些实例中，该介电膜包括具有至多约4的介电常数及至多约0.004的介电损耗的至少一种聚合物。
[0029]在某些实例中，该难熔金属抗蚀剂层由包括下列的组合物制备：a)至少一种含金属的(甲基)丙烯酸盐/酯化合物；b)至少一种溶剂；及c)至少一种引发剂。
[0030]在某些实例中，该含硅抗蚀剂层由包括下列的组合物制备：a)至少一种含硅聚合物；b)至少一种溶剂；及c)至少一种光酸产生剂(PAG)。
[0031]在某些实例中，该抗蚀剂层由接触式印刷、步进式曝光机(stepper)、扫描式曝光机(scanner)、激光直接成像(LDI)或激光烧蚀来进行图案化。
具体实施方式
[0032]如本文中所定义，除非另有说明，否则所表示出的全部百分比应该理解为占组合物的总重量的重量百分比。除非另有说明，否则环境温度定义为约16至约27摄氏度(℃)间。如在本文中所使用，术语“层”及“膜”可互换地使用。
[0033]如在本文中所使用，术语“超细沟槽”或“超细孔洞”是指尺寸(例如，宽度、长度或深度)至多约2000纳米(例如，至多约1500纳米、至多约1000纳米、至多约900纳米、至多约800纳米、至多700纳米、至多约600纳米或至多约500纳米)的沟槽或孔洞。如在本文中所使用，术语“细沟槽”或“细孔洞”是指尺寸(例如，宽度、长度或深度)至多约10微米(例如，至多约9微米、至多约8微米、至多约7微米、至多约6微米、至多约5微米、至多约4微米或至多约3微米)的沟槽或孔洞。
[0034]如在本文中所使用，超低介电损耗是指至多约0.004(例如，至多约0.002、至多约0.001、至多约0.0009、至多约0.0008、至多约0.0006、至多约0.0005、至多约0.0004或至多约0.0002)的介电损耗。
[0035]本公开的某些实例描述了下列方法：
[0036]a)(例如，在半导体基板上)提供介电膜；
[0037]b)在该介电膜的顶部沉积选自于由难熔金属抗蚀剂(RMR)层及含硅抗蚀剂层所组成的群组的抗蚀剂层；
[0038]c)使用光化辐射或电子束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将导电金属沉积进沟槽或孔洞中的方法，其中，所述沟槽或孔洞被介电膜围绕，所述方法包括：a)提供介电膜；b)将选自于由难熔金属抗蚀剂层及含硅抗蚀剂层所组成的群组的抗蚀剂层沉积在所述介电膜的顶部；c)使用光化辐射或电子束或x射线来图案化所述抗蚀剂层，以形成具有沟槽或孔洞的图案；d)通过蚀刻来将所述抗蚀剂层中所产生的图案转印至下面的所述介电膜；及e)用导电金属填充所述介电膜中所产生的图案，以形成具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀剂层为难熔金属抗蚀剂层。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀剂层为含硅抗蚀剂层。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述沟槽或孔洞的尺寸至多约10微米。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述沟槽或孔洞的尺寸至多约2微米。6.如权利要求1所述的方法，还包括形成包含所述具有填充导电金属的沟槽或填充导电金属的孔洞的介电膜的多堆叠结构。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述介电膜具有至多约0.004的介电损耗。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀剂层在约13纳米至约436纳米的光波长范围内进行图案化。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法不移除所述抗蚀剂层。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述介电膜包含具有至多约4的介电常数及至多约0.004的介电损耗的至少一种聚合物。11.如权利要求2所述的方法，其中，所述难熔金属抗蚀剂层由包含下列的组合物制备：a)至少一种含金属的(甲基)丙烯酸盐/酯化合物；b)至少一种溶剂；及c)至少一种引发剂。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一种含金属的(甲基)丙烯酸盐/酯化合物具有结构I：MR
1x
R
2y
(结构I)其中每个R1各自独立地为含(甲基)丙烯酸酯的有机基团；每个R2各自独立地选自于由下列所组成的群组：烷氧根、硫醇根、烷基、芳基、羧基、β
‑
二酮酸根、环戊二烯基及侧氧基；x为1、2、3或4；y为0、1、2或3；x+y＝4；及M为Ti、Zr或Hf。13.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一种含金属的(甲基)丙烯酸盐/酯包含四(甲基)丙烯酸钛、四(甲基)丙烯酸锆、四(甲基)丙烯酸铪、三(甲基)丙烯酸丁氧化钛、二(甲基)丙烯酸二丁氧化钛、(甲基)丙烯酸三丁氧化钛、三(甲基)丙烯酸丁氧化锆、二(甲基)
丙烯酸二丁氧化锆、(甲基)丙烯酸三丁氧化锆、三(甲基)丙烯酸丁氧化铪、二(甲基)丙烯酸二丁氧化铪、(甲基)丙烯酸三丁氧化铪、四((甲基)丙烯酸羧基乙酯)钛、四((甲基)丙烯酸羧基乙酯)锆、四((甲基)丙烯酸羧基乙酯)铪、三((甲基)丙烯酸羧基乙酯)丁氧化钛、二((甲基)丙烯酸羧基乙酯)二丁氧化钛、((甲基)丙烯酸羧基乙酯)三丁氧化钛、三((甲基)丙烯酸羧基乙酯)丁氧化锆、二((甲基)丙烯酸羧基乙酯)二丁氧化锆、((甲基)丙烯酸羧基乙酯)三丁氧化锆、三((甲基)丙烯酸羧基乙酯)丁氧化铪、二((甲基)丙烯酸羧基乙酯)二丁氧化铪或((甲基)丙烯酸羧基乙酯)三丁氧化铪。14.如权利要求3所述的方法，其中，所述含硅层由包含下列的组合物制备：a)至少一种含硅聚合物；b)至少一种溶剂；及c)至少一种光酸产生剂。15.如权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀剂层由接触式印刷、步进式曝光机、扫描式曝光机、激光直接成像或激光烧蚀来进行图案化。16.如权利要求1所述的方法，其中，所述介电膜由包含至少一种介电聚合物的介电组合物制备，其中所述介电聚合物选自于由下列所组成的群组：聚酰亚胺、聚酰亚胺前体聚合物、聚苯并恶唑、聚苯并恶唑前体聚合物、聚酰胺酰亚胺、(甲基)丙烯酸酯聚合物、环氧聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚酯、聚醚、酚醛树脂、聚环烯烃、聚异戊二烯、聚酚、聚烯烃、苯并环丁烯树脂、金刚烷类化合物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、氰酸酯树脂、聚硅氧烷、其共聚物及混合物。17.一种用于将导电金属沉积进沟槽或孔洞中的方法，其中，所述沟槽或孔洞被介电膜围绕，所述方法包括：a)提供干膜，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：富士胶片电子材料美国有限公司，
类型：发明
国别省市：