一种后段金属线的图形化方法技术

一种后段金属线的图形化方法，形成硬掩膜薄膜堆叠结构，该硬掩膜薄膜堆叠结构从下到上依次包括ULK Cap层、第一、第二层和第三薄膜层；在第三薄膜层形成金属线第二道图形CB的阻断BB；在第二薄膜层上形成金属线第一道图形CA的阻断BA；在金属线第一道图形阻断BA、金属线第二道图形的阻断BB的阻断沟道中和金属线第一道图形CA侧壁形成隔绝；对金属线第二道图形CB进行光刻和刻蚀，刻穿第三薄膜层，停止在第二薄膜层；以阻断材料TiO层和第三薄膜层作为硬掩模，刻蚀第二薄膜层和第一薄膜层，把金属线第一道图形CA、金属线第二道图形CB、金属线第一道图形阻断BA和金属线第二道图形阻断BB的图形信息传递到第一薄膜层，作为最终的硬掩模，对ULK Cap层进行刻蚀。Cap层进行刻蚀。Cap层进行刻蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种后段金属线的图形化方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路工艺
，特别是涉及一种后段金属线的图形化方法。

技术介绍

[0002]在先进节点的线后道工序(Back end of line，BEOL)金属互联工艺中，现有技术中的线段对接金属线第一道图形阻断(BA)通常采用沉积/刻蚀/图形化/刻蚀(dep/etch back/photo/etch)的方法。例如，在PCT申请号为WO 2017171715A1的技术方案中，线后道工序(BEOL)互连制造的具有增加的重叠余量的间距分割图案形成，为方便说明起见，把WO2017171715A1的附图1A
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1J总集成在图1中作为示例性说明，具体的描述请参考该PCT文件的说明书部分。
[0003]请重点参阅图1中的FIG.1H和FIG.1I，如图FIG.1H所示，形成标号134的金属线第一道图形阻断(BA)的工艺步骤为膜沉积和刻蚀(film dep and etch back)，如图FIG.1I所示，形成标号134的金属线第二道图形阻断BB的工艺步骤为对FIG.1H中的结果图形进行膜沉积和刻蚀(BA Photo and etch)，而金属线第二道图形阻断BB是通过间隔合并(spacer merge)的方法形成，即在图1中FIG.1E，形成标号124的间隔部分通过FIG.1F间隔沉积(spacer dep)and FIG.1G间隔刻蚀(spacer etch)等步骤形成金属线第二道图形阻断BB 130。
[0004]然而，上述现有技术制作的金属线第二道图形阻断BB和金属线第一道图形阻断BA是通过两种不同的方法分两段工艺，过程复杂，而且刻蚀(etch back)的高度较难控制，实际工艺上较难实现。此外，该现有技术的金属线第一道图形CA和金属线第二道图形CB的金属线是通过两次填充和平坦化研磨(CMP)工艺或刻蚀(Etch back)来实现的，过程较为繁琐复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种后段金属线的图形化方法，其在简化工艺流程的同时，可以形成金属线较小的头对头距离，增加工艺的兼容性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种后段金属线的图形化方法，其包括：
[0008]步骤S1：形成硬掩膜薄膜堆叠结构，所述硬掩膜薄膜堆叠结构从下到上依次包括ULK Cap层、第一薄膜层、第二薄膜层和第三薄膜层；对所述硬掩膜薄膜堆叠结构进行光刻和刻蚀的图形化工艺，在第三薄膜层形成金属线第一道图形CA；
[0009]步骤S2：通过进行光刻和刻蚀的图形化工艺，在所述第三薄膜层形成金属线第二道图形CB的阻断BB，即在所述第三薄膜层上的金属线第一道图形CA之间形成通道；
[0010]步骤S3：通过光刻和刻蚀的图形化工艺，保持对第三层薄膜的高选择比，刻穿所述第二薄膜层，停止在第一薄膜层，在所述第二薄膜层上形成金属线第一道图形CA的阻断BA；
其中，所述高选择比为对所述第三薄膜层进行低速率刻蚀，第二薄膜层采用高速率刻蚀；
[0011]步骤S4：在所述金属线第一道图形阻断BA和所述金属线第二道图形的阻断BB表面沉积阻断材料TiO层和刻蚀，在所述金属线第一道图形阻断BA、所述金属线第二道图形的阻断BB的阻断沟道中和所述金属线第一道图形CA侧壁形成隔绝；
[0012]步骤S5：对金属线第二道图形CB进行光刻和刻蚀，刻穿所述第三薄膜层，停止在第二薄膜层；其中，所述CA侧壁作为金属线第二道图形CB的自对准刻蚀的限位结构，填在所述金属线第二道图形的阻断BB沟槽的合并间隔层作为金属线第二道图形CB的阻断；
[0013]步骤S6：以所述阻断材料TiO层和所述第三薄膜层作为硬掩模，刻蚀所述第二薄膜层和所述第一薄膜层，把所述金属线第一道图形CA、所述金属线第二道图形CB、所述金属线第一道图形阻断BA和所述金属线第二道图形阻断BB的图形信息传递到所述第一薄膜层，作为最终的硬掩模，对所述ULK Cap层进行刻蚀。
[0014]进一步地，在所述步骤S1中的第一薄膜层的厚度为所述第二薄膜层的厚度为所述第三薄膜层的厚度为
[0015]进一步地，在所述步骤S1中的金属线第一道图形CA的光刻和刻蚀工艺中，节距位于84～76nm之间，所述金属线第一道图形CA的关键尺寸CD位于49～54nm之间。
[0016]进一步地，在所述步骤S2中的光刻和刻蚀形成所述金属线第二道图形的阻断BB，所述金属线第二道图形CB的阻断BB关键尺寸CD控制在22nm以内。
[0017]进一步地，在步骤S3中形成金属线第一道图形阻断BA的工艺中，是采用自对准刻蚀形成垂直于所述金属线第一道图形CA方向的所述金属线第一道图形阻断BA。
[0018]进一步地，在步骤S3中，所述金属线第一道图形阻断BA的关键尺寸CD控制在22nm以内。
[0019]进一步地，在步骤S4的工艺中，所述金属线第一道图形阻断BA和金属线第二道图形阻断BB的关键尺寸CD控制在侧壁厚度的两倍以内。
[0020]进一步地，所述第一薄膜层包括氮化钛TiN层或氧化钛TiO层，所述第三薄膜层包括A
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Si层或Poly层，所述第二薄膜层包括四乙氧基硅烷层、SiO层、SiOC层、SiCN层、SiN层、SiON层或SiC层；
[0021]从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的一种后段金属线的图形化方法(其是一种可以应用于节距42纳米及以下的后段金属线的图形化方法)，该技术方案通过在不同掩模层上形成第一道图形的阻断BA和第二道图形的阻断BB的阻断沟道，以及通过一次侧壁(spacer)生长形成，生长的侧壁作为第二道金属线图形刻蚀的自对准结构外，同时成长在阻断沟道里面的侧壁的形成阻断结构，工艺流程简化的同时可以形成金属线较小的头对头距离，增加工艺的兼容性。
附图说明
[0022]图1所示为现有技术中后段金属线的图形化方法的流程图
[0023]图2所示为本专利技术一种后段金属线的图形化方法的流程图
[0024]图3所示为本专利技术一较佳实施例中金属线第一道图形CA的形成过程的示意图
[0025]图4所示为本专利技术一较佳实施例中金属线第二道图形阻断BB的形成过程的示意图
[0026]图5所示为本专利技术一较佳实施例中金属线第一道图形阻断BA的形成过程的示意图
[0027]图6所示为本专利技术一较佳实施例中侧壁(Spacer)的沉积和刻蚀的过程示意图
[0028]图7所示为本专利技术一较佳实施例中金属线第二道图形CA的光刻和刻蚀过程的示意图
[0029]图8所示为本专利技术一较佳实施例中图形转移过程的刻蚀示意图(其中，a表示图形转移的过程；b表示图形转移之后第一薄膜层硬掩模上的图形)
具体实施方式
[0030]下面结合附图1
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8，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0031]本专利技术提供的后段金属线的图形化方法(应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种后段金属线的图形化方法，其特征在于，包括；步骤S1：形成硬掩膜薄膜堆叠结构，所述硬掩膜薄膜堆叠结构从下到上依次包括ULK Cap层、第一薄膜层、第二薄膜层和第三薄膜层；对所述硬掩膜薄膜堆叠结构进行光刻和刻蚀的图形化工艺，在第三薄膜层形成金属线第一道图形CA；步骤S2：通过光刻和刻蚀的图形化工艺，在所述第三薄膜层形成金属线第二道图形CB的阻断BB，即在所述第三薄膜层上的金属线第一道图形CA之间形成通道；步骤S3：通过光刻和刻蚀的图形化工艺，保持对第三层薄膜的高选择比，刻穿所述第二薄膜层，停止在第一薄膜层，在所述第二薄膜层上形成金属线第一道图形CA的阻断BA；其中，所述高选择比为对所述第三薄膜层进行低速率刻蚀，第二薄膜层采用高速率刻蚀；步骤S4：在所述金属线第一道图形阻断BA和所述金属线第二道图形的阻断BB表面沉积阻断材料TiO层和刻蚀，在所述金属线第一道图形阻断BA、所述金属线第二道图形的阻断BB的阻断沟道中和所述金属线第一道图形CA侧壁形成隔绝；步骤S5：对金属线第二道图形CB进行光刻和刻蚀，刻穿所述第三薄膜层，停止在第二薄膜层；其中，所述CA侧壁作为金属线第二道图形CB的自对准刻蚀的限位结构，填在所述金属线第二道图形的阻断BB沟槽的合并间隔层作为金属线第二道图形CB的阻断；步骤S6：以所述阻断材料TiO层和所述第三薄膜层作为硬掩模，刻蚀所述第二薄膜层和所述第一薄膜层，把所述金属线第一道图形CA、所述金属线第二道图形CB、所述金属线第一道图形阻断BA和所述金属线第二道图形阻断BB的图形信息传递到所述第一薄膜层，作为最终的硬掩模，对所述ULK Cap层进行刻蚀。2.如权利要求1所述的一种后段金属线的图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，杨渝书，耿金鹏，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：