【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于形成集成电路的互连结构的方法。
技术介绍
1、现代电路制造包括形成用于互连功能集成电路中的诸有源和无源器件的电互连结构的工艺。互连结构可包括形成在半导体基板上的一个或多个互连层或级。互连层包括布置在绝缘材料层中的水平金属路径或线路。不同互连层的金属线可通过垂直延伸穿过绝缘层的金属通路来互连。
2、在常规电路制造中，互连层可以在本领域中被称为“双镶嵌工艺”的工艺中形成。根据这一办法，水平地延伸的沟槽在绝缘层中被蚀刻。此外，垂直地延伸的通孔被形成在绝缘层中。此后，用金属同时填充沟槽和通孔，以在沟槽中形成线路并在通孔中形成通路。
3、最近，提出了一种可称为“半镶嵌工艺”的替代办法，其中金属线改为被直接蚀刻在金属层中。用于连接相继互连层的通路的通孔以单镶嵌方式被图案化在介电层中，然后用金属过度填充以使得金属层被形成在介电层上。然后对该金属层进行掩模和蚀刻以形成金属线。
技术实现思路
1、虽然半镶嵌流程消除了对金属层的化学机械抛光(cmp)的需要(这通常形成双镶嵌工艺的一部分)，但涉及两个分开的光刻和蚀刻工艺步骤(“光刻-蚀刻”)，一个用于通孔图案化而另一个用于直接金属层蚀刻。因此，仍然存在用于形成互连结构的更高效工艺的空间。
2、鉴于以上内容，目的是提供一种用于形成集成电路的互连结构的方法，该方法使得能够以高效且可靠的方式形成水平金属线和垂直金属通路(即金属柱)。可从下文中理解其他目的或另外一些目的。
3、根据本专利技术构思
4、在基板上形成金属层；
5、在金属层上形成硬掩模层；
6、在硬掩模层上形成第一抗蚀剂材料的第一抗蚀剂层，并在第一光刻过程中将第一抗蚀剂层图案化以限定第一抗蚀剂图案；
7、在第一抗蚀剂图案上形成不同于第一抗蚀剂材料的第二抗蚀剂材料的第二抗蚀剂层，并在第二光刻过程中将第二抗蚀剂层图案化以限定沿第一方向平行延伸的抗蚀剂线的第二抗蚀剂图案，其中第一抗蚀剂图案的至少一部分与第二抗蚀剂图案交叠；
8、使用第二抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来将硬掩模层图案化，以在第二抗蚀剂图案下方限定硬掩模线图案，并随后将金属层图案化来在硬掩模线图案下方限定金属线图案；
9、去除第二抗蚀剂图案并随后使用第一抗蚀剂图案的所述至少一部分作为蚀刻掩模来对硬掩模线图案进行图案化，以在金属线图案上方限定硬掩模柱图案；以及
10、根据硬掩模柱图案来形成金属柱图案。
11、该方法方面使得能够使用第一和第二抗蚀剂图案来形成金属线图案和金属柱/通路图案。类似于上面讨论的常规半镶嵌工艺，金属线根据本方法被蚀刻在金属层中(“直接金属蚀刻”，dme)。然而相反，并非在dme之前通过填充在绝缘层中图案化的通孔来形成通路，而是根据本方法，金属柱可以使用用第一和第二抗蚀剂图案来限定的硬掩模柱图案来被形成在金属线的顶部上。与常规半镶嵌工艺的“光刻-蚀刻-光刻-蚀刻”序列相比，本方法因此实现了“光刻-光刻-蚀刻”工艺。
12、该方法通过使用双抗蚀剂层来实现，即由不同的抗蚀剂材料形成的第一和第二抗蚀剂层。因此，第一和第二抗蚀剂层以及相应的抗蚀剂图案可以相对于彼此被选择性地加工(例如光刻图案化和蚀刻)。具体而言，第二抗蚀剂图案可以被用作第一抗蚀剂图案的蚀刻掩模，使得第一抗蚀剂图案的没有与第二抗蚀剂图案交叠的部分(“非交叠的第一抗蚀剂图案部分”)可相对于第二抗蚀剂图案被选择性地去除。反过来，可以相对于第一抗蚀剂图案来选择性地去除第二抗蚀剂图案。
13、金属柱图案是根据硬掩模柱图案形成的，即使用硬掩模柱图案。由于硬掩模柱图案是由第一抗蚀剂图案的与第二抗蚀剂图案的抗蚀剂线交叠的部分来限定的，所以该图案的金属柱可以与金属线图案的金属线自对准。用于形成金属柱图案的不同办法是可能的，既有金属线回蚀(使用硬掩模柱图案作为蚀刻掩模)，也有镶嵌型办法(在色调反转办法中使用硬掩模柱图案来填充形成在绝缘层中的柱/通孔)。
14、如本文所使用的，术语“线”(例如，在“抗蚀剂线”和“金属线”中)是指具有沿着基板(例如，沿着第一方向)取向的纵向尺寸的细长特征(例如，抗蚀剂材料或金属的细长特征)。
15、诸如“上方”、“下方”、“垂直”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“堆叠在……顶部上”之类的术语在此被理解成表示在基板的参照系内的位置或取向。具体而言，这些术语可以被理解成沿着基板的法线方向的位置或取向。相应地，诸如“水平”和“横向”等术语应理解成平行于基板的位置或取向，即平行于基板的上表面或主延伸平面。
16、在一些实施例中，第一抗蚀剂材料可以是含金属的抗蚀剂材料，而第二抗蚀剂材料可以是有机抗蚀剂材料，或者反之。抗蚀剂材料的这种组合有利于以有利的选择性程度来进行单独加工。有机抗蚀剂材料尤其可以是化学放大抗蚀剂材料。有利地，第一抗蚀剂材料可以是含金属的抗蚀剂材料，而第二抗蚀剂材料是有机抗蚀剂材料。第二抗蚀剂层可被形成为具有比第一抗蚀剂层更大的厚度。
17、在一些实施例中，第一抗蚀剂图案的仅一部分与第二抗蚀剂图案交叠。与金属柱图案的金属柱相比，这允许第一抗蚀剂图案以经放松的水平尺寸(如在平行于基板的水平面中所见)被图案化，因为金属柱可以被限定在第二抗蚀剂图案形成的位置处，该位置限定与第一抗蚀剂图案交叠。
18、在一些实施例中，该方法还可包括使用第二抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来图案化第一抗蚀剂图案。该方法可以相应地包括使用第二抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来图案化第一抗蚀剂图案和硬掩模层。因此，可以在继续图案化金属层之前去除第一抗蚀剂图案的非交叠部分。
19、在一些实施例中，第一抗蚀剂图案可以包括抗蚀剂柱的图案，并且其中第二抗蚀剂层可以被图案化以使得每个抗蚀剂柱的至少一部分与第二抗蚀剂图案的抗蚀剂线交叠。
20、因此，用于限定金属柱的位置的抗蚀剂柱的图案可被形成，并且随后与第二抗蚀剂图案的抗蚀线交叠。第一抗蚀剂图案的抗蚀剂柱可以与第二抗蚀剂图案的抗蚀剂线完全交叠。或者，第一抗蚀剂图案的抗蚀剂柱可以与第二抗蚀剂图案的抗蚀剂线仅部分地交叠。根据以上讨论，在继续图案化硬掩模和金属层之前，抗蚀剂柱的非交叠部分随后可被去除。这允许第一抗蚀剂层被图案化以限定与金属柱图案的最终金属柱相比具有经放松的水平尺寸的抗蚀剂柱。
21、在一些实施例中，第一抗蚀剂图案可以包括沿着横向于第一方向的第二方向平行延伸的抗蚀剂条的图案，并且其中第二抗蚀剂层可以被图案化以使得第一抗蚀剂图案的每个相应的抗蚀剂条与第二抗蚀剂图案的至少两个抗蚀剂线交叠。
22、相应地，第一抗蚀剂图案的仅一部分与第二抗蚀剂图案交叠。更具体而言，每个抗蚀剂条可以与第二抗蚀剂图案的至少两个平行抗蚀剂线交叠。因此，当沿着第二方向观察时，金属柱可以彼此对准。这使得能够在沿着金属线图案的一对平行金属线的相同水平位置处形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于形成用于集成电路的互连结构的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(132，1132)的仅一部分与所述第二抗蚀剂图案(142，1142)交叠。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括使用所述第二抗蚀剂图案(142)作为蚀刻掩模来图案化所述第一抗蚀剂图案(1132)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(132)包括抗蚀剂柱(132’)的图案，并且其中所述第二抗蚀剂层(140)被图案化以使得每个抗蚀剂柱(132’)的至少一部分与所述第二抗蚀剂图案(142)的抗蚀剂线(142’)交叠。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(1132)包括沿横向于所述第一方向的第二方向平行延伸的抗蚀剂条(1132’)的图案，并且其中所述第二抗蚀剂层(140)被图案化以使得所述第一抗蚀剂图案(1132)的每个相应的抗蚀剂条(1132’)与所述第二抗蚀剂图案(1142)的至少两个抗蚀剂线(1142’)交叠。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括形成包围所述金属线图案(1112)和所述硬掩模柱图案(1124)的绝缘层(150)，并且其中形成所述金属柱图案(2116)包括去除所述硬掩模柱图案(1114)以在所述绝缘层(150)中形成柱开口(152)，并在所述柱开口(152)中沉积第二金属层(2110)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括用所述绝缘层(150)包围所述第一抗蚀剂图案(1134)的所述至少一部分，并且去除所述硬掩模柱图案(1124)和所述第一抗蚀剂图案(113)的所述至少一部分这两者以在所述绝缘层(150)中形成所述柱开口(152)。
9.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二子图案(3132b)是抗蚀剂柱(3132b’)的图案，或者是沿横向于所述第一方向的第二方向平行延伸的抗蚀剂条的图案。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂材料是含金属的抗蚀剂材料，并且所述第二抗蚀剂材料是有机抗蚀剂材料，或者反之。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述有机抗蚀剂材料是化学放大抗蚀剂材料。
13.根据权利要求11或12中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂材料是含金属的抗蚀剂材料，并且所述第二抗蚀剂材料是有机抗蚀剂材料。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二抗蚀剂层(140)被形成为具有比所述第一抗蚀剂层(130)更大的厚度。
...【技术特征摘要】
1.一种用于形成用于集成电路的互连结构的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(132，1132)的仅一部分与所述第二抗蚀剂图案(142，1142)交叠。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括使用所述第二抗蚀剂图案(142)作为蚀刻掩模来图案化所述第一抗蚀剂图案(1132)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(132)包括抗蚀剂柱(132’)的图案，并且其中所述第二抗蚀剂层(140)被图案化以使得每个抗蚀剂柱(132’)的至少一部分与所述第二抗蚀剂图案(142)的抗蚀剂线(142’)交叠。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一抗蚀剂图案(1132)包括沿横向于所述第一方向的第二方向平行延伸的抗蚀剂条(1132’)的图案，并且其中所述第二抗蚀剂层(140)被图案化以使得所述第一抗蚀剂图案(1132)的每个相应的抗蚀剂条(1132’)与所述第二抗蚀剂图案(1142)的至少两个抗蚀剂线(1142’)交叠。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，形成所述金属柱图案(116，1116)包括使用所述第一抗蚀剂图案(132，1132)的所述至少一部分和/或所述硬掩模柱图案(124，1124)作为蚀刻掩模来部分地回蚀所述金属线图案(112，1112)。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括形成包围...
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