[發明專利]將自組裝納米結構圖案化及形成多孔電介質的方法

無效

• 申請號: 200810128529.6
• 申請日: 2008-06-19
• 公開（公告）號: CN101335190A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 陳光榮;李偉健;楊海寧
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/02;H01L21/311;H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明主要涉及集成電路(IC)芯片制造，且更具體而言，涉及將用于形成多孔電介質的自組裝納米結構圖案化的方法及形成該多孔電介質的方法。

背景技術

在集成電路(IC)芯片制造工業中，后段工藝(BEOL)互連已是改進的目標以使電路延遲最小化。一種減少電路延遲的方法是從常規的二氧化硅(SiO₂)電介質(介電常數(k)約為3.9)轉變為致密低-k材料(k＜3.0)，例如氫化碳氧化硅(SiCOH)。對于進一步的性能改進，需要減少更多的寄生電容(例如，k＜2.5)以用于高速電路。

降低寄生電容可用新的多孔低-k電介質，例如自組裝納米結構實現。然而，與較致密的電介質相比，大多數多孔材料具有相對弱的機械性能。用其它方法進行多孔低-k電介質的集成也提出了挑戰。例如，常規的化學機械拋光(CMP)通常用于使材料平坦化。然而，CMP相對于拋光多孔低-k電介質存在許多困難。在另一例子中，常規的擴散阻擋層的物理氣相沉積(PVD)不能充分地填滿孔并覆蓋多孔電介質的表面。

一種解決以上問題的方法是以物理方式將自組裝納米結構從層間介電(ILD)層移除。如圖1-3中所示，通常，將由聚苯乙烯(PS)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)組成的共聚物混合物10涂覆到表面12上，例如在硬掩模14上，硬掩模14在硅基板18上的介電下層16(例如，旋涂(spin-on)有機聚合物)上。如圖2中所示，退火引起該嵌段組分的微相分離，導致PS嵌段聚合物20重排以形成散布有PMMA柱22的矩形圖案。然后通過濕法或干法蝕刻選擇性地除去PMMA柱22，這也使硬掩模14圖案化，硬掩模14隨后用于形成多孔電介質24(圖6-7)。如圖3中所示，區域26可通過在PS20和PMMA22之上的常規的經圖案化的光刻膠28進行保護而免于被移除。不幸的是，如圖4-5中所示，在從PS20除去PMMA22的等離子體工藝中(圖6-7)，光刻膠28沉積回到PS20之上，妨礙PMMA22的移除和/或填充孔30。圖5顯示圖4的頂視圖。因此，如圖6-7中所示，硬掩模14中的圖案以及由此的多孔電介質24會是不均勻的，這降低了性能改進的程度。

發明內容

公開了將自組裝納米結構圖案化及形成多孔電介質的方法。一方面，該方法包括在下層(underlying?layer)上提供硬掩模；用光刻膠在該硬掩模上預限定待在圖案化過程中進行保護的區域；在該硬掩模及該光刻膠上形成共聚物層；由該共聚物形成自組裝納米結構；以及蝕刻以將該自組裝納米結構圖案化。

本發明的第一個方面提供一種將使用共聚物形成的自組裝納米結構圖案化的方法，該方法包括：在下層上提供硬掩模；用光刻膠在該硬掩模上預限定待在該圖案化過程中進行保護的區域；在該硬掩模及該光刻膠上形成共聚物層；由該共聚物形成自組裝納米結構；以及蝕刻以將該自組裝納米結構圖案化。

本發明的第二個方面提供一種形成多孔介電層的方法，該方法包括：在下面的介電層上提供硬掩模；用光刻膠在該硬掩模上預限定待在圖案化過程中進行保護的區域；在該硬掩模及該光刻膠上形成自組裝二嵌段共聚物層；由該自組裝二嵌段共聚物形成自組裝納米結構；蝕刻以將該自組裝納米結構圖案化并將該硬掩模圖案化；除去該自組裝納米結構及該光刻膠；以及使用該硬掩模進行蝕刻以將下面的介電層圖案化。該光刻膠包括經交聯的材料。

本發明的第三個方面提供一種形成多孔介電層的方法，該方法包括：在下面的介電層上提供硬掩模；用光刻膠在該硬掩模上預限定待在圖案化過程中進行保護的區域；在該硬掩模及該光刻膠上形成自組裝二嵌段共聚物層，該光刻膠不溶于該二嵌段共聚物；退火以引起該自組裝二嵌段共聚物的微相分離以形成自組裝納米結構；蝕刻以將該自組裝納米結構圖案化和將該硬掩模圖案化；除去該自組裝納米結構及該光刻膠；以及使用該硬掩模進行蝕刻以將下面的介電層圖案化。

本發明的說明性方面意在解決本文中所描述的問題和/或其它未討論的問題。

附圖說明

結合描繪本發明的各種實施方式的附圖，從以下對本發明的各方面的詳細描述，本發明的這些和其它特征將更易理解，其中：

圖1-7顯示常規的圖案化和多孔電介質形成方法。

圖8-15顯示根據本發明的將自組裝納米結構圖案化和形成多孔電介質的方法的實施方式。

應注意，本發明的附圖不是按比例的。附圖僅意在描繪本發明的典型方面，并且因此不應被認為是限制本發明的范圍。在附圖中，各附圖之間的相同的附圖標記表示相同的要素。

具體實施方式