[發明專利]用于后端工藝(BEOL)互連件的借助使用自底向上交聯的電介質的圖像色調反轉

有效

• 申請號: 201580080204.3
• 申請日: 2015-06-22
• 公開（公告）號: CN108012561B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: R·L·布里斯托爾;J·M·布萊克韋爾;R·胡拉尼
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/768
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;韓宏

說明了用于后端工藝(BEOL)互連件的借助使用自底向上交聯的電介質的圖像色調反轉。在示例中，一種包括金屬化層的半導體結構，包括襯底上方的層間電介質(ILD)層中的多個溝槽。預催化劑層在多個溝槽中的一個或多個溝槽(但不是全部溝槽)的側壁上。電介質材料的交聯部分在多個溝槽中的一個或多個溝槽中靠近預催化劑層。導電結構在溝槽中的剩余溝槽中。

技術領域

本發明的實施例屬于半導體結構和工藝領域，具體而言，用于后端工藝(BEOL)互連件的借助使用自底向上交聯的電介質的圖像色調反轉(tone reversal)。

背景技術

過去幾十年來，集成電路中的部件的縮放已經成為日益增長的半導體工業背后的驅動力。縮放到越來越小的部件實現了功能單元在半導體芯片的有限基板面上增大的密度。例如，縮小晶體管尺寸允許在芯片上包含增大數量的存儲器或邏輯器件，導致制造出具有增大容量的產品。然而，對于更大容量的驅策并非沒有問題。優化每一個器件的性能的必要性變得日益顯著。

集成電路通常包括導電的微電子結構，它們在本領域中稱為過孔，用以將過孔上方的金屬線或其它互連件電連接到過孔下方的金屬線或其它互連件。過孔典型地通過光刻工藝形成。有代表性地，可以將光致抗蝕劑層旋涂在電介質層上方，使光致抗蝕劑層通過經圖案化的掩模曝光于經圖案化的光化輻射，隨后可以對經曝光的層進行顯影以便在光致抗蝕劑層中形成開口。接下來，通過將光致抗蝕劑層中的開口用作蝕刻掩模，可以在電介質層中蝕刻用于過孔的開口。這個開口被稱為過孔開口。最后，可以用一種或多種金屬或其它導電材料填充過孔開口以形成過孔。

在過去，逐步減小了過孔的尺寸和間隔，預計將來過孔的尺寸和間隔會繼續逐步減小，至少對于一些類型的集成電路(例如，高級微處理器、芯片組部件、圖形芯片等)。過孔尺寸的一個量度是過孔開口的臨界尺寸。過孔間隔的一個量度是過孔間距。過孔間距表示最接近的相鄰過孔之間的中心到中心的距離。

當通過這種光刻工藝以極小的間距來圖案化極小的過孔時，會存在幾個難題，尤其是當間距約為70納米(nm)和/或更小時和/或當過孔開口的臨界尺寸約為35nm或更小時。一個此類難題是過孔與上覆互連件之間的重疊和過孔與下面的連接盤互連件(landinginterconnect)之間的重疊通常需要被控制到約四分之一過孔間距的高容限。隨著過孔間距隨著時間的推移而不斷縮小，重疊容限往往以甚至大于光刻設備所能夠保持的速度而隨之一起縮小。

另一個此類難題是過孔開口的臨界尺寸通常往往比光刻掃描儀的分辨能力更快地縮小。存在用以縮小過孔開口的臨界尺寸的縮小技術。然而，縮小量往往受到最小過孔間距的限制，并且受到縮小工藝足夠光學臨近效應修正(OPC)中性的能力的限制，而不顯著地損害線寬度粗糙度(LWR) 和/或臨界尺寸均勻性(CDU)。

又一個此類難題是光致抗蝕劑的LWR和/或CDU特性通常隨著過孔開口的臨界尺寸減小而需要改進，以便保持臨界尺寸預算的相同總體比例。但當前，大多數光致抗蝕劑的LWR和/或CDU特性的改進不如過孔開口的臨界尺寸減小得快。

另一個此類難題是極小的過孔間距通常往往低于極紫外(EUV)光刻掃描儀的分辨能力。結果，通常會使用兩個、三個或更多個不同的光刻掩模，這往往增大了成本。在某一點，如果間距繼續減小，即使用多個掩模也不可能使用EUV掃描儀為這些極小的間距打印過孔開口。

在用于制造金屬線、金屬過孔和電介質插塞的后端金屬化制造技術領域需要改進。

附圖說明

圖1示出了根據本發明的實施例的層間電介質(ILD)線和抗蝕劑線的交替圖案的傾斜視圖，其中，在抗蝕劑線中的一個抗蝕劑線中形成孔。

圖2A-2H示出了根據本發明的實施例的包括借助使用自底向上交聯的電介質的圖像色調反轉的制造過程中的橫截面圖，其中：

圖2A示出了在ILD材料中的溝槽的預圖案化之后的起始結構的橫截面圖；