通孔限定方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通孔限定方案。本發(fā)明的方法包括在第一介電層上方限定金屬圖案化層。第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，且蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方。在金屬圖案化層和第一介電層上方生長間隔層。在第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽。在第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔。
【專利說明】通孔限定方案

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體涉及集成電路，更具體地，涉及通孔限定方案。

【背景技術(shù)】
[0002]在一些生產(chǎn)工藝中，通過兩個(gè)分開的曝光工藝使用兩個(gè)不同的掩模來限定金屬線和通孔。期望更有效的且低成本的方法來限定金屬層和通孔層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種方法，包括:在第一介電層上方限定金屬圖案層，其中，第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，且蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方；在金屬圖案層和第一介電層上方生長間隔層；在第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽；以及在第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔。
[0004]該方法進(jìn)一步包括:蝕刻間隔層以與通孔寬度相匹配。
[0005]其中，使用濕蝕刻工藝。
[0006]該方法進(jìn)一步包括:蝕刻第一介電層以與通孔寬度相匹配。
[0007]該方法進(jìn)一步包括:在蝕刻第一介電層之后，去除間隔層。
[0008]其中，使用濕蝕刻工藝以去除間隔層。
[0009]該方法進(jìn)一步包括:去除金屬圖案層。
[0010]該方法進(jìn)一步包括:將金屬層填充到金屬溝槽和通路孔中。
[0011]該方法進(jìn)一步包括:實(shí)施拋光工藝以去除金屬層的一部分。
[0012]其中，使用干蝕刻工藝以形成金屬溝槽和通路孔。
[0013]其中，金屬圖案層包括光刻膠。
[0014]其中，間隔層包括SiN。
[0015]其中，通過原子層沉積(ALD)工藝生長間隔層。
[0016]此外，還提供了一種集成電路，包括:通孔，在通孔層中具有通孔寬度；以及金屬線，位于金屬層中，設(shè)置于通孔層上方，其中，金屬線具有用于第一區(qū)域的第一寬度以及用于第二區(qū)域的第二寬度，第一區(qū)域不直接位于通孔上方，第二區(qū)域直接位于通孔上方，第二寬度大于第一寬度。
[0017]其中，第一寬度大于通孔寬度。
[0018]該集成電路進(jìn)一步包括:位于通孔層和金屬層之間的蝕刻停止層。
[0019]其中，第二寬度比第一寬度大10%至50%。
[0020]其中，在直接位于通孔上方的橢圓形或圓形中，金屬線的第二寬度大于第一寬度。
[0021]此外,還提供了一種方法,包括:在第一介電層上方限定金屬圖案層，其中，第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方；在金屬圖案層和第一介電層上方生長間隔層；蝕刻間隔層以與預(yù)定的通孔寬度相匹配；蝕刻第一介電層以與通孔寬度相匹配；在蝕刻第一介電層之后，去除間隔層；在第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽；在第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔；以及去除金屬圖案層。
[0022]該方法進(jìn)一步包括:將金屬填充到金屬溝槽和通路孔中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0024]圖1A至圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的示出了示例性通孔限定方案的中間制造步驟的集成電路結(jié)構(gòu)的布局或者橫截面的頂視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0026]另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)施例中重復(fù)參考符號(hào)和/或字符。這種重復(fù)用于簡化和清楚的目的，并且其本身不表示所述多個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。此外，在本發(fā)明中，一個(gè)部件形成在、連接至和/或偶接至另一個(gè)部件上可以包括兩個(gè)部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括額外的部件可以形成在兩個(gè)部件之間使得兩個(gè)部件不直接接觸的實(shí)施例。此外，在本發(fā)明中可以使用諸如“下面的”、“上面的”、“水平的”、“垂直的”、“在….之上”、“在…上面”、“在…之下”、“在…下面”、“在…上方”、“在…下方”、“在…頂部”、“在…底部”等以及其衍生詞(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)這樣的空間關(guān)系術(shù)語，以容易地描述如本發(fā)明中一個(gè)部件與另一個(gè)部件的關(guān)系?？臻g關(guān)系術(shù)語旨在包括包含部件的器件的不同方位。
[0027]圖1A至圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的示出了示例性通孔限定方案的中間制造步驟的集成電路結(jié)構(gòu)的布局或者橫截面的頂視圖。
[0028]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性通孔限定方案的布局的頂視圖。在圖1A中，在布局中示出了金屬線200和介電層108。金屬線200在下方不具有通孔的區(qū)域中的寬度為wl，在下方具有通孔的區(qū)域中的寬度為w2。在一些實(shí)施例中，wl介于40nm至50nm的范圍內(nèi)，w2介于60nm至70nm的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，w2比wl大10%至50%。在直接位于通孔上方的橢圓形或圓形中，金屬線200的w2大于wl。
[0029]圖1B是根據(jù)一些實(shí)施例的圖1A中的示例性通孔限定方案的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。圖1B示出了沿圖1A的布局中的切線A-A’的截面圖，盡管，圖1B處于使用金屬圖案化層110的金屬圖案化限定階段，且還未形成圖1A的布局中的金屬線200。在圖1B中，示出了襯底102、介電層104和108、蝕刻停止層(或者硬掩模)106和金屬圖案化層110。
[0030]襯底102包括硅、二氧化硅、氧化鋁、藍(lán)寶石、鍺、砷化鎵(GaAs)、硅和鍺的合金、磷化銦(InP)、絕緣體上硅(SOI)或者任何其它合適的材料。襯底102可以進(jìn)一步包括額外的部件或者層來形成不同的器件和功能化的部件。
[0031]在一些實(shí)施例中，介電層104和108包括S12或者厚度介于30nm至10nm的范圍內(nèi)的任何其它合適的材料，并且介電層104和108可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)分別形成在襯底102和蝕刻停止層106的上方。在一些實(shí)施例中，蝕刻停止層106 (或者硬掩模)包括TiN、S1、SiC、SiN、S1C、S1N、SiCN、A1xNy或者厚度介于2nm至1nm的范圍內(nèi)的任何其它合適的材料，并且蝕刻停止層106可以通過CVD或者物理汽相沉積(PVD)形成在介電層104的上方。
[0032]金屬圖案化層110包括光刻膠或者通過光刻膠限定的其它材料。通過單次光刻曝光限定(圖案化)金屬圖案化層110。在一些實(shí)施例中，金屬圖案化層110的厚度介于70nm至10nm的范圍內(nèi)。位于切線A-A’之間的金屬圖案化層110具有與圖1A中金屬線200的寬度w2相同的間隔w2。在一些實(shí)施例中，w2介于60nm至70nm的范圍內(nèi)。
[0033]圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有開口區(qū)域114 (寬度為w3)的圖1A中的布局的頂視圖。圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的在間隔層112生長之后的圖1B中的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。在一些實(shí)施例中，間隔層112包括SiN或者任何其它合適的材料，并且間隔層112的厚度介于20nm至30nm的范圍內(nèi)。例如，在一些實(shí)施例中，間隔層112包括與包含S12的介電層104和106具有不同蝕刻特性的SiN，因此可以進(jìn)行選擇性蝕刻。在一些實(shí)施例中，通過原子層沉積(ALD)生長間隔層112。
[0034]間隔層112的形狀與金屬圖案化層110共形。間隔層112具有寬度《4和介于20nm至30nm的范圍內(nèi)的厚度tl。圖7中區(qū)域113具有預(yù)先設(shè)計(jì)的金屬槽121，但是在下方不具有通過間隔層112填充(或密封)的預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔。另一方面，下方具有預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔的另一區(qū)域具有形成在預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔(形成在圖7中的通路孔120中)頂部上的開口區(qū)域114，產(chǎn)生的金屬圖案化層110的間隔為w2。
[0035]圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有開口區(qū)域116 (寬度為w5)的圖1A中的布局的頂視圖。圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的在蝕刻間隔層112以形成具有間隔w5的開口 116之后的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖，其中，間隔w5與在圖7中通路孔120中形成的通孔寬度相匹配。
[0036]在這個(gè)步驟中可以使用濕蝕刻工藝。例如，可以通過熱H3PO4 (溫度介于80°C到200°C的范圍內(nèi))蝕刻間隔層112以將其從預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔區(qū)域頂部去除，并且延伸圖2B中的頂部區(qū)域114來匹配預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔寬度。在一些實(shí)施例中，寬度w5介于30nm至50nm的范圍內(nèi)。在一些其他實(shí)施例中，由于圖2B中的開口區(qū)域114的寬度w3可以適合于預(yù)先設(shè)計(jì)的通孔的寬度，因此這個(gè)步驟是可選的。
[0037]圖4A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有開口區(qū)域118的圖1A中布局的頂視圖。圖4B是根據(jù)一些實(shí)施例的在蝕刻介電層108以形成具有間隔《5的開口 118之后的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖，其中間隔w5與圖7中通路孔120中形成通孔寬度相匹配。在這個(gè)步驟中可以使用干蝕刻工藝。例如，C2F6或者CF4可以用來干蝕刻包括S12的介電層108，Cl2可以用來干蝕刻包括TiN的蝕刻停止層106 (或者硬掩模)。
[0038]圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有開口區(qū)域118的圖1A中的布局的頂視圖。圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例的在去除間隔層112之后的圖4B中的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。在這個(gè)步驟中可以使用濕蝕刻工藝。例如，可以通過溫度介于80°C到200°C的范圍內(nèi)的熱H3PO4去除間隔層112。
[0039]圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有通路孔120的圖1A中布局的頂視圖。圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例的在蝕刻介電層104和108以形成金屬溝槽122和通路孔120之后的圖5B中的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。在這個(gè)步驟中可以使用干蝕刻工藝。例如，C2F6或者CF4可以用來干蝕刻包括S12的介電層104和108。
[0040]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的在去除金屬圖案化層110之后圖6B中集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。例如，可以通過O2灰化工藝去除包括光刻膠的金屬圖案化層110。
[0041]然后，可以使用金屬填充金屬溝槽122和通路孔120以分別形成金屬線和通孔。例如，可以使用電化學(xué)鍍工藝沉積Cu。在一些實(shí)施例中，在填充金屬溝槽122和通路孔120之前，通過PVD在金屬溝槽122和通路孔120中形成厚度介于2nm至1nm的Cu晶種層。在一些實(shí)施例中，在填充金屬溝槽122和通路孔120之后實(shí)施諸如化學(xué)機(jī)械拋光的拋光工藝以去除過量的材料(例如，填充在金屬溝槽122上方的金屬的頂部)。
[0042]通過使用上文描述的方法，可以根據(jù)金屬溝槽的形狀(例如，寬度)通過使用金屬圖案化層110限定通孔。與傳統(tǒng)的雙鑲嵌工藝的兩次曝光相比，這種方法通過金屬圖案化層I1的單次光刻曝光以及使用間隔層112完成通孔的限定。因此，用于傳統(tǒng)工藝的兩個(gè)掩模圖案可以減少為一個(gè)掩模，這減少了來自多次曝光的成本和形狀(topography )影響。
[0043]根據(jù)一些實(shí)施例，一種方法包括在第一介電層上方限定金屬圖案化層。第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，且蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方。在金屬圖案化層和第一介電層上方生長間隔層。在第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽。在第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔。
[0044]根據(jù)一些實(shí)施例，一種集成電路包括在通孔層中具有通孔寬度的通孔。金屬層中的金屬線設(shè)置在通孔層上方。金屬線具有用于第一區(qū)域的第一寬度以及用于第二區(qū)域的第二寬度，其中，第一區(qū)域不直接位于通孔上方，第二區(qū)域直接位于通孔上方。第二寬度大于第一寬度。
[0045]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解本發(fā)明可具有許多實(shí)施例的變化。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所實(shí)施例的主旨和范圍的情況下，做出各種改變，替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、手段、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、手段、方法或步驟本發(fā)明可以被使用。
[0046]上述方法實(shí)施例示出了示例性的步驟，但是沒有必要按照所示順序執(zhí)行這些步驟。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的主旨和范圍，可以適當(dāng)?shù)貙?duì)這些步驟進(jìn)行添加、替換、改變順序和/或刪除。結(jié)合了不同權(quán)利要求和/或不同實(shí)施例的實(shí)施例都處在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且在閱讀完本發(fā)明之后，其對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 在第一介電層上方限定金屬圖案層，其中，所述第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，且所述蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方； 在所述金屬圖案層和所述第一介電層上方生長間隔層； 在所述第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽；以及 在所述第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:蝕刻所述間隔層以與所述通孔寬度相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用濕蝕刻工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:蝕刻所述第一介電層以與所述通孔寬度相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括:在蝕刻所述第一介電層之后，去除所述間隔層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，使用濕蝕刻工藝以去除所述間隔層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:去除所述金屬圖案層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:將金屬層填充到所述金屬溝槽和所述通路孔中。
9.一種集成電路，包括: 通孔，在通孔層中具有通孔寬度；以及 金屬線，位于金屬層中，設(shè)置于所述通孔層上方， 其中，所述金屬線具有用于第一區(qū)域的第一寬度以及用于第二區(qū)域的第二寬度，所述第一區(qū)域不直接位于所述通孔上方，所述第二區(qū)域直接位于所述通孔上方，所述第二寬度大于所述第一寬度。
10.一種方法，包括: 在第一介電層上方限定金屬圖案層，其中，所述第一介電層設(shè)置在蝕刻停止層上方，所述蝕刻停止層設(shè)置在第二介電層上方； 在所述金屬圖案層和所述第一介電層上方生長間隔層； 蝕刻所述間隔層以與預(yù)定的通孔寬度相匹配； 蝕刻所述第一介電層以與所述通孔寬度相匹配； 在蝕刻所述第一介電層之后，去除所述間隔層； 在所述第一介電層中形成具有金屬寬度的金屬溝槽； 在所述第二介電層中形成具有通孔寬度的通路孔；以及去除所述金屬圖案層。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104425368SQ201410006825
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】盧彥丞, 石志聰, 游信勝, 陳政宏, 嚴(yán)濤南 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司