形成双重镶嵌图案的方法技术

本发明专利技术公开一种形成双重镶嵌图案的方法，包括：制备含有硅树脂作为主剂的多功能硬掩模组成物；在硬接线层上方形成包括自对准接触绝缘膜、第一介电膜、蚀刻阻障膜、以及第二介电膜的沉积结构；蚀刻所述沉积结构至露出所述硬接线层，从而形成导通孔；在所述第二介电膜上方以及所述导通孔内形成所述多功能硬掩模组成物，以形成多功能硬掩模膜；蚀刻所获得的结构以露出所述第一介电膜的一部分，从而形成宽度比所述导通孔更大的沟槽；以及移除所述多功能硬掩模膜。

【技术实现步骤摘要】

总的来说，本专利技术涉及半导体加工。更具体地说，本专利技术涉及 一种。
技术介绍
随着半导体工业开发超大规模集成电路(ULSI)器件，器件縮小 到亚半微米尺寸，这增大了电路密度，从而造成阻容(RC)延迟和铜反 应性离子蚀刻(RIE)。在形成具有縮小尺寸的器件的位线图案的工序 中，图案可能会桥接或崩塌。为了避免图案的桥接和/或崩塌并且改善器件的布局，已经发展 了双重镶嵌工序。当因为器件尺寸减小而不可能以传统的蚀刻技术图 案化金属材料时，或者在深接触蚀刻工序中填充低介电材料以形成传 统的金属线不容易实现时，可以使用双重镶嵌工序。借助于双重镶嵌工序，可以形成接触线结构。接触线结构可以 包括铝金属线和氧化膜。作为选择，接触线结构可以包括铜金属线和 低介电常数(低k)材料，用以减少LSI工序中的RC延迟。可以在蚀刻工序中使用含有绝缘膜和非晶碳层的沉积结构来形 成用于较小尺寸半导体器件的低于80nm的图案，而非使用含有多晶 硅、钨、氮化膜和氧化膜的沉积结构作为硬掩模。该沉积结构确保对 较低层的蚀刻选择性，并且具有比光阻和抗反射膜更高的蚀刻速度。然而，使用绝缘膜/非晶碳层的工序较为复杂。此外，因为涉及 化学气相沉积(CVD)工序，制造成本较高。近年来，发展了作为有机抗反射膜和硬掩模膜的多功能硬掩模 膜以简化工序。
技术实现思路
本专利技术的各种实施例旨在提供一种。在一方面，提供一种形成包含导通孔图案的双重镶嵌图案的方 法，该方法包括以含有大量硅分子的多功能硬掩模组成物填充导通接 触孔，从而简化形成金属线的工序。根据一个实施例， 一种包括制备含 有硅树脂作为主剂(基础树脂)的多功能硬掩模组成物，其中以树脂 的总重量为基础，所述硅树脂包含20到45wt。/。的硅分子；在硬接线 层上方形成包括自对准接触绝缘膜、第一介电膜、蚀刻阻障膜、以及 第二介电膜的沉积结构；蚀刻所述沉积结构至露出所述硬接线层，以 形成导通孔；将所述多功能硬掩模组成物涂覆在所述第二介电膜上方 以及所述导通孔内，以形成多功能硬掩模膜；利用光阻图案作为蚀刻 掩模来蚀刻所获得的结构以露出所述第一介电膜的一部分，从而形成 宽度比所述导通孔更大的沟槽；以及移除所述多功能硬掩模膜。所述方法还包括在移除所述多功能硬掩模膜之后，通过随后 的工序在所述沟槽中填充金属材料以形成金属线。附图说明图la至ld是示出一种形成包括沟槽图案的双重镶嵌图案的方 法的横截面图。图2a至2d是示出一种形成包括导通孔图案的双重镶嵌图案的 方法的横截面图。图3a至3f是示出一种形成包括导通孔图案的双重镶嵌图案的方 法的横截面图。图4a至4e是示出根据本专利技术一个实施例的一种形成双重镶嵌 图案的方法的横截面图。图5a和5b是示出所获得的多功能硬掩模膜的扫描式电子显微 镜(SEM)照片。图6a至6d是示出具有多功能硬掩模膜的基板的反射率仿真曲线图。具体实施例方式双重镶嵌工序可以包括取决于通过蚀刻工序获得的结构，形 成包括沟槽图案或导通孔图案的双重镶嵌图案。图la至Id是示出一种形成包括沟槽图案的双重镶嵌图案的方法的横截面图。该方法包括在硬接线层1上方形成自对准接触(SAC)绝缘膜3， 在SAC绝缘膜3上方形成第一低介电膜5，在第一低介电膜5上方 形成氮化膜7，在氮化膜7上方形成第二低介电膜9。该方法还包括 蚀刻工序，在氮化膜7和第二低介电膜9上进行该蚀刻工序，以露出 第一低介电膜5的一部分，从而形成沟槽IO(见图la)。在第二低介 电膜9和第一低介电膜5的露出部分上形成抗反射膜11，将光阻膜 13形成于抗反射膜11上并填充至沟槽10中，使抗反射膜11的一部 分在沟槽10中露出。抗反射膜11的露出部分的面积比第一低介电膜 5的先前露出的部分的面积更小。另外，在所获得的结构上进行蚀刻 工序以露出硬接线层1的一部分，从而形成宽度比沟槽10的宽度更 小的导通孔14(见图lb和lc)。移除抗反射膜11和光阻膜13，并且 在该结构上形成金属材料15以形成金属线(见图ld)。为了获得更低的k(介电常数)值，第一低介电膜5和第二低介电 膜9可以包括蚀刻速度比传统介电膜的蚀刻速度高的多孔介电材料。 结果，因为多孔介电材料的蚀刻速度比填充于沟槽10中的光阻膜13 的光阻材料的蚀刻速度高，所以多孔介电材料可能会不稳定。图2a至2d是示出一种形成包括导通孔图案的双重镶嵌图案的 方法的横截面图。该方法包括在硬接线层21上方形成SAC绝缘膜23，在SAC 绝缘膜23上方形成第一低介电膜25，在第一低介电膜25上方形成 氮化膜27，以及在氮化膜27上方形成第二低介电膜29。该方法还包 括蚀刻工序，对SAC绝缘膜23、第一低介电膜25、氮化膜27和第 二低介电膜29进行该蚀刻工序，以露出硬接线层21的一部分，从 而形成导通孔30(见图2a)。在包括导通孔30的第二介电膜29上方 形成抗反射膜(未显示)。在抗反射膜上方形成光阻图案31(见图2b)。利用光阻图案31作为蚀刻掩模来蚀刻所获得的结构以露出第一低介电膜25的一部分，从而形成沟槽33(见图2c)。在所获得的结构上进 行清洗工序以移除抗反射膜和光阻图案31。在所获得的结构上形成 金属材料35，以形成位于沟槽33和导通孔30中的金属线(见图2d)。因为在上述方法中使用的光阻图案31的光阻材料具有较低的蚀 刻选择性，所以随后形成沟槽的蚀刻工序是不稳定的。图3a至3f是示出一种的横截面图，该 方法包括采用普通间隙填充材料填充导通接触孔。该方法包括在硬接线层41上方形成SAC绝缘膜43，在SAC 绝缘膜43上方形成第一低介电膜45，在第一低介电膜45上方形成 氮化膜47,以及在氮化膜47上方形成第二低介电膜49。蚀刻SAC 绝缘膜43、第一低介电膜45、氮化膜47和第二低介电膜49，以露 出硬接线层41，从而形成导通孔50(见图3a)。在第二低介电膜49上 方以及在导通孔50中形成间隙填充材料51(见图3b)。在所获得的结 构上进行平面化工序，以露出第二低介电膜49和间隙填充材料51(见 图3c)。在露出的第二低介电膜49和间隙填充材料51上形成抗反射 膜53，并且在抗反射膜53上形成光阻图案55(见图3d)。利用光阻图 案55作为蚀刻掩模在所获得的结构上进行蚀刻工序，以露出第一低 介电膜45，从而形成宽度比导通孔50的宽度更大的沟槽56(见图3e)。 在所获得的结构上进行清洗工序，以移除抗反射膜53和光阻图案55。 并且在所获得的结构上形成金属材料57以形成金属线(见图3f)。因为间隙填充材料51不能像传统的抗反射膜那样控制基板的反 射率，所以上述方法包括形成抗反射膜。结果，该工序是复杂的。在本专利技术的具体实施例中，多功能硬掩模组成物包含如下主要成分i)以组成物的总重量为基础含量范围为约30到70重量份的硅 树脂；以及ii)剩余的有机溶剂。该组成物可选地进一步包含iii)以 化学式1或2(如下)表示的化合物；和/或iv)热酸产生剂或光酸产生 剂。<formula>formula see original document page 12</formula>[化学式2]<formula>formula see original document pa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成双重镶嵌图案的方法，所述方法包括：制备含有硅树脂作为主剂的多功能硬掩模组成物，其中，以树脂的总重量为基础，所述硅树脂包含约２０到４５ｗｔ％的硅分子；通过依次在硬接线层上方形成自对准接触（ＳＡＣ）绝缘膜、第一介电膜、蚀 刻阻障膜、以及第二介电膜来形成沉积结构；蚀刻所述沉积结构至露出所述硬接线层，从而形成导通孔；将所述多功能硬掩模组成物涂覆在所述第二介电膜上方以及所述导通孔内，以形成多功能硬掩模膜；利用光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻所获得 的结构，以露出所述第一介电膜的一部分，从而形成宽度比所述导通孔更大的沟槽。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-21 10-2006-01320451. 一种形成双重镶嵌图案的方法，所述方法包括制备含有硅树脂作为主剂的多功能硬掩模组成物，其中，以树脂的总重量为基础，所述硅树脂包含约20到45wt％的硅分子；通过依次在硬接线层上方形成自对准接触(SAC)绝缘膜、第一介电膜、蚀刻阻障膜、以及第二介电膜来形成沉积结构；蚀刻所述沉积结构至露出所述硬接线层，从而形成导通孔；将所述多功能硬掩模组成物涂覆在所述第二介电膜上方以及所述导通孔内，以形成多功能硬掩模膜；利用光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻所获得的结构，以露出所述第一介电膜的一部分，从而形成宽度比所述导通孔更大的沟槽。2. 根据权利要求1所述的方法，还包括 移除所述多功能硬掩模膜；以及 在所述沟槽中填充金属材料以形成金属线。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述多功能硬掩模组成物包含i)以100重量份的组成物为基 础，含量范围从约30到70重量份的硅树脂，和ii)剩余的有机溶剂， 作为主要成分；可选地iii)以化学式1或2表示的化合物；以及可选 地iv)热酸产生剂或光酸产生剂[化学式1]<formula>see original document page 3</formula>[化学式2]<formula>see original document page 3</formula>其中，Ra Rd各自为氢或者线性或分支的C广C5垸基团，其可以是经取代的，e为范围从5到500的整数，f为范围从0到5的整数， 且g为范围从1到5整数。4. 根据权利要求3所述的方法，其中， 所述硅树脂的分子量范围从约300到30，000。5. 根据权利要求3所述的方法，其中，以100重量份的硅树脂为基础，以化学式1或化学式2表示的 化合物的含量范围从约20到200重量份。6. 根据权利要求3所述的方法，其中，以100重量份的硅树脂为基础，所述热酸产生剂或所述光酸产 生剂的含量范围从约1到20重量份。7. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述硅树脂含有选自于化学式3到7所表示的化合物中的一种 或多种[化学式3]<formula>see original document page 3</formula><formula>see original document page 4</formula>[化学式4]<formula>see original document page 4</formula>[化学式5]<formula>see original document page 4</formula>[化学式6]<formula>see original document page 4</formula>[化学式7]<formula>see original document page 4</formula>其中，R广R2和R4 R9各自为氢或者线性或分支的C广C5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李基领，许仲君，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]