三层抗蚀剂有机层蚀刻制造技术

提供一种在多孔低－ｋ介电层中形成双镶嵌特征的方法。在所述多孔低－ｋ介电层中形成通孔。在所述多孔低－ｋ介电层上形成一有机平面化层，其中，所述有机层填充所述通孔。在所述有机平面化层上形成一光致抗蚀剂掩模，在所述有机平面化层中蚀刻出特征，其包括提供含有ＣＯ↓［２］的蚀刻气体并将含有ＣＯ↓［２］的蚀刻气体形成等离子体，用它来蚀刻所述有机平面化层。使用所述有机平面化层作为掩模，在所述多孔低－ｋ介电层中蚀刻出沟槽。剥离所述有机平面化层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造。技术背景在半导体晶片的处理过程中，使用熟知的图形化和蚀刻工艺在晶片上加工出半导体器件的特征(feature)。这些工艺中，光致抗蚀剂(PR) 材料沉积在晶片上，然后通过掩模原版(reticle)滤光进行曝光。掩模 原版通常是一种图案化的玻璃板，它的作为样板特征的几何图形能阻止 光线通过掩模原版。光线通过掩模原版后，与光致抗蚀剂材料的表面接触。光会改变光 致抗蚀剂材料的化学组成，这样，显影剂就能够除去部分的光致抗蚀剂 材料。对于正光致抗蚀剂材料，曝光的部分被除去，对于负光致抗蚀剂 材料，未曝光的部分被除去。之后，通过蚀刻晶片除去没有光致抗蚀剂 材料保护的区域下面的材料，从而在晶片上确定出所需要的特征。光致抗蚀剂图形具有一临界尺寸(CD)，它可以是最小特征的宽 度。人们渴望减小这些特征的CD。
技术实现思路
为了实现上述目的并根据本专利技术的目的，提供一种在多孔低-k介电 层中形成双镶嵌特征的方法。在所述多孔低-k介电层中形成通孔 (Vias)。在所述多孔低-k介电层上形成一有机平面化层，其中，所述 有机层填充所述通孔。在所述有机平面化层上形成一光致抗蚀剂掩模。在所述有机平面化层中蚀刻出特征，其包括提供含有C02的蚀刻气体并将含有C02的蚀刻气体形成等离子体，用它来蚀刻所述有机平面化层。 使用所述有机平面化层作为掩模，在所述多孔低-k介电层中蚀刻出沟 槽。剥离所述有机平面化层。在本专利技术的另 一方面，提供一种在多孔低-k介电层中形成双镶嵌特 征的方法。在所述多孔低-k介电层中形成通孔。在所述多孔低-k介电层上形成一有机平面化层，其中，所述有机层填充所述通孔。在所述有机 平面化层上形成一光致抗蚀剂掩模。暴露部分所述低-k介电层，但不损 伤所述低-k介电层，用这样的方式在所述有机平面化层中蚀刻出特征。 使用所述有机平面化层作为掩模，在所述多孔低-k介电层中蚀刻出沟 槽。剥离所述有机平面化层。在本专利技术的另 一方面，提供一种用于在介电层中形成沟槽的设备， 其中，所迷介电层中已经形成有通孔，所述介电层上已经形成用于填充 所述通孔并形成平坦表面的一有机平面化层，在该平坦表面上面已经形 成有氧化物盖层，BARC以及沟槽掩模。提供一个等离子体处理室，其 包含一个构成等离子体处理室壳体的室壁； 一个位于所述等离子体处理 室壳体内的用于支撑衬底的衬底支撑物， 一个用于调节所述等离子体处 理室壳体内的压力的压力调节器；至少一个向所述等离子体处理室壳体 提供功率来维持等离子体的电极； 一个用于向所述等离子体处理室壳体 提供气体的气体入口 ；以及一个用于对所述等离子体处理室壳体进行排 气的气体出口。 一气源与所述气体入口形成流体连接，该气源包括一C02气源和一含氟气源。 一控制器可控制地连接到所述气源和所述的至 少一个电极，并且包含至少一个处理器和计算机可读介质。所述计算机 可读介质含有(A)用于蚀刻所述BARC和氧化物盖层的计算机可读代码，其中包括(1)用于从所述含氟气源向所述等离子体处理室内部 提供含氟气体的计算机可读代码，(2)用于将所述含氟气体变成等离 子体的计算机可读代码，(3 )用于停止所述含氟气体的计算机可读代 码；(B)用于蚀刻所述有机平面化层的计算机可读代码，其中包括(l) 用于从所述C02气源提供含C02气体的计算机可读代码，(2 )用于将 所述含C02气体形成等离子体的计算机可读代码，和(3)用于停止所 述含C02气体的计算机可读代码；以及(C)用于通过所述有机平面化 层在所述介电层中蚀刻沟槽的计算机可读代码，其中包括(1)用于从 所述含氟气源向所述等离子体处理室一内部提供含氟气体的计算机可 读代码，(2)用于将所述含氟气体形成等离子体的计算机可读代码。下面，在本专利技术的详述部分同时结合后面的附图，详细描述本专利技术 的上述以及其它特点。附图说明附图用于举例说明本专利技术，而不是限制本专利技术，其中相同的参考号表示相同的部件。其中图1是本专利技术的一个实施例中使用的工艺的流程图；图2A-F是根据本专利技术的一个实施例处理的晶片的剖面示意图；图3是在有机层中蚀刻出特征的步骤的较详细的流程图；图4是在实现本专利技术时可以使用的等离子体处理室的示意图；图5A-B是一计算机系统，其适于实现本专利技术的实施例中使用的控制器。具体实施方式下面结合几个优选的实施例以及相应的附图来详细描述本专利技术。下 面的说明中，描述了一些具体的细节，从而使本专利技术能得到透彻的理 解。显然，对本领域的技术人员来说，没有部分或全部的这些具体的细 节，仍然可以实现本专利技术。另外，为了不给本专利技术带来不必要的混乱， 熟知的工艺步骤和/或结构不进行详细的描述。为了便于理解，图1给出了本专利技术的一个实施例中能使用的工艺的 流程图。在一多孔低-k介电层中形成通孔(步骤104)。图2A是晶片衬底 204的一M-1层的各部分的剖面图。本实施例中，晶片衬底含有导电互 连206。 一阻挡层(barrier) 208形成于晶片村底204和互连206上。一 多孔低-k介电层210形成在阻挡层208和晶片衬底204上，一 TEOS氧 化物盖层212形成在多孔低-k介电层210上，多孔低-k介电层210中已 形成有通孔214。如图2B所示， 一有机平面化层(OPL)216形成在多孔低-k介电层 210上(步骤108)。有机平面化层216由有机材料(例如聚合物)构 成，其可以是DUV光致抗蚀剂，或I-线光致抗蚀剂，它通过填充通孔 并提供光滑(平面化)的上表面的方法来形成。氧化物盖层220形成在OPL 216上(步骤112)。氧化物盖层220 由例如TEOS的氧化硅材料构成。 一底层抗反射涂层(BARC)224形成在 氧化物盖层220上(步骤116)。一光致抗蚀剂掩模228形成在BARC 224 上(步骤120)。如果OPL216是由例如DUV或I-线的光致抗蚀剂材料 构成，则在优选实施例中，光致抗蚀剂掩模由比OPL216更高级的光致 抗蚀剂构成，这样，在对光致抗蚀剂掩模的光致抗蚀剂进行曝光过程 中，该OPL不会在会对OPL进行图案化的光的频率下曝光。将衬底晶片204放入等离子体处理室中(步骤122)。图4是本实 施例能够使用的一处理室400的示意图。等离子体处理室400具有限制 环402， 一上电极404， 一底电极408, —气源410,以及一排气泵420。 该气源包括各种气源，例如一OPL蚀刻气源412, —介电蚀刻气源416， 以及一剥离气源418，从而在该同一个室中能够进行蚀刻，剥离、以及 其它的工艺。在等离子体处理室400内，衬底204放置在底电极408上。 底电极408具有用于容納衬底204的一合适的衬底夹紧装置(例如，静 电、机械夹具，或其类似物)。该反应室顶部428包括与底电极408接 近地相对放置的上电极404。上电极404、底电极408、以及限制环402 限定出被约束的等离子体体积区域440。气体由气源410供应到约束的 等离子体区域，由排气泵420通过限制环402以及排气口从约束的等离 子体体积区域排出。第一RF源444与上电极404电连接。第二 RF源 448与底电极408电连接。室壁452环绕着限制环402、上电极404、和 底电极408。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多孔低－ｋ介电层中形成双镶嵌特征的方法，包括，　　　　在所述多孔低－ｋ介电层中形成通孔；　　　　在所述多孔低－ｋ介电层上形成一有机平面化层，其中所述有机层填充所述通孔；　　　　在所述有机平面化层上形成一光致抗蚀剂掩模；　　　　在所述有机平面化层中蚀刻出特征，其包括：　　　　提供一含ＣＯ↓［２］的蚀刻气体；以及　　　　由含ＣＯ↓［２］的蚀刻气体形成等离子体，用它来蚀刻所述有机平面化层；　　　　使用所述有机平面化层作为掩模在多孔低－ｋ介电层中蚀刻出沟槽；和　　　　剥离所述有机平面化层。

【技术特征摘要】
US 2006-8-21 11/5078621.一种在多孔低-k介电层中形成双镶嵌特征的方法，包括，在所述多孔低-k介电层中形成通孔；在所述多孔低-k介电层上形成一有机平面化层，其中所述有机层填充所述通孔；在所述有机平面化层上形成一光致抗蚀剂掩模；在所述有机平面化层中蚀刻出特征，其包括提供一含CO2的蚀刻气体；以及由含CO2的蚀刻气体形成等离子体，用它来蚀刻所述有机平面化层；使用所述有机平面化层作为掩模在多孔低-k介电层中蚀刻出沟槽；和剥离所述有机平面化层。2. 如权利要求1所述的方法，其中含C02的蚀刻气体基本上由C02 和CO组成。3. 如权利要求2所述的方法，其中，在低-k介电层中蚀刻出特征 包括提供一 不同于所述含C02气体的介电蚀刻气体。4. 如权利要求2所述的方法，其中，在低-k介电层中蚀刻出特征 包括提供一含氟气体并将所述含氟气体转变成等离子体。5. 如权利要求4所述的方法，进一步包括 在所述有机平面化层上形成氧化物盖层；以及 在所述氧化物盖层上形成BARC,其中所述光致抗蚀剂掩模形成在所述BARC上。6. 如权利要求5所述的方法，进一步包括在多孔低-k介电层下的 一阻挡层形成开口。7. 如权利要求6所述的方法，进一步包括在有机平面化层中蚀刻 出特征前，在单一步骤中在所述BARC和所述氧化物盖层中蚀刻出特 征，其包括提供一含氟气体；以及 将所述含氟气体转变成等离子体。8. 如权利要求1所述的方法，其中含C02的蚀刻气体基本上由C02 组成。9. 如权利要求8所述的方法，其中，在低-k介电层中蚀刻出特征 包括提供一不同于含C02的气体的一介电蚀刻气体。10. 如权利要求8所述的方法，其中，在低-k介电层中蚀刻出特征包括提供一含氟气体并将所述含氟气体转变成等离子体。11. 如权利要求IO所述的方法，进一步包括；在所述有机平面化层上形成氧化物盖层；以及 在所述氧化物盖层上形成BARC，其中所述光致抗蚀剂掩模形成在 所述BARC上。12. 如权利要求11所述的方法，进一步包括对多孔低-k介电层下 的一阻挡层形成开口。13. 如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述有机平面化层 中蚀刻出特征前，在单一步骤中在所述BARC和所述氧化物盖层中蚀刻 出特征，其包括提供一含氟气体；以及 将所述含氟气体转变成等离子体。14. 如如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：SS康，SJ曹，T蔡，T韩，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]