【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于形成互连结构的方法。
技术介绍
1、现代电路制造包括，例如在后道工序(beol)中形成用于将功能电路中的半导体器件进行互连的电互连结构的工艺。互连结构可包括形成在支撑有源器件区的基板上的一个或多个互连级或层级。互连级包括布置在绝缘材料层中的水平导电路径或线路。不同互连级的导电线可通过垂直延伸穿过绝缘层的导电通孔(via)来互连。
2、用于形成互连级的传统办法是“双镶嵌工艺”。根据这一办法，水平地延伸的沟槽在绝缘层中被蚀刻。此外，垂直地延伸的通孔洞被形成在绝缘层中。此后，用导电材料同时填充沟槽和通孔洞，以在沟槽中形成导电线，并在通孔洞中形成导电通孔。可重复该过程以形成诸互连级的堆叠。
3、用于形成互连级的另一办法是使用诸如光刻和蚀刻、自对准双图案化(sadp)或四重图案化(saqp)等单图案化或多重图案化技术来在金属层中直接蚀刻金属线。通孔可以使用经图案化金属线的减法蚀刻来被形成，其中通孔可以由金属线的未开槽部分来限定。与双镶嵌工艺相比，直接金属蚀刻办法可以通过避免与用金属可靠地填充窄沟槽等相关的挑战，从而便于以更激进的线间距进行互连级制造。
4、在一些情况下，将不同高度的金属线组合在同一互连级中将是合乎需要的。然而，当前的直接金属蚀刻办法在高效且可靠地形成具有混合高度金属线的互连级的能力方面是缺乏的。
技术实现思路
1、鉴于以上，目的在于提供一种用于形成互连结构的方法，允许形成包括不同高度的金属线的互连级。可从下文中理解其他目的
2、根据一方面，提供了一种用于形成互连结构的方法，包括：
3、在基板上形成第一介电层图案；
4、用金属覆盖第一介电层图案并将金属平坦化以暴露第一介电层图案的上表面并形成第一金属层图案；
5、在第一介电层图案和第一金属层图案上形成第二介电层图案；
6、用金属覆盖第二介电层图案并将金属平坦化以暴露第二介电层图案的上表面并形成第二金属层图案，其中第二介电层图案包括覆盖第一金属层图案的第一部分的部分，并且第二金属层图案包括覆盖第一金属层图案的第二部分的第一部分和覆盖第一介电层图案的一部分的第二部分；
7、在第二介电层图案和第二金属层图案上形成掩模材料的掩模图案，其中掩模图案包括覆盖第一金属层图案的所述第一部分的掩模特征的第一子图案、覆盖第二金属图图案的所述第一部分的掩模特征的第二子图案、以及覆盖第二金属层图案的所述第二部分的掩模特征的第三子图案；以及
8、在包括使用掩模图案作为蚀刻掩模的蚀刻工艺中，将第一子图案转移到第一金属层图案的所述第一部分以形成一组下部金属特征，将第二子图案转移到第二金属层图案的所述第一部分和第一金属层图案的所述第二部分以形成一组堆叠金属特征，以及将第三子图案转移到第二金属层图案的所述第二部分以形成一组上部金属特征。
9、根据本方面的方法使得能够形成包括混合高度金属特征(即不同高度的金属特征)的互连结构。在一些实施例中，金属特征可以是金属线，其中可以形成混合高度金属线，即不同高度的金属线。然而，该方法不限于此，而是也可以被用于排他地或与金属线组合地形成柱形式的金属特征或具有任意2d布局的金属特征。
10、更具体而言，该方法允许形成两个连贯的互连级，下部互连级和上部互连级，其中所述一组下部金属特征被布置在下部互连级中，所述一组上部金属特征被布置在上部互连级中，并且堆叠金属特征被布置成横跨下部互连级与上部互连级。由此应理解，第二金属层图案的第一部分覆盖第一金属层图案的第二部分并被形成为与之电接触。
11、混合高度金属特征互连结构是通过堆叠第一和第二金属层图案、随后使用掩模材料的掩模图案来蚀刻第一和第二金属层图案来实现的。这与传统的直接金属图案化办法形成对比，其中金属特征(例如金属线)被图案化在单个毯覆沉积的金属层中。
12、本方法的另一优点是，第一高度的金属特征、第二高度的金属特征和第三高度的金属特征可以相互交织。例如，堆叠金属特征(例如，线)的子集可以被形成在下部金属特征(例如，线)的子集与上部金属特征(例如，线)的子集之间。如可进一步明白的，在下部金属特征和上部金属特征可被布置在基板上的不同垂直层级的意义上来说，金属特征可以以交错的方式被形成。
13、如本文所使用的术语“用金属覆盖第一/第二介电层图案”是指第一/第二金属层被形成以覆盖并包围第一/第二介电层图案。第一/第二金属层随后被平坦化以形成第一/第二金属层图案。金属可以被沉积(例如直接接触)在第一/第二介电层图案的顶部(并且在第二金属层图案与第一金属层图案直接接触的情况下)。(第一/第二)金属层可以各自由单金属层或不同金属的诸金属(子)层的堆叠(例如金属衬层(子层)和金属填充(子)层的堆叠)来形成。
14、诸如“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“堆叠在……顶部上”之类的相对空间术语在这里被理解成表示在相对于基板的参照系内的位置或取向。具体而言，这些术语可以被理解成相对于基板的主表面或主延伸平面的法线方向(相当于垂直方向)的位置。相反，诸如“横向”和“水平”等术语应理解成平行于基板(即平行于基板的主表面/主延伸平面)的位置或取向。
15、本文使用的术语“高度”相应地表示沿垂直方向所见的尺寸。此外，除非另有说明，否则术语“厚度”应在这一意义上来被理解。
16、本文中使用的术语“平坦化”(例如在“将金属平坦化”中)表示使初始表面(例如所沉积的金属或层的上表面)经受平坦化工艺以产生平坦表面(其中表面最初可能具有变化的形貌)。例如，“平面化”的动作可包括化学机械抛光(cmp)。
17、本文中使用的术语“使用特征作为蚀刻掩模”(其中“特征”指的是诸如层或线之类的特征)是指在该特征抵消被该特征掩蔽的底层部分(即，被该特征交叠或覆盖的部分)的蚀刻的同时来蚀刻一个或多个底层。
18、在一些实施例中，第一子图案可被进一步转移到第二介电层图案的所述部分以形成一组介电特征，其中所述一组下部金属特征由该一组介电特征封盖。这可以通过使得能够形成与下部金属特征自对准的通孔洞(通过选择性蚀刻介电特征)来促进下部金属特征与通孔的连接。用于通孔形成的各种实施例在下文中进一步阐述。
19、在一些实施例中，形成第一和第二介电层图案中的一者可以包括形成介电层并在介电层中图案化一组开口，并且其中形成第一和第一介电层图案中的另一者可以包括形成介电层并在介电层中图案化一组介电块。因此，一组开口可以(例如，使用光刻和蚀刻工艺)被图案化在第一介电层中，并且一组介电块可以(例如，使用光刻和蚀刻工艺)被图案化在第二介电层中，或反之亦然。
20、术语“开口”在此用于指蚀刻穿过第一或第二介电层的空腔。第一/第二金属层图案可以相应地填充第一/第二介电层中的该组开口。第一/第二金属层图案可以相应地由一组第一/第二金属层图案部分来限定，每一图案部分被形成在第一/第二介电层图案中的相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于形成互连结构的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子图案被进一步转移到所述第二介电层图案的所述部分以形成一组介电特征，其中所述一组下部金属特征由所述一组介电特征封盖。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第一介电层图案和所述第二介电层图案中的一者包括形成介电层并在所述介电层中图案化一组开口，并且其中形成所述第一介电层图案和所述第二介电层图案中的另一者包括形成介电层并在所述介电层中图案化一组介电块。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括沉积层间电介质以嵌入和覆盖所述一组金属特征和所述一组掩模图案，以及平坦化所述层间电介质以便暴露所述掩模图案的上表面。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述掩模图案包括所述掩模材料的掩模线的图案。
6.根据权利要求4-5中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求4-7中的任一项所
9.根据权利要求8所述的方法，当从属于权利要求6-7中的每一项时，所述第一通孔洞、所述第二通孔洞和所述第三通孔洞中的每一者同时被图案化。
10.根据权利要求4-9中的任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第一通孔洞、所述第二通孔洞和/或所述第三通孔洞包括相对于所述层间电介质来选择性地蚀刻所述掩模材料。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述第一通孔洞还包括相对于所述层间电介质来选择性地蚀刻封盖所述第一下部金属特征的第一介电特征的介电材料。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述第一介电层图案和所述第一金属层图案之后形成金属衬层，并且随后在所述金属衬层上形成所述第二介电层图案。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述第二介电层图案和所述第二金属层图案之后形成金属衬层，并且随后在所述金属衬层上形成所述掩模图案。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述金属衬层被选择性地沉积在所述第二金属层图案的上表面上。
15.根据权利要求13-14中的任一项所述的方法，其特征在于，每一上部金属特征和每一堆叠金属特征包括所述金属衬层的相应厚度部分。
...【技术特征摘要】
1.一种用于形成互连结构的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子图案被进一步转移到所述第二介电层图案的所述部分以形成一组介电特征，其中所述一组下部金属特征由所述一组介电特征封盖。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第一介电层图案和所述第二介电层图案中的一者包括形成介电层并在所述介电层中图案化一组开口，并且其中形成所述第一介电层图案和所述第二介电层图案中的另一者包括形成介电层并在所述介电层中图案化一组介电块。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括沉积层间电介质以嵌入和覆盖所述一组金属特征和所述一组掩模图案，以及平坦化所述层间电介质以便暴露所述掩模图案的上表面。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述掩模图案包括所述掩模材料的掩模线的图案。
6.根据权利要求4-5中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的方法，当从属...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·古普塔，Z·托克，S·德克斯特，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：
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