專(zhuān)利名稱(chēng)：雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路中多重內(nèi)連線(Multilevel Interconnects)的制造方法，特別是涉及一種雙金屬鑲嵌(Dual Damascene)的制造方法。
雙金屬鑲嵌的技術(shù)，是一種介層窗和內(nèi)連線同時(shí)形成的技術(shù)。其作法是在基底上先形成一層絕緣層，并將其平坦化后，再依照所需的金屬導(dǎo)線的圖案以及介層窗的位置，蝕刻絕緣層，以形成溝渠以及一介層開(kāi)口。然后，再于基底上沉積一層金屬層，使其填滿溝渠與介層窗開(kāi)口，以同時(shí)形成金屬導(dǎo)線與介層窗。最后，再以化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)將元件的表面平坦化，即完成雙金屬鑲嵌的制作。
由于采用雙金屬鑲嵌的方式，可以避免典型的先形成介層窗再形成金屬導(dǎo)線的方法在光刻制作工藝中所面臨疊對(duì)誤差(Overlay Error)與制作工藝偏差(Process Bias)的問(wèn)題，使元件的可靠度增加，并且使制作工藝能力提高，因此，在元件高度集成化之后，雙金屬鑲嵌已逐漸成為半導(dǎo)體工業(yè)所采用的一種技術(shù)。
為清楚說(shuō)明雙金屬鑲嵌的制造流程請(qǐng)參照

圖1A至圖1C，其所繪示為一種現(xiàn)有雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖視圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，在已形成有金屬層102的基底100上形成一層介電層104。之后在介電層104上形成一圖案化的光致抗蝕劑106，并裸露出部分介電層104。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以圖案化光致抗蝕劑106(如圖1A所示)為掩模，移除部分介電層104，直到裸露出部分金屬層102，并且將介電層104轉(zhuǎn)換成具有介層窗開(kāi)口108的介電層104a。之后，移除圖案化光致抗蝕劑106。接著，在基底100上方形成另一層圖案化光致抗蝕劑110。
其后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，以圖案化光致抗蝕劑110(如圖1B所示)為掩模，移除部分介電層104a，以將介電層104a轉(zhuǎn)換成具有介層窗開(kāi)口108與導(dǎo)線溝渠112的介電層104b。而介層窗口108與導(dǎo)線溝渠112組成一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口114。然后，移除圖案化光致抗蝕劑110。
在上述的方法中，需要進(jìn)行兩次的光致抗蝕劑覆蓋步驟、兩次的光刻蝕刻步驟及兩次的去除光致抗蝕劑步驟，這也會(huì)使得制作工藝的步驟較為繁復(fù)。此外，在第二次于基底上方形成圖案化光致抗蝕劑110時(shí)，會(huì)有部分光致抗蝕劑殘留于介層窗口108中，因此容易于后續(xù)制作工藝中，影響在介層窗口中填入的導(dǎo)電物的電性。
本發(fā)明的目的在于提供一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，以解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，適用于一基底，該基底上形成有一介電層，此方法包括在該介電層上形成一第一光致抗蝕劑層，該第一光致抗蝕劑層具有一第一開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口裸露預(yù)定在該介電層中形成一介層窗開(kāi)口的一位置；在該第一光致抗蝕劑層上形成一第二光致抗蝕劑層，該第二光致抗蝕劑層具有一第二開(kāi)口，其中該第二開(kāi)口裸露預(yù)定形成一導(dǎo)線溝渠的一位置，該第一開(kāi)口與第二開(kāi)口組成一金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案；以及以該第一與該第二光致抗蝕劑層為掩模，在該介電層中形成具有一介層窗開(kāi)口與一導(dǎo)線溝渠的一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口。
本發(fā)明還提供一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其適用于一基底，該基底上形成有一介電層，此方法包括在該介電層上依序形成具有一第一開(kāi)口的一第一光致抗蝕劑層以及具有一第二開(kāi)口的一第二光致抗蝕劑，其中該第一開(kāi)口與該第二開(kāi)口組成一具有一第一介層窗開(kāi)口以及一第一導(dǎo)線溝渠的一內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案；以及以該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層為掩模，將該內(nèi)連接結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移至該介電層中，以于介電層中形成一具有相對(duì)應(yīng)于該第一介層窗開(kāi)口與該第一導(dǎo)線溝渠的一第二介層窗開(kāi)口與一第二導(dǎo)線溝渠的一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口。
本發(fā)明還提供一種圖案化光致抗蝕劑的制造方法，其適用于在一介電層中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口，此方法包括在該介電層上形成一第一光致抗蝕劑層；進(jìn)行一第一軟烤制作工藝；進(jìn)行一第一曝光制作工藝；進(jìn)行一第一曝光后烘烤制作工藝；進(jìn)行一第一顯影制作工藝，以在該第一光致抗蝕劑層中形成一第一開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口裸露預(yù)定于該介電層中形成一介層窗開(kāi)口的一位置；在該第一光致抗蝕劑層上，形成一第二光致抗蝕劑層；進(jìn)行一第二軟烤制作工藝；進(jìn)行一第二曝光制作工藝；進(jìn)行一第二曝光后烘烤制作工藝；以及進(jìn)行一第二顯影制作工藝，以在該第二光致抗蝕劑層中形成一第二開(kāi)口，其中該第二開(kāi)口裸露預(yù)定于該介電層中形成一導(dǎo)線溝渠的一位置，該第一開(kāi)口與第二開(kāi)口組成一金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案。
進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明中依序由一第一光致抗蝕劑層與一直接形成于第一光致抗蝕劑層上的第二光致抗蝕劑層構(gòu)成具有預(yù)定形成于介電層中的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其中第一光致抗蝕劑層具有介層窗開(kāi)口圖案，而第二光致抗蝕劑層具有導(dǎo)線溝渠的圖案，此一具有金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的第一與第二光致抗蝕劑層，做為介電層的蝕刻掩模，以便在介電層中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口結(jié)構(gòu)。
由于直接于兩層光致抗蝕劑層中形成金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口結(jié)構(gòu))，因此在后續(xù)于介電層中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口結(jié)構(gòu)時(shí)，只需進(jìn)行一次蝕刻及一次移除光致抗蝕劑的步驟，因此可以簡(jiǎn)化制作工藝。
另外，可以通過(guò)控制光致抗蝕劑層與介電層之間的蝕刻選擇比以及光致抗蝕劑層的厚度，不論介電層中是否具有蝕刻終止層，都可以形成雙金屬鑲嵌。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1A至圖1C為一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖視圖；圖2A至圖2C為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明100、200基底 102金屬層104、104a、104b、204、205介電層106、110圖案化光致抗蝕劑 108介層窗開(kāi)口112導(dǎo)線溝渠開(kāi)口 114、214雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口202導(dǎo)電層 212第二光致抗蝕劑層 204a蝕刻終止層210第一光致抗蝕劑層 204a下開(kāi)口 212a上開(kāi)口214a介層窗開(kāi)口 214b導(dǎo)線溝渠開(kāi)口 214金屬鑲嵌開(kāi)口請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖2C，其繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖視圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A，在形成有導(dǎo)電層202的基底200上形成一層介電層204。其中，較佳的是在此介電層204中，還形成有一層蝕刻終止層204a，此蝕刻終止層204a例如是以化學(xué)氣相沉積法所形成的氮化硅層或氮氧化硅(SixOyNz)，而氮氧化硅在光源為深紫外線(Deep UV)時(shí)又可作為抗反射層。而介電層204包括以化學(xué)氣相沉積法所形成的氧化硅層，較佳的是Silk或Coral。
在形成有介電層204的基底200上方形成第一光致抗蝕劑層210。其中，第一光致抗蝕劑層210例如是正光致抗蝕劑或是負(fù)光致抗蝕劑。然而，由于負(fù)光致抗蝕劑比正光致抗蝕劑對(duì)于介電層具有更良好的附著力，特別是針對(duì)一些低介電系數(shù)的物質(zhì)，因此較佳的情況是在介電層204上形成一層負(fù)光致抗蝕劑。
在形成第一光致抗蝕劑層210之后再進(jìn)行軟烤(Soft Bake)的步驟。軟烤的作用在于去除光致抗蝕劑中的溶劑、增加光致抗蝕劑的附著力以及增加后續(xù)步驟中所使用的顯影劑對(duì)曝光與未曝光的光致抗蝕劑的選擇性等等。接著，進(jìn)行曝光以將預(yù)定于介電層204中形成介層窗開(kāi)口的圖案轉(zhuǎn)移至第一光致抗蝕劑層210。
繼之，進(jìn)行曝光后烘烤(Post Exposure Bake)的步驟，并顯影在第一光致抗蝕劑層210中形成下開(kāi)口210a。在較佳的情況下，使用負(fù)光致抗蝕劑形成的第一光致抗蝕劑層210于顯影后，只有照光處的負(fù)光致抗蝕劑層才會(huì)余留。由于負(fù)光致抗蝕劑對(duì)于介電層的蝕刻選擇率比起正光致抗蝕劑對(duì)于介電層的蝕刻選擇率要高，因此負(fù)光致抗蝕劑層可以較薄，其厚度約為0.1至0.3微米之間，而這對(duì)增加顯影的分辨率(Resolution)及改善顯影制作工藝裕度(Process Window)是有幫助的。
請(qǐng)參照?qǐng)D2B，直接在第一光致抗蝕劑層210上形成第二光致抗蝕劑層212，并進(jìn)行軟烤的步驟。之后，進(jìn)行曝光以將預(yù)定于介電層204中形成尋電溝渠的圖案轉(zhuǎn)移至第二光致抗蝕劑層212上。繼之，進(jìn)行曝光后烘烤、并且顯影以再第二光致抗蝕劑層212中形成上開(kāi)口212a，此一上開(kāi)口212a與下開(kāi)口210a組成金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案213。其中第二光致抗蝕劑層212可為一正光致抗蝕劑層或一負(fù)光致抗蝕劑層。
請(qǐng)參照?qǐng)D2C，調(diào)整第一光致抗蝕劑層210對(duì)介電層204的蝕刻選擇率，以使介電層204的蝕刻速率大于第一光致抗蝕劑層210的蝕刻速率，以同時(shí)移除部分介電層204與第一光致抗蝕劑層210、第二光致抗蝕劑層212，此移除步驟例如是進(jìn)行各向異性蝕刻，以將金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案213，也就是第一光致抗蝕劑層210的下開(kāi)口210a圖案以及第二光致抗蝕劑層的上開(kāi)口212a圖案，轉(zhuǎn)移至介電層204中，以在介電層204中形成相對(duì)應(yīng)的介層窗開(kāi)口214a以及導(dǎo)線溝渠214b，介層窗開(kāi)口214a以及導(dǎo)線溝渠214b組成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口，且介層窗開(kāi)口214a裸露部分導(dǎo)電層202，而介電層204也轉(zhuǎn)換成具有雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口214的介電層205。隨后，移除第一光致抗蝕劑層210與第二光致抗蝕劑層212。
達(dá)到如圖2C所示的蝕刻結(jié)果，較佳的是利用形成于介電層204中的蝕刻終止層204a為蝕刻終點(diǎn)，以增加蝕刻制作工藝裕度，或是在介電層204中沒(méi)有形成蝕刻終止層的情況下，精確控制(Fine Tune)第一光致抗蝕劑層210以及第二光致抗蝕劑層212的厚度來(lái)控制蝕刻結(jié)果。
本發(fā)明利用直接于圖案化的第一光致抗蝕劑層上，形成圖案化的第二光致抗蝕劑層，也就是在介電層204上形成具有上開(kāi)口以及下開(kāi)口的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案213的光致抗蝕劑層，之后只需調(diào)整蝕刻選擇比，經(jīng)由一次蝕刻步驟，而可以將光致抗蝕劑中金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案213轉(zhuǎn)移至介電層204中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口214。由于蝕刻的次數(shù)只有一次，因此可以簡(jiǎn)化制作工藝。此外，通過(guò)控制光致抗蝕劑層與介電層之間的蝕刻選擇比，可以控制所形成的內(nèi)連線在介電層中的深度。以及在不論是否具有蝕刻終止層的情形下，都能以一次的蝕刻步驟，在介電層中形成雙金屬鑲嵌介層窗。
由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)形成雙金屬鑲嵌介層窗時(shí)，可以連續(xù)地進(jìn)行涂布光致抗蝕劑物質(zhì)以及曝光的步驟，并且只進(jìn)行一次蝕刻及一次移除光致抗蝕劑的步驟，因此可以簡(jiǎn)化制作工藝。
(2)可以通過(guò)控制光致抗蝕劑層與介電層之間的蝕刻選擇比以及光致抗蝕劑層的厚度，來(lái)掌握內(nèi)連線的深度以及不論介電層中是否具有蝕刻終止層，都可以形成雙金屬鑲嵌。
(3)由于負(fù)光致抗蝕劑對(duì)于介電層的蝕刻選擇率比起正光致抗蝕劑對(duì)于介電層的蝕刻選擇率要高，因此負(fù)光致抗蝕劑層可以較薄，而這對(duì)增加顯影的分辨率及改善顯影制作工藝裕度是有幫助的。而且在深寬比較大的情況下，使用較薄的負(fù)光致抗蝕劑層對(duì)正光致抗蝕劑的殘留也有改善。
雖然結(jié)合以上一較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，適用于一基底，該基底上形成有一介電層，此方法包括在該介電層上形成一第一光致抗蝕劑層，該第一光致抗蝕劑層具有一第一開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口裸露預(yù)定在該介電層中形成一介層窗開(kāi)口的一位置；在該第一光致抗蝕劑層上形成一第二光致抗蝕劑層，該第二光致抗蝕劑層具有一第二開(kāi)口，其中該第二開(kāi)口裸露預(yù)定形成一導(dǎo)線溝渠的一位置，該第一開(kāi)口與第二開(kāi)口組成一金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案；以及以該第一與該第二光致抗蝕劑層為掩模，在該介電層中形成具有一介層窗開(kāi)口與一導(dǎo)線溝渠的一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口。
2.如權(quán)利要求1所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第一光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
3.如權(quán)利要求1所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
4.如權(quán)利要求1所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一正光致抗蝕劑。
5.如權(quán)利要求1所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中形成該第一光致抗蝕劑層之后還包括進(jìn)行一曝光后烘烤的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中形成該第二光致抗蝕劑層之后還包括進(jìn)行一曝光后烘烤的步驟。
7.一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其適用于一基底，該基底上形成有一介電層，此方法包括在該介電層上依序形成具有一第一開(kāi)口的一第一光致抗蝕劑層以及具有一第二開(kāi)口的一第二光致抗蝕劑，其中該第一開(kāi)口與該第二開(kāi)口組成一具有一第一介層窗開(kāi)口以及一第一導(dǎo)線溝渠的一內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案；以及以該第一光致抗蝕劑層及該第二光致抗蝕劑層為掩模，將該內(nèi)連接結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移至該介電層中，以于介電層中形成一具有相對(duì)應(yīng)于該第一介層窗開(kāi)口與該第一導(dǎo)線溝渠的一第二介層窗開(kāi)口與一第二導(dǎo)線溝渠的一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口。
8.如權(quán)利要求7所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一正光致抗蝕劑。
9.如權(quán)利要求7所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第一光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
10.如權(quán)利要求7所述的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
11.一種圖案化光致抗蝕劑的制造方法，其適用于在一介電層中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口，此方法包括在該介電層上形成一第一光致抗蝕劑層；進(jìn)行一第一軟烤制作工藝；進(jìn)行一第一曝光制作工藝；進(jìn)行一第一曝光后烘烤制作工藝；進(jìn)行一第一顯影制作工藝，以在該第一光致抗蝕劑層中形成一第一開(kāi)口，其中該第一開(kāi)口裸露預(yù)定于該介電層中形成一介層窗開(kāi)口的一位置；在該第一光致抗蝕劑層上，形成一第二光致抗蝕劑層；進(jìn)行一第二軟烤制作工藝；進(jìn)行一第二曝光制作工藝；進(jìn)行一第二曝光后烘烤制作工藝；以及進(jìn)行一第二顯影制作工藝，以在該第二光致抗蝕劑層中形成一第二開(kāi)口，其中該第二開(kāi)口裸露預(yù)定于該介電層中形成一導(dǎo)線溝渠的一位置，該第一開(kāi)口與第二開(kāi)口組成一金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案。
12.如權(quán)利要求11所述的圖案化光致抗蝕劑的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一正光致抗蝕劑。
13.如權(quán)利要求11所述的圖案化光致抗蝕劑的制造方法，其中該第一光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
14.如權(quán)利要求11所述的圖案化光致抗蝕劑的制造方法，其中該第二光致抗蝕劑層包括一負(fù)光致抗蝕劑。
全文摘要
一種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口的制造方法,適用于形成有一介電層的基底,此方法包括:在介電層上形成第一開(kāi)口的第一光致抗蝕劑層,第一開(kāi)口裸露預(yù)定于介電層中形成介層窗的位置。之后,在第一光致抗蝕劑層上形成第二開(kāi)口的第二光致抗蝕劑層,第二開(kāi)口裸露預(yù)定形成導(dǎo)線的位置,第一開(kāi)口與第二開(kāi)口組成一金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)圖案。接著,以第一與第二光致抗蝕劑層為掩模,在介電層中形成介層窗開(kāi)口與導(dǎo)線溝渠的一雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)開(kāi)口。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1354504SQ00130920
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者黃義雄, 黃俊仁 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司