本發(fā)明實(shí)施例涉及使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法。

背景技術(shù)：

為了在晶圓上形成集成電路的部件，使用光刻工藝。典型的光刻工藝涉及施加光刻膠和在光刻膠上限定圖案。在光刻掩模中限定圖案化的光刻膠中的圖案，并且通過光刻掩模中的透明部分或不透明部分限定。然后，將圖案化的光刻膠中的圖案通過蝕刻步驟轉(zhuǎn)印至下面的部件，其中，圖案化的光刻膠用作蝕刻掩模。在蝕刻步驟之后，去除圖案化的光刻膠。

通過集成電路日漸按比例縮小，光學(xué)鄰近效應(yīng)對(duì)從光刻膠轉(zhuǎn)印圖案至晶圓帶來越來越大的問題。當(dāng)兩個(gè)分隔開的部件彼此太接近時(shí)，光學(xué)鄰近效應(yīng)可能引起形成的部件彼此之間的短路。為了解決這樣的問題，雙重圖案化技術(shù)被引入以增加部件密度而不引起光學(xué)鄰近效應(yīng)。雙重圖案化技術(shù)中的一種使用雙重圖案化雙重蝕刻(2p2e)?？拷牟考环殖蓛蓚€(gè)光刻掩模，兩個(gè)光刻掩模用于暴露出同一光刻膠或兩個(gè)光刻膠，以使靠近的圖案可以被轉(zhuǎn)印至諸如低k介電層的同一層。在雙重圖案化光刻掩模的每個(gè)中，部件之間的距離增加超過單一圖案化掩模中的部件之間的距離，且當(dāng)需要時(shí)可以部分地加倍。雙重圖案化光刻掩模中的距離大于光學(xué)鄰近效應(yīng)的閾值距離，并且因此閾值距離至少被減小或基本上消除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：形成介電層；在所述介電層上方形成光刻膠；在所述光刻膠上方形成第一掩模層；在所述第一掩模層上方形成第二掩模層；執(zhí)行第一光刻第一蝕刻以在所述第二掩模層中形成第一通孔圖案，其中，所述第一光刻第一蝕刻停止在所述第一掩模層的頂面上；執(zhí)行第二光刻第二蝕刻以在所述第二掩模層中形成第二通孔圖案，其中，所述第二光刻第二蝕刻停止在所述第一掩模層的所述頂面上；使用所述第二掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第一掩模層；以及蝕刻所述光刻膠和所述介電層以同時(shí)將所述第一通孔圖案和所述第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至所述介電層內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：在襯底上方形成低k介電層；蝕刻所述低k介電層以形成溝槽；在所述低k介電層上方形成第一掩模層；在所述第一掩模層上方形成第二掩模層；在第一圖案化步驟中，在所述第二掩模層中形成第一通孔圖案；在第二圖案化步驟中，在所述第二掩模層中形成第二通孔圖案；使用第二掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第一掩模層以同時(shí)將所述第一通孔圖案和所述第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至所述第一掩模層內(nèi)；以及使用所述第一掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述低k介電層以在所述低k介電層中形成第一通孔開口和第二通孔開口。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上方形成低k介電層；蝕刻所述低k介電層以形成第一溝槽和第二溝槽；施加具有填充所述第一溝槽的第一部分和填充所述第二溝槽的第二部分的光刻膠；形成覆蓋所述光刻膠的第一掩模層，其中，所述第一掩模層是平坦的毯式層；在所述第一掩模層上面形成第二掩模層；使用分開的工藝步驟在所述第二掩模層中形成第一通孔開口和第二通孔開口，其中，當(dāng)形成所述第一通孔開口和所述第二通孔開口時(shí)，所述光刻膠被所述第一掩模層完全地覆蓋；蝕刻所述第一掩模層以將所述第一通孔開口和所述第二通孔開口延伸至所述第一掩模層內(nèi)；所述第一通孔開口和所述第二通孔開口分別地延伸至所述光刻膠的所述第一部分和所述第二部分內(nèi)；以及使用所述光刻膠作為蝕刻掩模蝕刻所述低k介電層以在所述低k介電層中分別形成第一通孔開口和第二通孔開口。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，對(duì)各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1至圖13示出了根據(jù)一些實(shí)施例的金屬線和下面的通孔的形成中的中間階段的截面圖。

圖14示出了根據(jù)一些實(shí)施例的包括下面的且連接至同一金屬線的兩個(gè)通孔的集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖15示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成包括下面的且連接至上面對(duì)應(yīng)的金屬線的兩個(gè)通孔的集成電路結(jié)構(gòu)的工藝流程。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語，以便于描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例提供了用于在集成電路的互連結(jié)構(gòu)中形成靠近設(shè)置的通孔的多重圖案化方法。示出了形成通孔的中間階段。討論了一些實(shí)施例的一些變化。貫穿各個(gè)視圖和說明性實(shí)施例，相同的參考標(biāo)號(hào)用于指定相同的元件。

圖1至圖13示出了根據(jù)一些實(shí)施例的通孔形成的中間階段的截面圖。圖1至圖13中示出的步驟也在圖15中示出的工藝流程200中示意性地示出。在隨后的討論中，參照?qǐng)D15中的工藝步驟討論了圖1至圖13中示出的工藝步驟。

圖1示出了晶圓10的截面圖，其中示出的部分是器件管芯的一部分。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，晶圓10是包括諸如晶體管和/或二極管的有源器件以及諸如電容器、電感器、電阻器等的可能的無源器件的器件晶圓。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，晶圓10包括半導(dǎo)體襯底12和在半導(dǎo)體襯底12的頂面處形成的部件。半導(dǎo)體襯底12可以包括晶體硅，晶體鍺，硅鍺和/或諸如gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp、gainasp等的iii-v族化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體襯底12還可以是塊狀硅襯底或絕緣體上硅(soi)襯底。在半導(dǎo)體襯底12中可以形成淺溝槽隔離(sti)區(qū)域(未示出)以隔離半導(dǎo)體襯底12中的有源區(qū)域。盡管未示出，可以形成貫通孔以延伸至半導(dǎo)體襯底12內(nèi)，其中，使用貫通孔以電互連位于晶圓10的相對(duì)兩側(cè)上的部件。其中可以包括晶體管的有源器件14形成在襯底12的頂面處。

圖1中還示出了介電層16，其在下文中可選地稱為金屬間介電(imd)層16。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，imd層16由介電常數(shù)(k值)低于約3.0、低于約2.5或甚至更低的低k介電材料形成。imd層16可以是由blackdiamond(應(yīng)用材料公司的注冊(cè)商標(biāo))、含碳低k介電材料、氫倍半硅氧烷(hsq)、甲基倍半硅氧烷(msq)等形成的。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，imd層16的形成包括沉積含致孔劑的介電材料以及然后實(shí)施固化工藝以驅(qū)除致孔劑，并且因此剩余的imd層16是多孔的。

在imd16中形成導(dǎo)電部件22。根據(jù)一些實(shí)施例，導(dǎo)電部件22是包括擴(kuò)散阻擋層18和位于擴(kuò)散阻擋層18上方的含銅材料20的金屬線。擴(kuò)散阻擋層18可以包括鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等，并且具有防止含銅材料20中的銅擴(kuò)散到imd16內(nèi)的功能。導(dǎo)電線22在下文中稱為金屬線22。導(dǎo)電部件22可具有單鑲嵌結(jié)構(gòu)、雙鑲嵌結(jié)構(gòu)，且在一些實(shí)施例中可以是接觸插塞。

在介電層16和導(dǎo)電線22上方形成介電層24。介電層24可用作蝕刻停止層(esl)，并且因此貫穿說明書稱為esl24。esl24可包括氮化物、基于硅碳的材料、碳摻雜的氧化物和/或它們的組合。形成方法包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(pecvd)或諸如高密度等離子體cvd(hdpcvd)、原子層cvd(alcvd)等的其它方法。在一些實(shí)施例中，介電層24還用作用于防止諸如銅的不期望的元素?cái)U(kuò)散至隨后形成的低k介電層的擴(kuò)散阻擋層。esl24可包括碳摻雜的氧化物(cdo)、結(jié)合有碳的氧化硅(sioc)或鳥氨酸脫羧酶(odc)。esl24還可以是由氮摻雜的碳化硅(ndc)。esl24可以是單層或可以包括一個(gè)以上的層。

在esl24上方形成介電層26。根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，介電層26是由低k介電材料形成的，并且在本文中稱為低k介電層26?？梢允褂眠x自用于形成介電層16的相同的候選材料的材料形成低k介電層26。當(dāng)從相同的候選材料選擇時(shí)，介電層16和26的材料可以彼此相同或不同。

根據(jù)一些實(shí)施例，在低k介電層26上方形成層28、30和32。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟202。在低k介電層26上方形成抗反射涂層(arl)28。根據(jù)一些示例性實(shí)施例，arl28可以是由氧化物形成的無氮arl(nfarl)。例如，nfarl可包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(pecvd)形成的氧化硅。

在arl28上方形成掩模層30。掩模層30在下文中還稱為硬掩模層30。根據(jù)一些實(shí)施例，硬掩模層30包括可以是以金屬氮化物形式的金屬。硬掩模層30還可以由諸如氮化硅的非金屬氮化物、諸如氮氧化硅的氮氧化物等形成。在硬掩模層30上方還可形成arl32。arl32還可以是可以由使用pecvd形成的諸如氧化硅的氧化物形成的nfarl。

圖案化arl32和掩模層30以形成溝槽34。根據(jù)一些實(shí)施例，使用雙重圖案化雙重蝕刻(2p2e)工藝形成溝槽34，其中，使用不同光刻工藝形成兩個(gè)相鄰的溝槽34，以使相鄰的溝槽34可以接近彼此定位而不招致光學(xué)鄰近效應(yīng)。

參照?qǐng)D2，圖案化的arl32和掩模層30用作蝕刻掩模以蝕刻arl28和低k介電層26。因此，溝槽34延伸至低k介電層26內(nèi)。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟204。當(dāng)溝槽34的底面在低k介電層26的頂面和底面之間的中間水平處時(shí)，蝕刻完成。在蝕刻期間，可以消耗arl32(圖1)，留下掩模層30作為頂層。

參照?qǐng)D3，在掩模層30上方形成光刻膠36，且光刻膠具有填充至溝槽34內(nèi)的一些部分(圖2)。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟206。光刻膠36具有平坦的頂面，以使光刻膠36上面的隨后形成的層可以是平坦的層，并且可以非常薄(例如，具有幾百埃的厚度)同時(shí)仍然是共形的。

接下來，形成又稱為掩模層38的高蝕刻選擇性層38。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟208。高蝕刻選擇性層38包括具有不同特征的至少兩個(gè)層，且因此當(dāng)使用適當(dāng)蝕刻劑時(shí)具有高蝕刻選擇性。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，層38包括層40、層40上方的層42以及層42上方的層44。例如，層38包括低溫(lt)氧化物層40、lt氧化物層40上方的含金屬和/或氮化物的層(諸如，tin、aln或al2o3)42以及層42上方的lt氧化物層44。層42可以用作硬掩模，且在掩模層42的圖案化中和/或低k介電層26的蝕刻中，lt氧化物層40可用作蝕刻停止層。

根據(jù)可選的實(shí)施例，層38包括層40和層42，但是不包括層44。根據(jù)又可選實(shí)施例，層38包括層42和層44，但是不包括層40。，當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)奈g刻劑時(shí)，金屬氮化物層42由于含有金屬可具有相對(duì)于lt氧化物層40和44的較高的蝕刻選擇性，以使蝕刻可導(dǎo)致層38中上面的層被圖案化，同時(shí)層38中的下面的層用作蝕刻停止層。由于光刻膠36的存在，層40、42、和44在低溫下形成以防止光刻膠36的破壞。層40、42和44的形成溫度可以低于約200℃，且可以在約75℃和約170℃之間的范圍內(nèi)。形成在光刻膠36上的層40可使用原子層沉積(ald)形成以通過等離子體最小化對(duì)光刻膠36的損壞，同時(shí)也可使用諸如化學(xué)汽相沉積(cvd)、物理汽相沉積(pvd)等的其它方法?？墒褂胮vd形成層42(諸如tin)。層40、42和44的厚度可以介于約和約的范圍內(nèi)。

層40、42、和44的材料可以選自各個(gè)組合。例如，下文列舉了多個(gè)蝕刻劑組，其中，每組包括適合用于蝕刻一些可蝕刻材料的蝕刻劑，同時(shí)也列舉了一些不可蝕刻的材料。因此，可蝕刻材料可用于形成層38中上面的層，且不可蝕刻材料可用于形成層38中正下面的層。例如，h3po4或hno3適合用于蝕刻金屬(諸如鋁)或sin，且不適合用于蝕刻sio2、si、和光刻膠中的任意一種。nh4oh或h2o2適合用于蝕刻鋁或聚合物，且不適合用于蝕刻sio2、si、和sin中的任意一種。也可使用干蝕刻實(shí)施蝕刻。例如，可使用cl2蝕刻金屬，且可使用cxfy蝕刻介電材料，其中，工藝氣體的流速可以被調(diào)節(jié)以提高蝕刻中的選擇性。

圖3至圖8示出了用于形成通孔圖案的二光刻二蝕刻工藝。圖3至圖5示出了用于形成第一通孔圖案的第一光刻膠第一蝕刻工藝中的中間階段。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在層38上方形成三層，其中，三層包括底層(又名下層)46、底層46上方的中間層48以及中間層48上方的上層50。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟210。根據(jù)一些實(shí)施例，底層46和上層50是由光刻膠形成的。中間層48可以是由無機(jī)材料形成的，無機(jī)材料可以是氮化物(諸如氮化硅)、氮氧化物(諸如氮氧化硅)、氧化物(諸如氧化硅)等。相對(duì)于上層50和底層46，中間層48具有較高的蝕刻選擇性，并且因此，上層50可用作用于圖案化中間層48的蝕刻掩模，并且中間層48可用作用于圖案化底層46的蝕刻掩模。上層50被圖案化以形成開口52，開口52具有將在低k介電層26中形成的通孔70a中的圖案(圖13)。

接下來，使用圖案化的上層50作為蝕刻掩模蝕刻中間層48，以使上層50的圖案被轉(zhuǎn)印至中間層48。圖4中示出生成的結(jié)構(gòu)。在中間層48的圖案化期間，上層50被至少部分地或完全地消耗。在蝕刻穿過中間層48之后，圖案化底層46，其中，中間層48用作蝕刻掩模。如果在中間層48的圖案化期間上層50尚未被完全地消耗，在底層46的圖案化期間，上層50也將被完全地消耗。

然后，底層46和上面的中間層48用作蝕刻掩模以蝕刻下面的層44，其中，蝕刻工藝稱為第一蝕刻工藝。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟212。因此，開口52延伸至層44內(nèi)，層42暴露于開口52。由于中間層48和層44均由無機(jī)材料形成，且相對(duì)于彼此可具有較低的蝕刻選擇性，中間層48可以被消耗，且在層44的隨后的蝕刻中，底層46用作蝕刻掩模。盡管以比中間層48和層44低的蝕刻速率，在層44的圖案化期間，還可消耗底層46。因此，在完成層44的圖案化的時(shí)候，底層46的厚度減小。

蝕刻之后，包括光刻膠的剩余底層46在灰化工藝中被去除，其中，氧氣用于去除底層46。圖5中示出生成的結(jié)構(gòu)。如圖4和圖5所示，由于層40和層42提供保護(hù)，在灰化工藝中，低k介電層26和光刻膠36未被損壞。

圖6至圖8示出了層44的圖案化中的第二光刻第二蝕刻工藝。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖6所示，在層44上方形成第二三層。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟214。第二三層包括底層54、底層54上方的中間層56以及中間層56上方的上層58。根據(jù)一些實(shí)施例，底層54和上層58是由光刻膠形成的。中間層56可以是由無機(jī)材料形成的，無機(jī)材料可以是氮化物(諸如氮化硅)、氮氧化物(諸如氮氧化硅)、氧化物(諸如氧化硅)等。相對(duì)于上層58和底層54，中間層56具有較高的蝕刻選擇性，并且因此，上層58可用作用于圖案化中間層56的蝕刻掩模，并且中間層56可用作用于圖案化底層54的蝕刻掩模。上層58被圖案化以形成開口60，開口60還具有將在低k介電層26中形成的通孔70b(圖13)的圖案。

使用圖案化的上層58作為蝕刻掩模蝕刻中間層56，以使上層58的圖案被轉(zhuǎn)印至中間層56。圖7中示出生成的結(jié)構(gòu)。在中間層56的圖案化期間，上層58也可被消耗。在蝕刻穿過中間層56之后，圖案化底層54，接下來蝕刻層44。因此，開口60延伸至層44內(nèi)，層42暴露于開口60。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟216。蝕刻之后，包括光刻膠的剩余底層54(圖7)在灰化工藝中被去除，其中，氧氣用于去除底層54。圖8中示出生成的結(jié)構(gòu)。如圖7和圖8所示，由于層40和層42提供保護(hù)，在灰化工藝中，低k介電層26和光刻膠36未被損壞。

圖9和圖10示出了至低k介電層26內(nèi)的通孔圖案的轉(zhuǎn)印。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟218。參照?qǐng)D9，使用層42(圖8)用作蝕刻掩模以蝕刻下面的層40。如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在蝕刻之后去除硬掩模層42，留下圖案化的層40。根據(jù)可選的實(shí)施例，在層40的圖案化之后，留下硬掩模層42(圖8)未被去除，如通過圖9中虛線示出。

在隨后的步驟中，如圖10所示，蝕刻光刻膠36，其中，層40(或?qū)?2，如果層42未去除)用作蝕刻掩模。光刻膠36的蝕刻停止在低k介電層26的頂面上。然后，光刻膠36用作蝕刻掩模以蝕刻低k介電層26，以使在低k介電層26的下部中形成通孔開口64和66。執(zhí)行蝕刻直至暴露出esl24。當(dāng)esl24包括一個(gè)以上的層，esl24的頂層也可被蝕刻穿過且蝕刻停止在esl24的底層上。

在通孔開口64和66的形成之后，通過使用氧氣(o2)作為工藝氣體，在灰化工藝中去除剩余的光刻膠36。然后蝕刻掩模層30，產(chǎn)生圖11中的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一些實(shí)施例，如圖3至圖8所示，在第一光刻膠第一蝕刻中和第二光刻膠第二蝕刻中形成的圖案保存在光刻膠36上方的層(層44，圖8)中，而不是直接地形成在低k介電層26中。因此，在低k介電層26中的通孔開口64和66的形成僅涉及光刻膠36的單一灰化工藝。這不同于常規(guī)的2p2e工藝，常規(guī)的2p2e工藝中每個(gè)2p2e工藝中的通孔開口的形成涉及直接蝕刻至低k介電層26內(nèi)并且因此需要形成光刻膠以用于每個(gè)2p2e工藝。結(jié)果，常規(guī)的2p2e工藝需要兩個(gè)光刻膠的灰化，且將低k介電層26暴露于兩次灰化工藝。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于灰化工藝造成低k介電層26的損壞，通過單一灰化工藝，低k介電層26的損壞可以被最小化。

參照?qǐng)D12，蝕刻穿過蝕刻停止層24，露出下面的導(dǎo)電線22。圖13分別示出了在通孔開口64和66(圖12)中的導(dǎo)電通孔70(包括70a和70b)的形成。導(dǎo)電線68(包括68a和68b)還形成在溝槽34中(圖12)。相應(yīng)的步驟示出為圖15中示出的工藝流程中的步驟220。通孔70和導(dǎo)電線68可以包括諸如擴(kuò)散阻擋層、粘合層等的襯墊72。襯墊72可以由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭或其他替代物形成。導(dǎo)電線68的內(nèi)部材料74包括諸如銅、銅合金、銀、金、鎢、鋁等的導(dǎo)電材料。在根據(jù)一些實(shí)施例，通孔70和導(dǎo)電線68的形成包括實(shí)施毯式沉積以形成襯墊72，沉積銅或銅合金的薄晶種層，以及例如通過電鍍、化學(xué)鍍、沉積等用金屬74填充剩余的通孔開口64/66和溝槽34?？蓤?zhí)行諸如化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)的平坦化以使導(dǎo)電線68的表面平坦，且從介電層26的頂面去除多余的導(dǎo)電材料。在隨后的步驟中，形成介電esl層76，且可形成更多的低k介電層和金屬線和通孔(未示出)。

根據(jù)一些實(shí)施例，如所論述的工藝步驟可用于三光刻三蝕刻工藝。在這些實(shí)施例中，可以執(zhí)行第三光刻第三蝕刻以在層44中形成第三通孔的圖案，其中，第三圖案同時(shí)向下轉(zhuǎn)印至低k介電層26作為開口52和60(圖8)。第三光刻第三蝕刻可以插入在圖8中示出的步驟和圖9中示出的步驟之間。第三光刻第三蝕刻的工藝步驟類似于圖6至圖8中示出的步驟，并且因此在此不再贅述。

圖1至圖13中示出的工藝步驟示出了兩個(gè)通孔的形成，每個(gè)通孔連接至其自身上面的金屬線。相同的工藝步驟還可用于形成向下面的通孔且連接至上面相同的金屬線。同時(shí)執(zhí)行工藝步驟，且共享圖1至圖13中示出的工藝步驟，沒有添加額外的工藝步驟。例如，圖14示出了使用2p2e工藝形成的包括通孔174和274的結(jié)構(gòu)。通孔174和274在下面且連接至上面的相同的導(dǎo)電線168。此外，通過如圖13中限定通孔70a的圖案的相同的工藝步驟3至步驟5同時(shí)限定通孔174的圖案，以及通過如圖13中限定通孔70b的圖案的相同工藝步驟6至步驟8同時(shí)限定通孔274的圖案。

本發(fā)明的實(shí)施例具有一些有利的特征。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，掩模層用于保存2p2e(或3p3e)工藝中形成的圖案。然后，圖案被同時(shí)轉(zhuǎn)印至低k介電層內(nèi)。因此，無論使用了多少次光刻和蝕刻步驟，通孔和金屬線的形成僅涉及其灰化可能造成低k介電層的損壞的單一光刻膠層。2p2e工藝中的光刻膠的灰化不導(dǎo)致低k介電層的損壞，因?yàn)榈蚹介電層受到上面的光刻膠和掩模層的保護(hù)。此外，通過2p2e工藝，通孔連接上面的金屬線的拐角具有尖銳輪廓，而不是不利的圓形。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種方法包括形成介電層，在介電層上方形成光刻膠，在光刻膠上方形成第一掩模層，以及在第一掩模層上方形成第二掩模層。執(zhí)行第一光刻第一蝕刻以在第二掩模層中形成第一通孔圖案，其中，第一光刻第一蝕刻停止在第一掩模層的頂面上。執(zhí)行第二光刻第二蝕刻以在第二掩模層中形成第二通孔圖案，其中，第二光刻第二蝕刻停止在第一掩模層的頂面上。使用第二掩模層作為蝕刻掩模以蝕刻第一掩模層。蝕刻光刻膠和介電層以同時(shí)將第一通孔圖案和第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至介電層中。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種方法包括在襯底上方形成低k介電層，蝕刻低k介電層以形成溝槽，在低k介電層上方形成第一掩模層，以及在第一掩模層上方形成第二掩模層。方法還包括，在第一圖案化步驟中，在第二掩模層中形成第一通孔圖案，以及在第二圖案化步驟中，在第二掩模層中形成第二通孔圖案。使用第二掩模層作為蝕刻掩模以蝕刻第一掩模層以同時(shí)將第一通孔圖案和第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至第一掩模層內(nèi)。使用第一掩模層作為蝕刻掩模以蝕刻低k介電層以在低k介電層中形成第一通孔開口和第二通孔開口。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種方法包括：在半導(dǎo)體襯底上方形成低k介電層，蝕刻低k介電層以形成第一溝槽和第二溝槽，施加具有填充第一溝槽的第一部分和填充第二溝槽的第二部分的光刻膠，形成第一掩模層覆蓋光刻膠，以及在第一掩模層上面形成第二掩模層。第一掩模層是平坦的毯式層。使用分開的工藝步驟在第二掩模層中形成第一通孔開口和第二通孔開口。當(dāng)形成第一通孔開口和第二通孔開口時(shí)，光刻膠完全由第一掩模層覆蓋。蝕刻第一掩模層以將第一通孔開口和第二通孔開口延伸至第一掩模層中。第一通孔開口和第二通孔開口分別地延伸至光刻膠的第一部分和第二部分中。使用光刻膠作為蝕刻掩模以蝕刻低k介電層以在低k介電層中分別地形成第一通孔開口和第二通孔開口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：形成介電層；在所述介電層上方形成光刻膠；在所述光刻膠上方形成第一掩模層；在所述第一掩模層上方形成第二掩模層；執(zhí)行第一光刻第一蝕刻以在所述第二掩模層中形成第一通孔圖案，其中，所述第一光刻第一蝕刻停止在所述第一掩模層的頂面上；執(zhí)行第二光刻第二蝕刻以在所述第二掩模層中形成第二通孔圖案，其中，所述第二光刻第二蝕刻停止在所述第一掩模層的所述頂面上；使用所述第二掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第一掩模層；以及蝕刻所述光刻膠和所述介電層以同時(shí)將所述第一通孔圖案和所述第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至所述介電層內(nèi)。

在上述方法中，使用蝕刻的所述光刻膠作為蝕刻掩模以蝕刻所述介電層。

在上述方法中，還包括在所述介電層中形成溝槽，其中，所述光刻膠填充所述溝槽，并且所述第一通孔圖案被轉(zhuǎn)印為位于所述溝槽下面的且連接至所述溝槽的通孔開口。

在上述方法中，還包括用導(dǎo)電材料填充所述溝槽和所述通孔開口以分別形成導(dǎo)電線和通孔。

在上述方法中，還包括：在所述第一掩模層下面形成第三掩模層，其中，蝕刻所述第一掩模層停止在所述第三掩模層的頂面上；以及使用所述第一掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第三掩模層。

在上述方法中，使用三層來執(zhí)行所述第一光刻第一蝕刻和所述第二光刻第二蝕刻的每個(gè)。

在上述方法中，所述光刻膠具有平坦的頂面，以及所述第一掩模層和所述第二掩模層是平坦的層。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：在襯底上方形成低k介電層；蝕刻所述低k介電層以形成溝槽；在所述低k介電層上方形成第一掩模層；在所述第一掩模層上方形成第二掩模層；在第一圖案化步驟中，在所述第二掩模層中形成第一通孔圖案；在第二圖案化步驟中，在所述第二掩模層中形成第二通孔圖案；使用第二掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第一掩模層以同時(shí)將所述第一通孔圖案和所述第二通孔圖案轉(zhuǎn)印至所述第一掩模層內(nèi)；以及使用所述第一掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述低k介電層以在所述低k介電層中形成第一通孔開口和第二通孔開口。

在上述方法中，還包括在所述低k介電層上方形成光刻膠，其中，所述光刻膠填充所述溝槽，并且所述第一掩模層在所述光刻膠上面。

在上述方法中，所述溝槽具有位于所述低k介電層的頂面和底面之間的中間水平處的底部。

在上述方法中，所述第一掩模層包括金屬，以及所述第二掩模層包括氧化硅。

在上述方法中，還包括位于所述第一掩模層下面的額外的氧化硅層。

在上述方法中，使用包括兩個(gè)光刻膠的三層執(zhí)行所述第一圖案化步驟和所述第二圖案化步驟的每個(gè)。

在上述方法中，還包括填充所述溝槽、所述第一通孔開口以及所述第二通孔開口以分別形成導(dǎo)電線、第一通孔以及第二通孔。

在上述方法中，在形成所述溝槽和形成所述導(dǎo)電線之間的整個(gè)周期期間，存在單一光刻膠灰化步驟，當(dāng)暴露所述低k介電層的部分時(shí)執(zhí)行所述單一光刻膠灰化步驟，以及當(dāng)暴露所述低k介電層時(shí)不執(zhí)行額外的光刻膠灰化步驟。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種使用多重光刻多重蝕刻的通孔圖案化的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上方形成低k介電層；蝕刻所述低k介電層以形成第一溝槽和第二溝槽；施加具有填充所述第一溝槽的第一部分和填充所述第二溝槽的第二部分的光刻膠；形成覆蓋所述光刻膠的第一掩模層，其中，所述第一掩模層是平坦的毯式層；在所述第一掩模層上面形成第二掩模層；使用分開的工藝步驟在所述第二掩模層中形成第一通孔開口和第二通孔開口，其中，當(dāng)形成所述第一通孔開口和所述第二通孔開口時(shí)，所述光刻膠被所述第一掩模層完全地覆蓋；蝕刻所述第一掩模層以將所述第一通孔開口和所述第二通孔開口延伸至所述第一掩模層內(nèi)；所述第一通孔開口和所述第二通孔開口分別地延伸至所述光刻膠的所述第一部分和所述第二部分內(nèi)；以及使用所述光刻膠作為蝕刻掩模蝕刻所述低k介電層以在所述低k介電層中分別形成第一通孔開口和第二通孔開口。

在上述方法中，還包括同時(shí)去除所述光刻膠的所述第一部分和所述第二部分。

在上述方法中，還包括：填充所述第一溝槽和所述第二溝槽以分別地形成第一金屬線和第二金屬線。

在上述方法中，還包括：填充所述第一通孔開口和所述第二通孔開口以分別地形成第一通孔和第二通孔。

在上述方法中，還包括：在所述第一掩模層下面形成第三掩模層；以及蝕刻所述第三掩模層以將所述第一通孔開口和所述第二通孔開口延伸至所述第三掩模層內(nèi)，其中，使用所述第三掩模層作為蝕刻掩模將所述第一通孔開口和所述第二通孔開口延伸至所述光刻膠內(nèi)。

上面概述了若干實(shí)施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)現(xiàn)與在此所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍、并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。