CN1444275A - 双镶嵌制程 - Google Patents
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Abstract
一种双镶嵌制程，是于内层绝缘层上依序形成抗反射层和第一光阻层，第一光阻层具有介层窗开口或导线沟槽的图案；将第一光阻层的图案转移至抗反射层和内层绝缘层中；移除第一光阻层；于抗反射层上形成第二光阻层，第二光阻层具有导线沟槽或介层窗开口的图案；将第二光阻层的图案转移至抗反射层中和内层绝缘层的上部；移除第二光阻层，内层绝缘层的上部具有一导线沟槽，且内层绝缘层的下部具有一介层窗开口。具有将同一抗反射层用于介层窗开口和沟槽图案的形成，此同一抗反射层亦被用作硬罩幕以进行双镶嵌制程的功效。
Description
技术领域
本发明是有关于一种双镶嵌制程，特别是有关于一种使用无机材料做为抗反射层和硬罩幕的双镶嵌制程。
背景技术
众所周知，双镶嵌制程是指于介电层中形成金属导线(如铜导线)的沟槽和金属插塞的介层窗开口后，再填入金属于导线沟槽和介层窗开口中，配合以化学机械研磨制程，移除介电层上方多余的金属后，即同时形成导线和介层窗插塞。
传统的双镶嵌制程可分为两类，第一种是先形成介层窗开口后再形成导线开口；第二种是先形成导线开口后再形成介层窗开口。
第一种方法是先于介电层中定义出完全穿透介电层的介层窗开口，之后利用另一光阻层定义导线沟槽，在涂布光阻层之前，会先涂布一层抗反射层，以提高微影制程的分辨率。其主要缺陷在于：
由于抗反射材质和光阻材质会填入之前形成的介层窗开口中，而且在介层窗开口侧壁的抗反射材质会与介电层蚀刻剂反应生成副产物(by-products)，而无法移除，形成所谓的栅栏(fence)，此栅栏会阻碍金属材质的填入，而容易于双镶嵌图案中形成金属导线的不规则形状。
此外，此栅栏的存在会造成电流于导线和介层窗插塞流动的障碍，而易形成电子迁移孔洞而导致可靠性不良。这些问题，均会严重影响内连线(由多层导线和介层窗插塞所构成)的品质。
第二种方法是先于介电层的上部定义出导线沟槽，之后利用另一光阻层定义介层窗开口，起主要缺陷在于：
由于导线沟槽的密度相当高，使得用于定义介层窗开口的光阻层的表面地形不平整，而严重影响了微影制程的分辨率。
发明内容
本发明的目的是提供一种双镶嵌制程，通过以无机材料为抗反射层的双镶嵌制程，达到可以避免栅栏问题发生的目的。
本发明的另一目的是提供一种双镶嵌制程，提高将同一无机材料层用于介层窗开口和导线开口的形成的方法，达到此无机材料层亦可用作硬罩幕的目的。
本发明的再一目的是提供一种双镶嵌制程，通过使无机材料做为抗反射层和硬罩幕的双镶嵌制程，达到解决栅栏问题和同时避免光阻层的表面地形不平整的情形发生的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
(1)提供一导线，于该导线上形成一覆盖层；
(2)于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
(3)于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
(4)于该抗反射层上形成第一光阻层，其中该第一光阻层具有介层窗开口的图案：
(5)将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中；
(6)移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
(7)于该抗反射层上形成第二光阻层，该第二光阻层具有导线沟槽的图案；
(8)将该第二光阻层的图案转移至该抗反射层中和该内层绝缘层的上部；
(9)移除该第二光阻层，该内层绝缘层的上部具有一导线沟槽，且该内层绝缘层的下部具有一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中之后，该内层绝缘层中具有完整的介层窗开口，该介层窗开口穿透该内层绝缘层，且暴露出该覆盖层。将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中之后，该内层绝缘层中具有未穿透该内层绝缘层的部分介层窗开口，另外，在将该第二光阻层的图案转移至该抗反射层中和该内层绝缘层的上部的步骤中，亦同时将该内层绝缘层中的部分介层窗开口往下转移至该内层绝缘层下部，直至暴露出该覆盖层的表面。该覆盖层的厚度介于300和1000之间。形成该覆盖层的材质为氮化硅。该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。用以形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或含碳氧化硅的其中之一。该抗反射层的厚度介于200和900之间。形成该抗反射层的材质为SiON、TiN和TaN的其中之一。
本发明还提供另一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
提供一导线，于该导线上形成覆盖层；
于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
于该抗反射层上形成第一光阻层，其中该第一光阻层具有导线沟槽的图案；
将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层中和内层绝缘层的上部；
移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
于该抗反射层上形成第二光阻层，该第二光阻层具有介层窗开口的图案；
将该第二光阻层的图案转移至该内层绝缘层的下部；
移除该第二光阻层，该内层绝缘层的上部具有一导线沟槽，且该内层绝缘层的下部具有一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
该覆盖层的厚度介于300和1000之间。形成该覆盖层的材质为氮化硅。该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或含碳氧化硅的其中之一。该抗反射层的厚度介于200和900之间。形成该抗反射层的材质为SiON、TiN或TaN的其中之一。
本发明还提供再一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
提供一导线，于该导线上形成覆盖层；
于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
于该抗反射层上形成一第一光阻层，该第一光阻层具有导线沟槽的图案；
将该第一光阻层的图案完全转移至该抗反射层中和部分该内层绝缘层中；
移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
于该抗反射层上形成一第二光阻层，该第二光阻层具有介层窗开口的图案；
将该第二光阻层的图案转移至部分该内层绝缘层中；
移除该第二光阻层，以暴露出该抗反射层；
以该抗反射层为硬罩幕，用以将该内层绝缘层中的导线沟槽的图案往下转移至于该内层绝缘层的上部形成一导线沟槽，且将该内层绝缘层中的介层窗开口的图案同时往下转移至于该内层绝缘层的下部形成一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
该覆盖层的厚度介于300和1000之间。形成该覆盖层的材质为氮化硅。该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或合碳氧化硅的其中之一。该抗反射层的厚度介于200和900之间。形成该抗反射层的材质为SiON、TiN或TaN的其中之一。
下面结合较佳实施例配合附图详细说明。
附图说明
图1-图5是本发明实施例1的先形成介层窗开口的双镶嵌制程的示意图。
图6-图10是本发明实施例2的先形成介层窗开口的双镶嵌制程的示意图。
图11-图15是本发明实施例3的先形成导线沟槽的双镶嵌制程的示意图。
图16-图21是本发明实施例4的先形成导线沟槽的双镶嵌制程的示意图。
具体实施方式
本发明是使用无机材料做为抗反射层和硬罩幕，以进行双镶嵌制程。而双镶嵌制程还可分为先形成介层窗开口的双镶嵌制程和先形成导线沟槽的双镶嵌制程。以下实施例1和实施例2是为先形成介层窗开口的双镶嵌制程，实施例3和实施例4是为先形成导线沟槽的双镶嵌制程。
实施例1
参阅图1-图5所示，是本发明的一种先形成介层窗开口的双镶嵌制程的示意图。
参阅图1，提供一金属导线层10于基底上，其中用于形成金属导线层10的材质可为铜，以下是以铜导线层10做说明。
之后，于此铜导线层10上形成一覆盖层12，用以避免铜导线层10暴露于氧气中或其它腐蚀性化学制程中，覆盖层12的材质可为氮化硅，其形成方法可为电浆增强化学气相沉积法(PECVD)，其厚度约为300-1000左右。
接着，于覆盖层12上形成一内层绝缘层14，其材质可为氧化硅、含氟氧化硅、SilkO或合碳氧化硅，其厚度约为4000-12000左右。
之后，于内层绝缘层14上形成一抗反射层16，其材质可为SiON、TiN、TaN或其它材质，其厚度约为200-900左右。
接着于抗反射层16上形成一层光阻层18，其中具有介层窗开口的图案。
参阅图2，以光阻层18为蚀刻罩幕，将光阻层18的介层窗开口图案转移至抗反射层16和内层绝缘层14中。
在此实施例中，所形成的介层窗开口20完全穿透内层绝缘层14，且露出其下方的覆盖层12的表面，即内层绝缘层14中具有完整的介层窗开口20。之后，移除光阻层18。
参阅图3，于抗反射层16上覆盖一层光阻材质，此光阻材质有可能填入于介层窗开口20中，经曝光显影后，形成具有导线沟槽的图案的光阻层22。此时，部分抗反射层16的表面暴露出来，而部分光阻层22仍填于介层窗开口20中。
在图3中，光阻层22右边的导线图案是表示在误差的允许范围内发生对不准的情况的示意图。然而，这种情形并不会影响内连线的品质。
参阅图4，进行蚀刻制程，以将光阻层22中的导线沟槽的图案转移至抗反射层16和内层绝缘层14的上部，以形成具有导线沟槽24和介层窗开口20的双镶嵌图案。之后，移除光阻层22
参阅图5，移除介层窗开口20底部的覆盖层12，以露出铜金属层10的表面。此时，可选择性地同时移除抗反射层16或保留抗反射层16，在图4中，是以移除抗反射层16为例。
之后，进行后续的内连线制程，以同时形成导线和介层窗插塞的双镶嵌结构。由于此为现有技术，在此不多赘述。
实施例2
参阅图6-图10所示，是本发明的一种先形成介层窗开口的双镶嵌制程的示意图。
参阅图6，提供一金属导线层10于基底上，其中用于形成金属导线层10的材质可为铜，以下是以铜导线层10做说明。之后，于此铜导线层10上形成一覆盖层12，用以避免铜导线层10暴露于氧气中或其它腐蚀性化学制程中，覆盖层12的材质可为氮化硅，其形成方法可为电浆增强化学气相沉积法(PECVD)，其厚度约为300-1000左右。接着，于覆盖层12上形成一内层绝缘层14，其材质可为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或合碳氧化硅，其厚度约为4000-12000左右。之后，于内层绝缘层14上形成一抗反射层16，其材质可为SiON、TiN、TaN或其它材质，其厚度约为200-900左右。
接着于抗反射层16上形成一层光阻层18，其中具有介层窗开口的图案。
接着参阅图7，以光阻层18为蚀刻罩幕，将光阻层18的介层窗开口图案转移至抗反射层16和内层绝缘层14中。
与实施例1不同的是，在此实施例中，所形成的介层窗开口20未完全穿透(即部分穿透)内层绝缘层14，即内层绝缘层14中具有部分的介层窗开口20。之后，移除先阻层18。
参阅图8，于抗反射层16上覆盖一层光阻材质，经曝光显影后，形成具有导线沟槽的图案的光阻层22。此时，部分抗反射层16的表面暴露出来。
在图8中，光阻层22右边的导线图案是表示在误差的允许范围内发生对不准的情况的示意图。然而，这种情形并不会影响内连线的品质。
参阅图9，进行蚀刻制程，以将光阻层22中的导线沟槽的图案转移至抗反射层16和内层绝缘层14的上部，并同时将介层窗开020继续往下方的内层绝缘层14转移，直至暴露出覆盖层12的表面，以形成具有导线沟槽24和介层窗开口20的双镶嵌图案。之后，移除光阻层22。
参阅图10，移除介层窗开020底部的覆盖层12，以暴露出铜金属层10的表面。此时，可选择性地同时移除抗反射层16或保留抗反射层16，在此图10中，是以移除抗反射层16为例。
之后，进行后续的内连线制程，以同时形成导线和介层窗插塞的双镶嵌结构。由于此为现有技术，在此不多赘述。
实施例3
参阅图11-图15所示，是本发明的一种先形成导线沟槽的双镶嵌制程的示意图。
参阅图11，提供一金属导线层30于基底上，其中用于形成金属导线层30的材质可为铜，以下是以铜导线层30做说明。之后，于此铜导线层30上形成一覆盖层32，用以避免铜导线层30暴露于氧气中或其它腐蚀性化学制程中。覆盖层32的材质可为氮化硅，其形成方法可为电浆增强化学气相沉积法(PECVD)，其厚度约为300-1000左右。接着，于覆盖层32上形成一内层绝缘层34，其材质可为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或含碳氧化硅，其厚度约为4000-12000左右。之后，于内层绝缘层34上形成一抗反射层36，其材质可为SiON、TiN、TaN或其它材质，其厚度约为200-900左右。
接着于抗反射层36上形成一层光阻层38，其中具有导线沟槽的图案。
参阅图12，以光阻层38为蚀刻罩幕，将光阻层38的图案转移至抗反射层36中和内层绝缘层34的上部中，以形成完整的导线沟槽41。之后，移除光阻层38。
参阅图13，于抗反射层36上覆盖一层光阻材质，且填入于导线沟槽41中，经曝光显影后，形成具有介层窗开口的图案的光阻层42。
在图13中，光阻层42最右侧的介层窗开口图案是表示在误差的允许范围内发生对不准的情况的示意图。然而，这种情形并不会影响内连线的品质。
参阅图14，进行蚀刻制程，以将光阻层42中的介层窗开口的图案转移至内层绝缘层34的下部，直至暴露出覆盖层32的表面，以形成具有导线沟槽41和介层窗开口45的双镶嵌图案。之后，移除光阻层42。
参阅图15，移除介层窗开口45底部的覆盖层32，以暴露出铜金属层30的表面。此时，可选择性地同时移除抗反射层36或保留抗反射层36，在此图示中，是以前移除抗反射层36为例。
之后，进行后续的内连线制程，同时形成导线和介层窗插塞的双镶嵌结构。由于此为现有技术，在此不多赘述。
实施例4
参阅图16-图21所示，是本发明的一种先形成导线沟槽的双镶嵌制程的示意图。
参阅图16，提供一金属导线层30于基底上，其中用于形成金属导线层30的材质可为铜，以下是以铜导线层30做说明。之后，于此铜导线层30上形成一覆盖层32，用以避免铜导线层30暴露于氧气中或其它腐蚀性化学制程中，覆盖层32的材质可为氮化硅，其形成方法可为电浆增强化学气相沉积法(PECVD)，其厚度约为300-1000左右。接着，于覆盖层32上形成一内层绝缘层34，其材质可为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或合碳氧化硅，其厚度约为4000-12000左右。之后，于内层绝缘层34上形成一抗反射层36，其材质可为SiON、TiN、TaN或其它材质，其厚度约为200-900左右。
接着于抗反射层36上形成一层光阻层38，其中具有导线沟槽的图案。
参阅图17，以光阻层38为蚀刻罩幕，将光阻层38的图案完全转移至抗反射层36中且部分转移至内层绝缘层34中，以于内层绝缘层34中形成部分的导线构槽41，之后，移除光阻层38。
参阅图18，于抗反射层36上覆盖一层光阻材质，经曝光显影后，形成具有介层窗开口的图案的光阻层42。
在图18中，光阻层42最右侧的介层窗开口图案是表示在误差的允许范围内发生对不准的情况的示意图。然而，这种情形并不会影响内连线的品质。
参阅图19，进行蚀刻制程，以将光阻层42中的介层窗开口射图案部分转移至内层绝缘层34中，并同时将导线沟槽41继续往部分内层绝缘层34中转移。之后，移除先阻层42。
参阅图20，以抗反射层36为硬罩幕，将介层窗开口45和导线沟槽41完全转移至内层绝缘层34中，直至暴露出覆盖层32的表面，以形成具有导线沟槽41和介层窗开口45的双镶嵌图案。其中，导线沟槽41位于内层绝缘层34的上部，介层窗开口45位于内层绝缘层34的下部。
参阅图21，移除介层窗开口45底部的覆盖层32，以暴露出钢金属层30的表面。此时，可选择性地同时移除抗反射层36或保留抗反射层36，在图21中，是以移除抗反射层36为例。
之后，进行后续的内连线制程，以同时形成导线和介层窗插塞的双镶嵌结构。由于此为现有技术，在此不多赘述。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，所做变更与润饰，都食欲本发明的保护范围之内。
Claims (23)
1、一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
(1)提供一导线，于该导线上形成一覆盖层；
(2)于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
(3)于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
(4)于该抗反射层上形成第一光阻层，其中该第一光阻层具有介层窗开口的图案：
(5)将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中；
(6)移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
(7)于该抗反射层上形成第二光阻层，该第二光阻层具有导线沟槽的图案；
(8)将该第二光阻层的图案转移至该抗反射层中和该内层绝缘层的上部；
(9)移除该第二光阻层，该内层绝缘层的上部具有一导线沟槽，且该内层绝缘层的下部具有一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
2、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中之后，该内层绝缘层中具有完整的介层窗开口，该介层窗开口穿透该内层绝缘层，且暴露出该覆盖层。
3、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层和该内层绝缘层中之后，该内层绝缘层中具有未穿透该内层绝缘层的部分介层窗开口，另外，在将该第二光阻层的图案转移至该抗反射层中和该内层绝缘层的上部的步骤中，亦同时将该内层绝缘层中的部分介层窗开口往下转移至该内层绝缘层下部，直至暴露出该覆盖层的表面。
4、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：该覆盖层的厚度介于300和1000之间。
5、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该覆盖层的材质为氮化硅。
6、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。
7、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：用以形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或含碳氧化硅的其中之一。
8、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：该抗反射层的厚度介于200和900之间。
9、根据权利要求1所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该抗反射层的材质为SiON、TiN和TaN的其中之一。
10、一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
提供一导线，于该导线上形成覆盖层；
于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
于该抗反射层上形成第一光阻层，其中该第一光阻层具有导线沟槽的图案；
将该第一光阻层的图案转移至该抗反射层中和内层绝缘层的上部；
移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
于该抗反射层上形成第二光阻层，该第二光阻层具有介层窗开口的图案；
将该第二光阻层的图案转移至该内层绝缘层的下部；
移除该第二光阻层，该内层绝缘层的上部具有一导线沟槽，且该内层绝缘层的下部具有一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
11、根据权利要求10所述的双镶嵌制程，其特征是：该覆盖层的厚度介于300和1000之间。
12、根据权利要求11所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该覆盖层的材质为氮化硅。
13、根据权利要求10所述的双镶嵌制程，其特征是：该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。
14、根据权利要求13所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或含碳氧化硅的其中之一。
15、根据权利要求10所述的双镶嵌制程，其特征是：该抗反射层的厚度介于200和900之间。
16、根据权利要求15所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该抗反射层的材质为SiON、TiN或TaN的其中之一。
17、一种双镶嵌制程，其特征是：它包括如下步骤：
提供一导线，于该导线上形成覆盖层；
于该覆盖层上形成一内层绝缘层；
于该内层绝缘层上形成一抗反射层；
于该抗反射层上形成一第一光阻层，该第一光阻层具有导线沟槽的图案；
将该第一光阻层的图案完全转移至该抗反射层中和部分该内层绝缘层中；
移除该第一光阻层，以暴露出该抗反射层；
于该抗反射层上形成一第二光阻层，该第二光阻层具有介层窗开口的图案；
将该第二光阻层的图案转移至部分该内层绝缘层中；
移除该第二光阻层，以暴露出该抗反射层；
以该抗反射层为硬罩幕，用以将该内层绝缘层中的导线沟槽的图案往下转移至于该内层绝缘层的上部形成一导线沟槽，且将该内层绝缘层中的介层窗开口的图案同时往下转移至于该内层绝缘层的下部形成一介层窗开口，该导线沟槽和该介层窗开口构成双镶嵌图案。
18、根据权利要求17所述的双镶嵌制程，其特征是：该覆盖层的厚度介于300和1000之间。
19、根据权利要求18所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该覆盖层的材质为氮化硅。
20、根据权利要求17所述的双镶嵌制程，其特征是：该内层绝缘层的厚度介于4000和12000之间。
21、根据权利要求20所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该内层绝缘层的材质为氧化硅、含氟氧化硅、Silk0或合碳氧化硅的其中之一。
22、根据权利要求21所述的双镶嵌制程，其特征是：该抗反射层的厚度介于200和900之间。
23、根据权利要求22所述的双镶嵌制程，其特征是：形成该抗反射层的材质为SiON、TiN或TaN的其中之一。
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