[发明专利]利用选择性双层电介质再生的全自对准过孔

说明书

在一种用于加工衬底的方法中，在置于第一电介质层中的多个导电结构上选择性地形成导电盖层。在该第一电介质层上选择性地形成第二电介质层。在该第二电介质层上选择性地形成第三电介质层。然后在该多个导电结构和该第三电介质层上形成第四电介质层，并且随后在该第四电介质层内形成互连结构。该互连结构包括过孔结构，该过孔结构具有：第一部分，该第一部分置于该导电盖层上，使得该第一部分的侧壁被该第三电介质层包围；以及第二部分，该第二部分设置在该第一部分和该第三电介质层上。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月27日提交的美国临时申请号62/690,838的权益，该美国临时申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体微细加工，包括用于图案化、沉积和去除给定衬底或晶圆上的材料的系统和工艺。

背景技术

光刻工艺中使线宽缩小的方法历史上涉及使用较大NA的光学器件(数值孔径)、较短曝光波长或除了空气外的界面介质(例如，水浸)。由于常规光刻工艺的分辨率已经接近理论极限，因此制造商开始转向多重图案化(MP)方法，诸如双重图案化(DP)方法，以克服光学限制。

在材料加工方法(例如，光刻法)中，创建图案化层包括向衬底的上表面施加辐射敏感材料(诸如光刻胶)薄层。辐射敏感材料薄层变换成浮雕图案，浮雕图案可以用作蚀刻掩模以将图案转移到衬底上的下层。将辐射敏感材料薄层图案化一般涉及曝光过程以通过使用例如光刻系统借助掩膜版(和相关联的光学器件)来光化辐射到辐射敏感材料薄层上。然后，在曝光过程之后可以是通过使用显影溶剂来去除辐射敏感材料薄层的被辐射区域(如在正性光刻胶的情况下)或未被辐射区域(如在负性抗蚀剂的情况下)。在一些实施例中，蚀刻掩模可以进一步包括多个子层。

用于将辐射或光的图案曝光到衬底上的常规光刻技术存在限制所曝光的特征的大小并限制所曝光的特征之间的间距或间隔的各种挑战。已经实施各种研究来改进常规光刻技术。例如，减轻曝光限制的相关技术是应用双重图案化方法来允许以比当前通过常规光刻技术可能实现的间距更小的间距对较小特征进行图案化。

发明内容

随着制造较小的器件，生产图案化特征的临界尺寸(CD)或分辨率变得越来越具有挑战性。最担心的是，另外的挑战与两个光刻工艺之间的覆盖(诸如光刻未对准)相关联。如果掩模和图案没有适当地对准，那么可能会出现器件缺陷和失败。例如，在期望的位置可能部分地切割或没有切割线，开口可能放错位置，或者可能以其他方式产生短路。这样的未对准还在多层金属线和过孔与下面的晶体管互连时给衬底的金属化带来挑战。与金属化相关联的另一挑战是在没有损坏周围电介质材料的情况下产生沟槽和过孔。

本文的技术(或方法)包括用于将衬底图案化的方法，诸如在后段制程(BEOL)中的金属化期间形成图案。本文的技术实现全自对准过孔和线。本文的技术包括使用双层电介质的选择性生长来实现沟槽和过孔图案化的自对准，而无需使用具有不合期望成分的蚀刻终止层或膜。在双层电介质结构中，第一电介质层可以提供与相邻金属线的电隔离，而第二电介质层可以防止第一电介质在沟槽和过孔图案化的形成期间发生蚀刻。两个电介质层可以沉积在相同的室中并且留在衬底上的布线层内，而不是像多数蚀刻终止层那样被去除。

当然，本文所披露的制造步骤的顺序是为了清楚起见而呈现的。通常，这些制造步骤可以以任何合适的顺序执行。另外地，尽管可能在本披露的不同地方讨论了本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个，但是应当注意，可以彼此独立地或彼此组合地执行每个概念。因此，可以以许多不同的方式来实施和查看本披露。

应当注意，本发明内容部分未指定本披露或所要求保护的发明的每个实施例和/或递增的新颖方面。相反，本发明内容仅提供了对不同实施例以及与常规技术相比的新颖性对应点的初步讨论。对于本发明和实施例的附加细节和/或可能的观点而言，读者应查阅如以下进一步讨论的本披露的具体实施方式部分和相应附图。