发明名称 半导体多层配线形成方法
摘要 本发明提供一种半导体多层配线之形成方法,其特征为,于将导体材料埋置在形成于层间绝缘层之第1蚀刻空间,与连通于此之第2蚀刻空间,形成多层配线结构,使用双镶嵌制程(Dual Damasene Process)之配线形成方法中,构成层间绝缘层之低电介质层不会有劣化情况,可以降低工时,同时提升步骤管理之自由度;因此,为保护形成第2蚀刻空间形成用之光致抗蚀图型的曝光之光所由来下层配线层,而于第1蚀刻空间内填充之材料,使用以不损伤层间绝缘层之剥离液容易去除的悬施玻璃材料为主成份之埋置材料,同时,此埋置材料中,不添加吸收曝光之光的吸光材料,以在埋置材料层之上形成可用乾式蚀刻加工的防止反射膜替代,形成显像液可溶性之防止反射膜。
申请公布号 TWI272655 申请公布日期 2007.02.01
申请号 TW092133416 申请日期 2003.11.27
申请人 东京应化工业股份有限公司 发明人 萩原嘉男;田中健
分类号 H01L21/027(2006.01);H01L21/768(2006.01) 主分类号 H01L21/027(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种半导体多层配线形成方法,系以贯通配线上 下贯穿层间绝缘层,来连接:形成在半导体基板上 之下层配线层,与其上介由层间绝缘层所形成之上 层配线层,的半导体多层配线之形成方法;其特征 为,包含有: 在上述下层配线层上至少层合由低电介质层所成 之上述层间绝缘层的层间绝缘层形成步骤;与 在上述层间绝缘层上形成光致抗蚀层,图型曝光后 ,经显像处理形成光致抗蚀图型,以此光致抗蚀图 型做为遮蔽层进行蚀刻,于上述层间绝缘层上形成 第1蚀刻空间,的第1蚀刻空间形成步骤;与 在上述层间绝缘层上,涂布至少以悬施玻璃(spin on glass)材料为主成份之埋置材料,使上述埋置材料埋 置于上述第1蚀刻空间,的埋置步骤;与 在上述层间绝缘层上形成的埋置材料层之上,以乾 式蚀刻形成可加工之防止反射膜,的防止反射膜形 成步骤;与 在上述防止反射膜上形成光致抗蚀层,于此光致抗 蚀层上用图型光照射,经硷性显像液显像,形成光 致抗蚀图型,的形成光致抗蚀图型步骤; 用上述光致抗蚀图型做为遮蔽层,以乾式蚀刻将上 述防止反射膜之露出部份加工,的防止反射膜加工 步骤;与 以上述光致抗蚀图型做为遮蔽层进行蚀刻,将上述 第1蚀刻空间之上部的上述层间绝缘层,依所定之 图型去除,与上述第1蚀刻空间连通的第2蚀刻空间, 而且同时去除上述第1蚀刻空间内之埋置材料,的 第2蚀刻空间形成及埋置材料去除步骤;与 在上述第1蚀刻空间与第2蚀刻空间同时埋置导体 材料,同时形成上述贯通配线和上层配线层,的配 线总括形成步骤;与 令防止反射膜之除去处理,除去残留之防止反射膜 下层之埋置材料,经由加以移除(Lift off)而进行之 工程。 2.如申请专利范围第1项之半导体多层配线形成方 法,其中上述悬施玻璃材料为,至少一种选自下述 (A)Si(OR1)a(OR2)b(OR3)c(OR4)d (式中,R1、R2、R3及R4分别为独立之碳原子数1~4之烷 基或苯基;a、b、c及d为0≦a≦4,0≦b≦4,0≦c≦4,0≦d ≦4,且满足a+b+c+d=4之条件的整数)所示之化合物; (B)R5Si(OR6)e(OR7)f(OR8)g (式中,R5为氢原子或碳原子数1~4之烷基;R6、R7及R8 分别为碳原子数1~3之烷基或苯基;e、f及g为0≦e≦3 ,0≦f≦3,0≦g≦3,且满足e+f+g=3之条件的整数)所示 之化合物;及 (C)R9R10Si(OR11)h(OR12)i (式中,R9及R10为氢原子或碳原子数1~4之烷基;R11及R 12分别为碳原子数1~3之烷基或苯基; h及i为0≦h≦2,0≦i≦2,且满足h+i=2之条件的整数,) 所示之化合物; 之化合物的水解者。 3.如申请专利范围第2项之半导体多层配线形成方 法,其中上述低电介质层为由至少含有甲基之Si系 材料所形成,同时上述悬施玻璃材料之含有比率, 为调制至对上述化合物(B)与上述化合物(C)之合计, 可达50重量%以上者。 4.申请专利范围第3项之半导体多层配线形成方法, 其中使用羟基倍半矽氧烷系材料做为上述Si系材 料,上述悬施玻璃材料中R5为氢原子之化合物(B)的 含有比率,调制至可达50重量%以上者。 5.如申请专利范围第1项之半导体多层配线形成方 法,其中上述悬施玻璃材料以有机溶媒溶解,该有 机溶媒为,使多价醇之羟基经烷基醚化之多价醇醚 类者。 6.如申请专利范围第1项之半导体多层配线形成方 法,其中上述防止反射膜为,由至少含有藉由外加 所定之能量,使末端基脱离而产生磺酸残基之取代 基的树脂组成份,与溶媒而成之树脂组成物所构成 者。 7.如申请专利范围第6项之半导体多层配线形成方 法,其中,前述树脂成分为,至少下述一般式(1) (式中,n为1以上之整数;X为碳原子数1~10之直链,或 者支链状的烷基链、芳香族或者脂环族之环状烷 基链、烷基酯链;Y为承受外加之所定能量产生之 磺酸残基的取代基)。 8.如申请专利范围第1项之半导体多层配线形成方 法,其中上述防止反射膜,系由含有聚钛氧烷及聚 矽氧烷之混合物,或者此等之共聚物而成之树脂组 成物,所构成者。 9.如申请专利范围第1项之半导体多层配线形成方 法,其中在形成上述第2蚀刻空间步骤之后,更包含 有以剥离液去除余留在上述第1蚀刻空间之埋置材 料,的埋置材料去除步骤。 10.一种半导体多层配线形成方法,系以贯通配线上 下贯穿层间绝缘层,来连接:形成在半导体基板上 之下层配线层,与其上介由层间绝缘层所形成之上 层配线层,的半导体多层配线之形成方法;其特征 为,包含有: 在上述下层配线层上至少层合由低电介质层所成 之上述层间绝缘层的层间绝缘层形成步骤;与 在上述层间绝缘层之上形成光致抗蚀层,图型曝光 后,经显像处理形成光致抗蚀图型,以此光致抗蚀 图型做为遮蔽层进行蚀刻,于上述层间绝缘层上形 成第1蚀刻空间,的第1蚀刻空间形成步骤;与 在上述层间绝缘层上,涂布至少以悬施玻璃材料为 主成份之埋置材料,使上述埋置材料埋置于第1蚀 刻空间,的埋置步骤;与 在上述层间绝缘层上形成的埋置材料层之上,形成 显像液可溶性之防止反射膜,的防止反射膜形成步 骤;与 在上述显像液可溶性防止反射膜上形成光致抗蚀 层,的形成光致抗蚀层步骤;与 在上述光致抗蚀层上用图型光照射,以硷性显像液 进行上述光致抗蚀层之显像,同时去除显像时余留 之不被光致抗蚀图型覆盖的上述防止反射膜之露 出部份,的抗蚀显像及防止反射膜去除步骤;与 以上述光致抗蚀图型做为遮蔽层进行蚀刻,将上述 第1蚀刻空间之上部的上述层间绝缘层,依所定之 图型去除,形成与第1蚀刻空间连通之第2蚀刻空间, 同时去除上述第1蚀刻空间内埋置材料,的第2蚀刻 空间形成及去除埋置材料去除步骤;与 上述第1蚀刻空间和第2蚀刻空间同时埋置导体材 料,同时形成上述贯通配线和上层配线层,的形成 配线总括步骤;与 除去埋置材料后,将光致抗蚀膜及防止反射膜,经 由光致抗蚀剥离剂加以除去之工程。 11.如申请专利范围第10项之半导体多层配线形成 方法,其中上述悬施玻璃材料为,至少一种选自下 述 (A)Si(OR1)a(OR2)b(OR3)c(OR4)d (式中,R1、R2、R3及R4分别为独立之碳原子数1~4之烷 基或苯基;a、b、c及d为0≦a≦4,0≦b≦4,0≦c≦4,0≦d ≦4,且满足a+b+c+d=4之条件的整数,)所示之化合物; (B)R5Si(OR6)e(OR7)f(OR8)g (式中,R5为氢原子或碳原子数1~4之烷基;R6、R7及R8 分别为碳原子数1~3之烷基或苯基;e、f及g为0≦e≦3 ,0≦f≦3,0≦g≦3,且满足e+f+g=3之条件的整数,)所示 之化合物;及 (C)R9R10Si(OR11)h(OR12)i (式中,R9及R10为氢原子或碳原子数1~4之烷基;R11及R 12分别为碳原子数1~3之烷基或苯基; h及i为0≦h≦2,0≦i≦2,且满足h+i=2之条件的整数,) 所示之化合物; 之化合物的水解者。 12.如申请专利范围第11项之半导体多层配线形成 方法,其中上述低电介质层为由至少含有甲基之Si 系材料所形成,同时上述悬施玻璃材料之含有比率 ,为调制至对上述化合物(B)与上述化合物(C)之合计 ,可达50%以上者。 13.如申请专利范围第12项之半导体多层配线形成 方法,其中使用羟基倍半矽氧烷系材料做为上述Si 系材料,上述悬施玻璃材料中R5为氢原子之化合物( B)的含有比率,为调制至可达50重量%以上者。 14.如申请专利范围第10项之半导体多层配线形成 方法,其中上述悬施玻璃材料以有机溶媒溶解,该 有机溶媒为,使多价醇之羟基经烷基醚化之多价醇 醚类者。 15.如申请专利范围第10项之半导体多层配线形成 方法,其中在形成上述第2蚀刻空间步骤之后,更包 含有以剥离液去除余留在上述第1蚀刻空间之埋置 材料,的埋置材料去除步骤。 图式简单说明: 图1A~1D为采用双镶嵌制程之已往半导体多层配线 形成方法的前半段步骤示意说明图。 图2A~2D为采用双镶嵌制程之已往半导体多层配线 形成方法的前半段步骤示意说明图。 图3A~3D为采用双镶嵌制程之本发明第1半导体多层 配线形成方法的前半段步骤示意说明图。 图4A~4D为采用双镶嵌制程之本发明第1半导体多层 配线形成方法的后半段步骤示意说明图。 图5A~5D为采用双镶嵌制程之本发明第2半导体多层 配线形成方法的前半段步骤示意说明图。 图6A~6D为采用双镶嵌制程之本发明第2半导体多层 配线形成方法的后半段步骤示意说明图。
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