TW201814828A - 具有選擇性嫁接的光桶地板顏色 - Google Patents

Abstract

說明了用於半導體結構製造之基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色的方法，以及所獲得的結構。舉例來說，在基板之上形成的層間介電(ILD)層之上形成光柵結構，該光柵結構包含由交替的第一溝槽和第二溝槽分隔開的複數個介電間隔件，在該些第一溝槽中但不在該些第二溝槽中嫁接抗蝕抑制劑(resist-inhibitor)層，在該些第一溝槽中和在該些第二溝槽中形成光阻，暴露和去除在該些第二溝槽之中的選擇溝槽中的該光阻以進行微影曝光來定義一組通孔位置，將該組通孔位置蝕刻進入該ILD層，以及在該ILD層中形成複數條金屬線，其中該複數條金屬線之中選擇的金屬線包括對應於該組通孔位置的下層導電通孔。

Description

具有選擇性嫁接的光桶地板顏色

本發明的實施例屬於半導體結構和加工的技術領域，特別是，用於半導體結構製造之基於具有選擇性嫁接(grafting)的光桶地板顏色的方法，以及所獲得的結構。

過去數十年間，積體電路中之特徵的縮放已成為日益成長之半導體產業的驅動力。縮得愈來愈小的特徵能提高在半導體晶片之有限面積上的功能單元的密度。例如，縮小電晶體尺寸能在晶片上結合更多數量的記憶體或邏輯裝置，導致能製造容量增加的產品。然而，更大容量的驅動力並非毫無問題。最佳化各裝置之性能的必要性變得日益重要。

積體電路通常包括導電微電子結構，其在本領域中稱為通孔，用以將在通孔上方的金屬線或其他互連與在通孔下方的金屬線或其他互連電性連接。通孔通常由 微影程序形成。代表性地，可將光阻層旋塗在介電層上，可經由圖案化的遮罩將該光阻層暴露於圖案化的光化輻射，接著可顯影該經曝光的層，以在該光阻層中形成開口。其次，可透過使用光阻層中的開口作為蝕刻遮罩，在介電層中蝕刻通孔的開口。此開口被稱為通孔開口。最後，以一或多種金屬或其他導電材料填充通孔開口以形成通孔。

在過去，通孔的大小及間隔已逐漸地變小，並且預期未來針對至少一些類型的積體電路(例如，先進微處理器、晶片組組件、繪圖晶片等等)，通孔的大小及間隔會持續逐漸地縮小。通孔大小的一種測量為通孔開口的臨界尺寸。通孔間隔的一種測量為通孔間距(pitch)。通孔間距代表介於最接近的相鄰通孔之間的中心至中心的距離。

當透過此種微影程序來圖案化具有極小間距的極小通孔時，數種挑戰逕自呈現，尤其是當間距為約70奈米(nm)或更小及/或當通孔開口的臨界尺寸為約35nm或更小時。一種這樣的挑戰是，通孔和上覆互連之間的覆蓋，以及通孔和底下接觸(landing)互連之間的覆蓋，通常需要被控制到四分之一通孔間距之數量級的高容差。由於通孔間距隨時間推移縮得更小，因此覆蓋容差傾向隨著通孔間距以大於微影設備能趕上的速率縮放。

另一種這樣的挑戰是，通孔開口的臨界尺寸一般往往於比微影掃描器的解析能力更快速縮放。存在用 以縮小通孔開口之臨界尺寸的縮小技術。然而，縮小量往往受到最小通孔間距以及受到能充分光學鄰近校正(OPC)中性之縮小程序的能力的限制，並且往往不會顯著地折衷線寬粗糙度(LWR)及/或臨界尺寸均勻性(CDU)。

又另一種這樣的挑戰是，當通孔開口的臨界尺寸縮小時，光阻的LWR及/或CDU特性通常需要改善，以維持臨界尺寸預算的相同整體片段(overall fraction)。然而，目前多數光阻的LWR及/或CDU特性的改善速度並未和通孔開口之臨界尺寸縮小的速度一樣快。

再一種這樣的挑戰是，極小的通孔間距一般傾向甚至低於極紫外線(EUV)微影掃描器的解析度能力。因此，通常可能要使用兩個、三個或更多個不同的微影遮罩，這往往增加製造成本。在某些時候，如果間距持續縮小，即使有複數個遮罩，也可能無法使用EUV掃描器來印刷這些非常小間距的通孔開口。

因此，在通孔製造技術的領域中需要改進。

100‧‧‧開始結構

102‧‧‧基底

104‧‧‧層間介電(ILD)層

106‧‧‧圖案化的硬遮罩

108‧‧‧光柵結構

110‧‧‧填充材料

112‧‧‧介電骨架材料

114‧‧‧溝槽

116‧‧‧溝槽

118‧‧‧抗蝕抑制劑層

120‧‧‧光阻層

122‧‧‧交替的抑制區域

124‧‧‧非抑制區域

126‧‧‧微影曝光

128‧‧‧曝光窗

104’‧‧‧圖案化的介電層

128A‧‧‧位置

128B‧‧‧位置

128C‧‧‧位置

104”‧‧‧兩次圖案化的介電層

130‧‧‧金屬線

132‧‧‧導電通孔

136‧‧‧溝槽

200‧‧‧交叉光柵結構

300‧‧‧開始結構

302‧‧‧層間介電(ILD)層

304‧‧‧第一硬遮罩材料層

306‧‧‧圖案化的硬遮罩

308‧‧‧間隔件

310‧‧‧溝槽

312‧‧‧第一光桶

314‧‧‧溝槽

318‧‧‧第二光桶

399‧‧‧嫁接的抗蝕抑制劑層

312A‧‧‧第一光桶

313A‧‧‧通孔開口

320‧‧‧第二硬遮罩

321‧‧‧電子束曝光

350‧‧‧區域

302’‧‧‧通孔圖案化的ILD層

324‧‧‧通孔位置

326‧‧‧金屬線溝槽

400‧‧‧導電金屬線

402‧‧‧導電通孔

500‧‧‧開始點結構

502‧‧‧金屬線

504‧‧‧ILD線

506‧‧‧第一階金屬線

508‧‧‧ILD材料層

510‧‧‧硬遮罩層

512‧‧‧溝槽

514‧‧‧圖案化的ILD層

516‧‧‧光阻

516A‧‧‧光桶

516B‧‧‧光桶

516C‧‧‧光桶

516’‧‧‧剩餘的部分

518‧‧‧選擇通孔位置

599‧‧‧嫁接的抗蝕抑制劑層

516”‧‧‧永久性的ILD材料

520‧‧‧交聯的光桶

596‧‧‧接縫

597‧‧‧接縫

598‧‧‧接縫

550‧‧‧單一平面

522‧‧‧金屬線

524‧‧‧通孔

600‧‧‧計算裝置

602‧‧‧主機板

604‧‧‧處理器

606‧‧‧通訊晶片

700‧‧‧中介層

702‧‧‧第一基底

704‧‧‧第二基底

706‧‧‧球柵陣列(BGA)

708‧‧‧金屬互連

710‧‧‧通孔

712‧‧‧矽穿孔(TSV)

714‧‧‧嵌入式裝置

圖1A-1J示出依據本發明之實施例，在使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的方法中之各種操作的橫截面圖。

圖2示出依據本發明之實施例，用於使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的二維結構的平面圖和相應的橫截面圖。

圖3A-3G示出依據本發明之實施例，在使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的方法中之各種操作的橫截面圖。

圖4示出依據本發明之實施例，圖3G的結構在接續金屬填充及平坦化之後提供一金屬化層的橫截面圖。

圖5A-5I示出依據本發明之另一實施例，表示在使用具有選擇性嫁接之光桶來減成(subtractive)自對準通孔圖案化的方法中之各種操作的積體電路層的部分，其中：圖5A示出在深金屬線製造後，用於減成通孔製程的開始點結構；圖5B示出在凹陷金屬線後之圖5A的結構；圖5C示出在形成層間介電(ILD)層後之圖5B的結構；圖5D示出在沉積及圖案化硬遮罩層後之圖5C的結構；圖5E示出在使用圖5D之硬遮罩的圖案界定的溝槽形成後之圖5D的結構；圖5F示出在具有選擇性嫁接於交替位置中之所有可能的通孔位置中的光桶形成後之圖5E的結構；圖5G示出在通孔位置選擇後之圖5F的結構；圖5H示出在將剩餘的光桶轉換成永久性的ILD材料後之圖5G的結構；以及圖5I示出在金屬線及通孔形成後之圖5H的結 構。

圖6示出依據本發明之一個實施方式的計算裝置。

圖7是實現發明之一或多個實施例的中介層(interposer)。

【發明內容】及【實施方式】

說明用於半導體結構製造之基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色的方法，以及所獲得的結構。在下面的描述中，闡述了許多具體細節，例如具體的整合與材料體系，以提供對於本發明之實施例之全面性的瞭解。對於熟習此領域之技術人員而言，本發明之實施例可在沒有這些具體細節的情況下實施係顯而易見的。在其他實例中，並未詳細說明公知的特徵，例如積體電路設計佈局，以避免不必要地模糊本發明之實施例。此外，可理解的是，圖式中所示的各種實施例是示例性的表示，並不一定按比例繪製。

某些術語可被用於下面的描述中，僅為了參考的目的，並因此不旨在限制。舉例來說，諸如「上」、「下」、「之上」、「之下」、「底部」、及「頂部」等術語是指參考的附圖中的方向。諸如「前面」、「後面」「背面」、「側面」等術語描述了在一致但任意的參考框架內之元件部分的方向及/或位置，其透過描述正在討論的元件的參考文字和相關附圖而變得清楚。這樣的術語可 包括上述具體提及的詞、其衍生詞、和類似涵義的詞。

本文描述的一或多個實施例涉及具有選擇性嫁接的光桶地板顏色。應用可針對一或多種極紫外線(EUV)微影製程、一般微影應用、覆蓋問題的解決方案(諸如邊緣佈置誤差(EPE))、及一般光阻技術。在實施例中，描述了適合用於改善基於所謂的「光桶(PhotoBucket)」方案之效能的材料。在這種方案中，抗蝕材料被限制在預先圖案化的硬遮罩。然後使用高解析度微影工具，例如，EUV微影工具，來去除光桶中被選擇的一些光桶。具體的實施例包括使用材料和製程流程來解決與由微影臨界尺寸(CD)及/或覆蓋誤差所引起的不想要的通孔開口相關聯的問題。本文所描述的方案可被描述為涉及選擇性的由下而上(bottoms-up)覆蓋的方法。

為了提供情境(context)，當前用於通孔的製造技術涉及「盲」製程，其中通孔開口在遠遠高於ILD溝槽的堆疊中被圖案化。然後將該通孔開口圖案蝕刻向下深入該溝槽中。覆蓋誤差累積並且會導致各種問題，例如，至相鄰金屬線的短路。在一範例中，以小於大約50奈米的間距圖案化和對準特徵需要許多的光罩(reticles)和臨界對準(critical alignment)策略，其另一方面來說對於半導體製程是極昂貴的。相比之下，在實施例中，本文所描述的方案能夠製造自對準插塞(plugs)及/或通孔，大大簡化了覆蓋誤差之網(web)，並且僅留下一個臨界覆蓋步驟(Mx+1光柵)。然而，在實施例中，必須另外被容忍的由於傳統微 影/雙鑲嵌圖案化造成的偏差(offset)，並不是本文所述之所得結構的因素或者不是本文所述之所得結構的主要因素。

為了提供進一步的情境，在錯位(mis-aligned)的曝光之後，接續光桶顯影後的傳統抗蝕光桶結構可能僅部分地清除。使用更寬的曝光窗口可保證完整清除選擇的光桶，但卻會增加未選擇的鄰近光桶的曝光風險。因此，使用傳統方案，關於曝光尺寸和錯位容忍的限制條件是嚴格的，用以，若可能的話，避免具有剩餘的一些殘留光阻的僅部分被清除的選擇的光桶，或者避免可能導致隨後在不想要的位置中形成導電結構的未選擇的光桶的開口。

依據本發明之實施例，本文所述的方法涉及抗蝕抑制劑(resist inhibiting agent)的選擇性嫁接(selective grafting)，以減緩不需要的通孔的面積。對照這些方法，本文所述的製造方案涉及與使用選擇性由下而上覆蓋方法完全不同的方案。藉由採用此種選擇性由下而上覆蓋方法，可減輕另外佔用了金屬CD邊限之自封閉通孔結構的需求。在特定實施例中，本文所述之處理對於邊緣佈置誤差是更有容忍力的，其中空中影像不會完全地對準光桶格柵。因此，最終清除了選擇的位置，以提供顯影後的開放光桶位置。也可能會接收到一些曝光的未選擇的位置，在顯影後仍保持為封閉光桶位置。

圖1A-1J示出依據本發明之實施例，在使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的方法中之各種操作的橫截 面圖。

參考圖1A，用於使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化之方法的開始結構100包括形成於基底102上的層間介電(ILD)層104。圖案化的硬遮罩106形成於ILD層104之上。光柵結構108位於圖案化的硬遮罩106之上。在實施例中，光柵結構108包括複數個介電間隔件特徵，其係使用間距切割(pitch division)圖案化方案，例如間距減半(pitch halving)或間距四等分(pitch quartering)處理方案，來被圖案化。

介電骨架材料112係介於光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第一交替對(alternating pairs)之間。在實施例中，首先形成介電骨架材料112，然後再形成光柵結構108的介電間隔件特徵作為介電骨架材料112的側壁特徵。在一個這種實施例中，使用共形(conformal)沉積和隨後的各向異性蝕刻處理來形成光柵結構108的介電間隔件特徵。

填充材料110係介於光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第二交替對之間。填充材料110形成於圖案化的硬遮罩106的開口之內。在實施例中，在首先形成介電骨架材料112，然後再形成光柵結構108的介電間隔件特徵作為介電骨架材料112的側壁特徵的情況下，藉由，例如透過蝕刻處理，圖案化貫穿未被介電骨架材料112及光柵結構108的介電間隔件特徵覆蓋的暴露區域來形成圖案化的硬遮罩層。然後在圖案化的硬遮罩106的開口之內形 成填充材料110，並且接著可執行平坦化處理來提供結構100。

在實施例中，ILD層104、圖案化的硬遮罩106、光柵結構108的介電間隔件特徵、介電骨架材料112、及填充材料110的材料在組成上彼此不同。在實施例中，ILD層104、圖案化的硬遮罩106、光柵結構108的介電間隔件特徵、介電骨架材料112、及填充材料110的材料在蝕刻選擇性上彼此不同。在具體實施例中，ILD層104是低k介電層，諸如碳摻雜的氧化物材料或其他以氧化矽為基的材料，圖案化的硬遮罩106是氮化矽材料，光柵結構108的介電間隔件特徵是碳摻雜的氮化矽材料，介電骨架材料112是非晶矽材料，以及填充材料110是以抗蝕劑為基的填充材料，諸如有機聚合物材料。雖然層106、108、110及112被描繪成直接形成在結構100中的ILD層104上，但在其他實施例中，覆蓋硬遮罩層係包括在被描繪成直接形成在ILD層104上的層106、108、110及112之間。

參考圖1B，從圖1A的結構100去除介電骨架材料112。當去除介電骨架材料112時，形成溝槽114在光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第一交替對之間。溝槽114暴露圖案化的硬遮罩106的部分。在實施例中，使用選擇性蝕刻處理，諸如選擇性濕蝕刻處理或選擇性乾蝕刻處理，來去除介電骨架材料112。在一個實施例中，填充材料110被包括在結構100中，以在去除介電骨架材料112的期間保護ILD層104的表面。

參考圖1C，從圖1B的結構去除填充材料110。當去除填充材料110時，形成溝槽116在光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第二交替對之間。溝槽116暴露ILD層104的部分。在實施例中，使用選擇性蝕刻處理，諸如選擇性濕蝕刻處理或選擇性乾蝕刻處理，來去除填充材料110。在一個實施例中，使用非破壞性的或者對下面的ILD層104之表面的部分損傷最小的蝕刻處理來去除填充材料110。

參考圖1D，抗蝕抑制劑(resist inhibitor)層118係選擇性地嫁接在由溝槽116所暴露之ILD層104的表面的部分上，而不被形成在由溝槽114所暴露之圖案化的硬遮罩的表面的部分上。因此，在實施例中，嫁接的抗蝕抑制劑層118僅形成在光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第二交替對之間，而不形成在光柵結構108之相鄰介電間隔件特徵的第一交替對之間。

在實施例中，使用選擇性沉積處理來執行嫁接的抗蝕抑制劑層118的嫁接。在一個實施例中，藉由首先旋塗(spinning-on)材料於圖1D的整個結構上，然後「洗掉」未黏附在選擇位置(例如，溝槽116的底部)的材料，來執行選擇性嫁接。在另一實施例中，僅在溝槽116的底部的選擇位置中執行選擇性生長，例如，使用化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)處理。

在示例性實施例中，在圖1D的結構中暴露的三個表面包括光柵結構108的介電間隔件材料，其為沒有 羥基的材料。圖案化的硬遮罩層106是金屬氮化物或金屬氧化物。ILD材料104是在表面具有Si-OH基團的矽基介電質。依據本發明之實施例，嫁接的抗蝕抑制劑層118是或者包括接枝劑(grafting agents)，其(a)由於在光柵結構108中缺少表面羥基或者其他官能基(functionality)而不會嫁接到光柵結構108的間隔件材料，(b)與金屬氮化物或金屬氧化物表面輕微地結合或者完全不結合、或者可輕易地被熱或者以沖洗(rinse)操作去除，以及(c)透過形成新的Si-O-Si相互作用或者其他基團而與Si-OH基團強烈地結合。在具體的這種實施例中，嫁接的抗蝕抑制劑層118供給連接至附著基團(attachment group)的鹼性分子(basic molecule)或部分，下面將更詳細地描述其情境。

在示例性實施例中，可被用於選擇性地靶向含Si-OH表面、相對於金屬氧化物或金屬氮化物表面的分子類型的範例，包括烷氧基矽烷(alkoxysilanes)或胺基矽烷(aminosilanes)。亦提供淬滅分子(quenching molecule)或者鹼(base)的範例，包括3-胺丙基二甲基二甲氨基矽烷(3-aminiopropyldimethyldimethylaminosilane)、3-胺丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyltriethoxysilane)、或2-吡啶基乙基三乙氧基矽烷(2-pyridylethyltriethoxysilane)。

參考圖1E，在圖1D的結構之上形成光阻層120。在實施例中，光阻層120係形成在溝槽114和溝槽116之內以及在具有平坦或實質上平坦的最上層表面的光柵結構108之介電間隔件特徵之上。在一個實施例中，使用旋 塗處理在圖1D的結構之上形成光阻層120。在實施例中，光阻層120包括交替間隔的抑制區域122和非抑制區域124，如圖1E中所繪示。在一個這種實施例中，抑制區域122是光阻層120中受到溝槽116中之嫁接的抗蝕抑制劑層118影響或處理的那些部分。非抑制區域124是光阻層120中未受到嫁接的抗蝕抑制劑層118影響或處理的那些部分。在具體的這種實施例中，非抑制區域124是光阻層120在溝槽114中的那些部分。

在實施例中，光阻層120具有可光解(photolyzable)成分。在一個這種實施例中，可光解成分包括酸可去保護(acid-deprotectable)光阻材料。在實施例中，包括光酸產生劑(photo-acid generator,PAG)成分，並且，在具體實施例中，包括選自於由三乙基、三甲基以及其他三烷基磺酸鹽(trialkylsulfonates)組成之群組的材料，其中磺酸鹽基(sulfonate group)係選自由三氟甲基磺酸鹽(trifluoromethylsulfonate)、壬烷氟丁烷磺酸鹽(nonanfluorobutanesulfonate)、及對甲苯基碸(p-tolylsulfonate)，或其他含有結合有機基團之-SO3磺酸根陰離子的範例組成之群組。在實施例中，酸可去保護光阻材料是選自由下列組成之群組的酸可去保護材料：聚合物、分子玻璃、碳矽烷和金屬氧化物。在實施例中，酸可去保護光阻材料包括選自由下列組成之群組的材料：聚羥基苯乙烯(polyhydroxystyrene)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)、聚羥基苯乙烯或聚甲基丙烯酸酯的小 分子量分子玻璃形式，其含有對酸催化去保護成羧酸敏感的酯官能基，碳矽烷、以及具有對酸催化去保護或交聯(cross-linking)敏感的官能基的金屬氧化物。在另一實施例中，可光解材料不是基於光酸產生劑(PAG)的可光解材料。在實施例中，可光解材料是負型(negative tone)材料。

在實施例中，嫁接的抗蝕抑制劑層118是鹼或者包括鹼性成分以對抗基於PAG在暴露的光阻材料中產生的酸。嫁接的抗蝕抑制劑層118亦可被稱為淬滅劑(quencher)，因為嫁接的抗蝕抑制劑層118有效地淬滅了任何暴露於在未選擇去除的位置中之光阻的效果，如下所述。在實施例中，由於高對比光阻在開/關模式下操作，因此分送到每個桶的淬滅劑的量有足夠的差異，以在一個方向上而非在另一個方向上移動對比曲線。

參考圖1F，將圖1E之結構的部分暴露於微影曝光126。在實施例中，使用相對較大的曝光窗128來執行微影曝光126。例如，在一個實施例中，選擇在曝光窗128中央的溝槽作為用於最終光桶清除的通孔位置。另一方面相鄰的溝槽將被大曝光窗128曝光和清除。然而，雖然曝光相鄰的溝槽，但它們在最終顯影時不會被開放，因為它們是包括了嫁接的抗蝕抑制劑層118的溝槽，如圖1F中所繪示。

在實施例中，微影曝光126涉及將結構曝光於極紫外線(EUV)或電子束輻射。在實施例中，EUV或電子 束輻射具有大約13.5奈米的波長。在另一實施例中，將結構曝光於極紫外線(EUV)或電子束輻射包括將結構曝光於在5-150keV範圍內的能量。在實施例中，將結構曝光於UV輻射包括將結構曝光於具有大約365奈米之波長的能量。

在實施例中，在微影曝光126之後，執行烘烤操作。在一個這種實施例中，在大約攝氏50-120度範圍內的溫度執行烘烤，持續時間大約在0.5-5分鐘範圍。

參考圖1G，將圖1F的結構暴露於顯影處理。顯影處理透光不包括嫁接的抗蝕抑制劑層118的暴露的溝槽，並且如所述，是光阻層120的非抑制區域124。緊鄰的溝槽包括嫁接的抗蝕抑制劑層118，並且如所述，是光阻層120的抑制區域122。在實施例中，即便在相鄰溝槽中的光阻層120的至少部分曝光於使用相對較大曝光窗128而執行的微影曝光126，相鄰的溝槽在顯影時亦不會透光(clear)。

在實施例中，顯影圖1F之結構包括，在正型顯影的情況下，以標準水性TMAH顯影劑(例如，濃度範圍為0.1M-1M)或基於四烷基銨氫氧化物(tetraalkylammonium hydroxides)的其他水性或醇類顯影劑浸漬或塗覆30-120秒，然後以去離子(DI)水沖洗。在另一實施例中，在負型顯影的情況下，顯影該結構包括以諸如環己酮(cyclohexanone)、2-庚酮(2-heptanone)、丙二醇甲基乙基乙酸酯(propylene glycol methylethyl acetate)等有機溶劑 浸漬或塗覆，然後以諸如己烷，庚烷，環己烷等另一有機溶劑來沖洗。

參考圖1H，將圖1G的結構暴露於用以形成溝槽136的蝕刻處理，以形成圖案化的介電層104’。在一個實施例中，溝槽136表示最終互連線位置，其具有相關聯的底層通孔。因此，在一個實施例中，用以形成溝槽136的蝕刻處理是基於光桶之選擇及去除的通孔選擇處理。

參考圖1I，在形成溝槽136之後，從圖1H的結構去除光阻層120的剩餘部份，留下重新開放的溝槽114和116。此外，在實施例中，亦從重新開放的溝槽116將嫁接的抗蝕抑制劑層118去除。

在實施例中，在此階段完成了通孔選擇。然後，參考圖1J，在圖案化的介電層104’中形成溝槽，以形成兩次圖案化的介電層104”。在實施例中，使用乾蝕刻處理來圖案化兩次圖案化的介電層104”。兩次圖案化的介電層104”包括通過圖1I的剩餘溝槽114和116的位置而形成的溝槽。此外，兩次圖案化的介電層104”包括透過從圖1J將溝槽136延伸貫穿到兩次圖案化的介電層104”的底部所形成的完全延伸的溝槽，如圖1J中所繪示。隨後，例如，透過金屬沉積以及隨後的平坦化處理，在兩次圖案化的介電層104”中形成金屬線130和導電通孔132。此外，在實施例中，例如，透過在形成金屬線130和導電通孔132之前執行的濕清洗去除，來去除圖案化的硬遮罩106的剩餘部份以及光柵結構108的介電間隔件。

再次參考圖1I，在另一實施例中，在執行圖1J的金屬化處理之前，執行第二通孔選擇處理。例如，在一個實施例中，執行第二選擇的光柵抗蝕抑制劑處理，以在圖1I的位置128A、128B或128C中的一或多個位置處選擇第二組通孔位置。在實施例中，代替在溝槽116的底部形成嫁接的抗蝕抑制劑層118，在剩餘的溝槽114的底部嫁接不同的抗蝕抑制劑。在一個這種實施例中，由於溝槽114的底部包括圖案化的硬遮罩106的暴露部分，而不是ILD層104的暴露表面，因此選擇不同的化學相容性，以將抗蝕抑制劑嫁接到剩餘的溝槽114的底部的暴露的圖案化的硬遮罩106的表面上。隨後，除了由溝槽136所決定的通孔位置，還執行與圖1E-1I相關聯的上述操作互補的操作以形成通孔位置。一旦執行了第二通孔選擇處理，就可製造諸如關聯於圖1J所述之金屬化結構(具有額外的通孔132，包括在緊鄰圖1J的通孔位置的可能通孔位置)。

在上述第一嫁接處理的示例性實施例之後的第二嫁接處理的示例性實施例中，第二嫁接的抗蝕抑制劑是或包括接枝劑，其(a)由於在光柵結構108中缺少表面羥基或者其他官能基而不會嫁接到光柵結構108的間隔件材料，(b)與矽羥基輕微地結合或者完全不結合、或者可被熱或者以溫和沖洗操作去除，以及(c)與諸如HfO₂、Al₂O₃、TiN的金屬氧化物或金屬氮化物表面強烈地結合。在具體的這種實施例中，第二嫁接的抗蝕抑制劑供給連接到附著基團的鹼性分子或部分，如上面關於嫁接的抗蝕抑 制劑層118所述。

在示例性實施例中，第二嫁接的抗蝕抑制劑是膦酸(phosphonic acid)。已知膦酸與金屬表面的配位比與氧化矽類型表面的配位更強烈且更廣泛。於是，在一個實施例中，用於第二嫁接的抑制劑的分子包括膦酸或被保護的膦酸酯(phosphonate)附接基團以及由胺基，吡啶或其他基本官能基組成的尾基(tail group)。

在任一情況下，無論執行一個或兩個嫁接操作，圖1J的結構可接著被用作用於形成隨後的金屬線/通孔以及ILD層的基礎。或者，圖1J的結構可表示積體電路中的最終金屬互連層。應當理解的是，可以替代順序來實施上述處理操作，不是每個操作都需要被執行及/或可執行額外的處理操作。

應當理解的是，與圖1A-1J相關聯地描述的處理方案可表示一維(1D)或二維(2D)光桶方法。舉例來說，在1D光桶的方法中，光柵結構108的線在長區域上不間斷地延伸。相反，在2D光桶方法中，光柵結構108的線以與光柵結構108的線的間距大約相同的間距間隔地中斷。

作為一範例，圖2示出依據本發明之實施例，用於使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的二維結構的平面圖和相應的橫截面圖。參考圖2，沿著a-a’軸擷取的橫截面圖表示圖1C的相同的橫截面圖。然而，如沿著圖2之b-b’軸擷取的平面圖以及相應的橫截面圖所示，交叉光柵(cross-grating)結構200係沿著光柵結構108間隔地形成。 在一個實施例中，交叉光柵結構200是硬遮罩層，其沿著光柵結構108間隔地有效限制光桶的位置。在實施例中，圖2的結構經受關聯於圖1D-1J所述的操作，以形成具有侷限於兩個維度之位置的通孔。

在實施例中，無論使用1D或2D方案，本文所述的方案涉及製造規則(regular)結構，其涵蓋所有可能的特徵位置，諸如所有可能的通孔位置，接著選擇性的僅圖案化期望的或選擇的特徵。在實施例中，抗蝕抑制劑材料可留在最終結構中、任何錯位的通孔下方的金屬線130的轉角處。

再次參考圖1A-1J及圖2，應當理解的是，具體的嫁接化學將取決於在嫁接時所暴露的表面的細節。此外，在實施例中，選擇性並不需要在每個操作完成。舉例來說，淬滅劑或其他抗蝕抑制劑的量，在一組桶中需要比相對於另一組桶中的量較多，但實際上可以存在於兩個位置中。應進一步理解的是，對光阻效能的相對影響將取決於相對抑制劑量的差異並取決於光阻層120中包含的光酸產生劑(PAG)的量、曝光後烘烤(PEB)溫度、顯影條件等等。

依據本發明的另一實施例，除了或替代將抗蝕抑制劑選擇性分送給期望的桶，還可以使用類似的化學物質來將抗蝕增強劑分送給期望的桶。例如，可以包括PAG或弱酸或其他的試劑以在光桶內提供抗蝕，其較在桶內具有較少此種試劑的抗蝕有優勢。上述相同的附著策略 可被用於淬滅劑。可並行使用兩種方案，其中在一個桶體(bucket population)中一個接枝基團選擇性地附著淬滅劑(例如，ILD上的矽烷接枝劑)，而在第二總體中第二接枝基團附著PAG/酸(例如，在金屬氧化物/氮化物上的膦酸接枝劑)。

依據本發明的另一實施例，抗蝕抑制劑的選擇性嫁接可藉由在需要其之表面上選擇性地沉積犧牲阻擋層，例如自組裝單層(SAM)，來進行工程化。嫁接的選擇性將取決於形成於其上的材料類型。一些SAM化學物質將選擇性地嫁接到暴露的ILD表面，並且可由諸如下列的矽烷化學物質製成：具有長鏈烷烴(alkane)的氯基(chloro-)、烷氧基(alkoxy-)、以及氨基矽烷(十八烷基三氯矽烷(octadecyl trichlorosilane)、三甲氧基(十八烷基)矽烷(trimethoxy(octadecyl)silane)等等)或氟碳(十七氟癸基三乙氧基(triethoxy(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl)、1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-全氟癸基(heptadecafluorodecyl))-N,N,N’,N’,N”,N”-三(二甲胺基)矽烷(hexamethylsilanetriamine)等等)矽烷、鏈。

在實施例中，如果此種鈍化步驟的選擇性由於鈍化劑對硬遮罩和ILD暴露表面的可能反應性而不足，則可以使用熱退火或濕式清洗操作來完全地去除對硬遮罩表面起反應的任何鈍化劑，同時保持對ILD表面的鈍化。若需要的話，抗蝕抑制分子也可被沉積在相對表面類型上。在一個這種實施例中，可採用不同組的SAM化學物 質，包括但不限於，烯烴、炔烴、胺、膦、硫醇、膦酸或羧酸。可使用具有長(C8-C22)烷基鏈和來自所有上面列出的化學物質之頭基的分子，在溶液或氣相中組裝SAM。亦可以類似方式施用聚合物材料(C22<)、同元聚合物(homopolymer)或隨機共聚物(random copolymer)，其含有淬滅單元和表面接枝官能團(烯烴、炔烴、胺、膦、硫醇、膦酸、或羧酸)二者。

在另一實施例中，在最終圖案轉移之前不包括硬遮罩。在一個這種實施例中，上面參照的第一硬遮罩實際上是指暴露的ILD表面。

在示例性實施例中，上述方案基於使用所謂的「光桶(photobuckets)」的方案，其中每個可能的特徵，例如，通孔，被預先圖案化至基底中。接著，將光阻填充入圖案化的特徵中，並且微影操作僅被用來選擇用於通孔開口形成的選擇通孔。在下面描述的特定實施例中，微影操作被用來定義複數個光桶之上的相對較大的洞，該複數個光桶包括光阻和在某些光阻位置中之選擇性嫁接，如上所述。彩色的地板光阻光桶方案允許較大的臨界尺寸(CD)及/和覆蓋誤差，同時保留選擇感興趣的通孔(via of interest)的能力。

通常，一或多個實施例係針對採用減成技術來最終形成導電通孔，以及，可能的話，金屬之間的非導電間隙或中斷(稱為「插塞」)的方案。通孔，根據定義，被用於落在先前的一層金屬圖案上。在這方面，本文所述 之實施例能夠實現更穩固的互連製造方案，因為不再依賴於透過微影設備的對準。這種互連製造方案可被用來節省大量對準/曝光、可被用來改善電接觸(例如，透過減少通孔電阻)、且可被用來減少總製程操作和使用傳統方案來圖案化這些特徵所另外需要的處理時間。

可以實施本文所述之方案的應用以產生覆蓋所有可能通孔(或插塞)位置的規則結構，然後僅選擇性的圖案化期望的特徵。更具體的，本文所述之一或多個實施例涉及使用減成方法來透過已經被蝕刻的溝槽預先形成每個通孔或通孔開口。然後使用額外的操作來選擇要保留的通孔和插塞。如上所述，這種操作可使用「光桶」來說明，雖然也可以使用更傳統的抗蝕曝光和ILD回填方案來執行選擇處理。

在另一方面，儘管在兩種不同的操作中可沉積相同的光阻材料，但使用兩種不同的光阻沉積製程來執行選擇性嫁接處理。可使用這種雙操作(two-operation)光阻方案來引導或限制光阻抑制劑交替位置的效果，因為在相鄰位置處光阻材料之間提供了斷裂。作為一範例，圖3A-3G示出依據本發明之實施例，在使用具有選擇性嫁接之光桶來圖案化的方法中之各種操作的橫截面圖。

圖3A示出依據本發明之實施例，在層間介電(ILD)層302之上形成的第一硬遮罩材料層304之在沉積之後但在圖案化之前的開始結構300的橫截面圖。參考圖3A，圖案化的硬遮罩306具有在第一硬遮罩材料層304上或 者之上、沿著其之側壁形成的間隔件308。

圖3B示出依據本發明之實施例，在該第一硬遮罩層之第一次圖案化和隨後的第一光桶填充之後的圖3A的結構。參考圖3B，圖案化的硬遮罩306和對應的間隔件308被一起使用作為蝕刻期間的遮罩，以形成通過第一硬遮罩材料層304以及部分進入ILD層302的溝槽310。接著以包括光阻材料的第一光桶312填充溝槽310。

圖3C示出依據本發明之實施例，在該第一硬遮罩層的第二次圖案化和隨後的第二光桶填充之後的圖3B的結構。參考圖3C，去除圖案化的硬遮罩306，並且在間隔件308之間蝕刻第二複數個溝槽314通過第一硬遮罩材料層304和部分進入ILD層302。隨後，溝槽314被填充有嫁接的抗蝕抑制劑層399，接著是包括光阻材料的第二光桶318。在一個這種實施例中，以相同的光阻材料填充第二光桶318和第一光桶312。

再次參考圖3C，間隔件308的負圖案因此例如透過形成溝槽310和314的兩種蝕刻處理被轉移到第一硬遮罩材料層304。在一個這種實施例中，間隔件308以及溝槽310和314因此形成有光柵圖案，如圖3C中所示。在實施例中，光柵圖案是緊密間距的光柵圖案。在具體的這種實施例中，無法直接地透過傳統微影來實現緊密間距。舉例來說，可先將基於傳統微影的圖案限制在遮罩306，但可透過使用負間隔件遮罩圖案化來將間距減半，如圖3A-3C中所示。甚至更進一步，雖然未示出，可透過第二輪的間隔 件遮罩圖案化來將原始的間距變成四等分。因此，光桶312和318的光柵狀圖案統一地以相等的間距隔開，並且具有等距的寬度。

圖3D示出依據本發明之實施例，在平坦化以將第一和第二光桶互相隔離之後的圖3C的結構。參考圖3D，例如透過化學機械拋光(CMP)，將第二光桶318和間隔件308的頂部平坦化，直到第一光桶312的頂表面被暴露，形成離散的第二光桶318。在一個實施例中，第一光桶312和第二光桶318的組合表示在隨後形成的金屬化結構中的所有可能的通孔位置。第一光桶312之其中一者被標示為312A，用以指示其選自於去除，用於最終的通孔製造。

圖3E示出依據本發明之實施例，在兩個光桶的曝光和顯影以留下選擇的通孔位置之後的圖3D的結構。參考圖3E，在圖3D的結構上形成並且圖案化第二硬遮罩320。圖案化的第二硬遮罩320顯露出第一光桶312之中的兩個。選擇的光桶暴露於光照射，例如EUV或電子束曝光321。應當理解的是，在實施例中，本文關於形成和圖案化硬遮罩層的描述涉及遮罩形成於覆蓋硬遮罩層之上。該遮罩形成可涉及使用適於維影處理的一或多層。在圖案化該一或多個微影層時，透過蝕刻處理將圖案轉移到硬遮罩層，以提供圖案化的硬遮罩層。

依據一個實施例，再次參考圖3E，例如，由於第二硬遮罩320之圖案化中的誤對準，而部分地曝光相 鄰的第二光桶318的其中一個。特別是，非故意地在區域350處曝光第二光桶318的其中兩個，即使它們沒有被選擇作為用於通孔製造的位置。因此，第一光桶312之中被選擇的光桶暴露於EUV或電子輻射的程度比相鄰第二光桶318之中被部分曝光的光桶的程度更大。在將結構暴露於EUV或電子束輻射321之後，執行光桶的第一烘烤。在執行第一烘烤之後，將結構暴露於紫外線(UV)輻射。在一個實施例中，遮罩320在UV輻射期間維持，隨後接著被去除。然而，在另一實施例中，先將遮罩320去除，接著將光桶全部暴露於UV輻射達大約相同的程度。無論哪種情況下，在將結構暴露於UV輻射之後，都執行光桶的第二烘烤。

再次參考圖3E，光桶受到顯影處理。在顯影處理期間，將第一光桶312之中被選擇用於通孔製造的光桶清空，因為光阻是可去除的。然而，未被選擇用於通孔製造的位置，包括第二光桶318之中在區域350處被部分曝光的光桶，在顯影處理期間不會被開放，因為由於抗蝕抑制劑層399，抗蝕材料在顯影處理中是不可去除的。顯影提供了選擇的通孔開口313A。

圖3F示出依據本發明之實施例，在蝕刻以形成通孔位置之後的圖3E的結構。參考圖3F，通孔開口313A的圖案受到選擇性蝕刻處理，例如選擇性電漿蝕刻處理，以將通孔開口更深地延伸進入下面的ILD層302，形成具有通孔位置324的通孔圖案化的ILD層302’。蝕刻對於殘 留的光桶312和318以及對於間隔件308是選擇性的。

圖3G示出依據本發明之實施例，準備金屬填充的圖3F的結構。參考圖3G，將所有殘留的第一和第二光桶312和318去除。殘留的第一和第二光桶312和318可被直接地去除，或者可先被曝光和顯影使得能夠被去除。去除殘留的第一和第二光桶312和318提供了金屬線溝槽326，其中一些被耦接至圖案化的ILD層302’中的通孔位置324。

圖4示出依據本發明之實施例，圖3G的結構在接續金屬填充及平坦化之後提供一金屬化層的橫截面圖。參考圖4，隨後的處理可包括間隔件308和硬遮罩層304的去除，以及金屬線溝槽326和通孔位置324的金屬填充，以分別形成導電金屬線400和導電通孔402。在一個這種實施例中，透過金屬填充以及回拋光(polish back)處理來形成金屬化。圖4的結構可接著被用作用於形成隨後的金屬線/通孔以及ILD層的基礎。或者，圖4的結構可表示積體電路中的最終金屬互連層。應當理解的是，可以替代順序來實施上述處理操作，不是每個操作都需要被執行及/或可執行額外的處理操作。再次參考圖4，可在此階段完成透過減成方法的自對準製造。以類似方式製造的下一層可能需要再一次啟動整個處理過程。替代的，可在此階段使用其他方法來提供額外的互連層，例如傳統的雙鑲嵌(dual damascene)或單鑲嵌方法。

此外，應當理解的是，與圖3A-3G和4相關聯 描述的方法不一定被執行作為形成對準下面金屬化層的通孔。因此，在一些情境中，這些製程方案可被視為涉及在上下方向中相對於任何下面的金屬化層的盲射擊。在另一方面，減成方法提供與下面的金屬化層的對準。此外，嫁接的抗蝕抑制劑以及相關聯的被抑制的抗蝕部分可被保留作為金屬化層之層間介電質的一部分。作為這兩方面的範例，圖5A-5I示出依據本發明之另一實施例，表示在使用具有選擇性嫁接之光桶來減成自對準通孔圖案化的方法中之各種操作的積體電路層的部分。在每個圖示中，在每個描述的操作處，提供三維角度的橫截面圖。

圖5A示出依據本發明之實施例，在深金屬線製造後，用於減成通孔製程的開始點結構500。參考圖5A，結構500包括金屬線502，具有介於其間的層間介電(ILD)線504。應當理解的是，線502的其中一些可與用於耦合至先前互連層的下面的通孔相關聯。在實施例中，透過將溝槽圖案化進入ILD材料(例如，線504的ILD材料)來形成金屬線502。接著，以金屬填充溝槽，若需要的話，將溝槽平坦化至ILD線504的頂部。在實施例中，金屬溝槽和填充處理涉及高長寬比(aspect ratio)的特徵。例如，在一個實施例中，金屬線高度(h)對金屬線寬度(w)的長寬比大約是在5-10的範圍內。

圖5B示出依據本發明之實施例，在凹陷金屬線後之圖5A的結構。參考圖5B，選擇性地將金屬線502凹陷，以提供第一階金屬線506。對ILD線504選擇性地執行 凹陷。可藉由透過乾蝕刻、濕蝕刻、或其組合的蝕刻來執行凹陷。凹陷的程度可透過用以作為後段製程(BEOL)互連結構內的合適的導電互連線的第一階金屬線506的目標厚度來確定。

圖5C示出依據本發明之實施例，在形成層間介電(ILD)層後之圖5B的結構。參考圖5C，沉積ILD材料層508，若有需要，將其平坦化至凹陷的金屬線506和ILD線504之上的階級。

圖5D示出依據本發明之實施例，在沉積及圖案化硬遮罩層後之圖5C的結構。參考圖5D，在ILD層508上形成硬遮罩層510。在一個這樣的實施例中，將硬遮罩層510形成有與第一階金屬線506/ILD線504的格柵圖案正交的格柵圖案，如圖5D中所示。在實施例中，由硬遮罩層510形成的光柵結構是緊密間距的光柵結構。在一個這種實施例中，無法直接地透過傳統微影來實現緊密間距。例如，可先形成基於傳統微影的圖案，但可透過使用間隔件遮罩圖案化來將間距減半。甚至更進一步，可透過第二輪的間隔件遮罩圖案化來將原始的間距變成四等分。因此，圖5D的第二硬遮罩層510的格柵狀圖案可具有以相等間距間隔並且具有等寬度的硬遮罩線。

圖5E示出依據本發明之實施例，在使用圖5D之硬遮罩的圖案所界定的溝槽形成後之圖5D的結構。參考圖5E，將ILD層508的暴露區域(即，未被510保護)蝕刻，以形成溝槽512和圖案化的ILD層514。蝕刻停止在第一階 金屬線506和ILD線504的頂表面上，並且因此暴露第一階金屬線506和ILD線504的頂表面。

圖5F示出依據本發明之實施例，在所有可能的通孔位置中的光桶形成後之圖5E的結構。參考圖5F，嫁接的抗蝕抑制劑層599被包含在所有可能的通孔位置的交替位置中。接著，在凹陷的金屬線506的暴露部分之上的所有可能的通孔位置中形成光阻516。光阻材料516包括光桶位置，圖5F中示出了其之位置516A、516B及516C。因此，在圖5F中提供的視圖中可看到三個不同的可能的通孔位置516A、516B及516C。在一個實施例中，光阻516形成在ILD線504的頂表面之上以及上方，如圖5F中所示。此外，再次參考圖5F，可從圖案化的ILD層514去除硬遮罩層510。

圖5G示出依據本發明之實施例，在通孔位置選擇後之圖5F的結構。參考圖5G，在選擇通孔位置518將圖5F的光桶516A和516C去除(即，去除光桶516A和516C)。在未選擇形成通孔的位置中，保留光阻516(即，在顯影處理之後留下光桶516B)與剩餘的部分516’一起。在一個實施例中，在光桶516A和516C的曝光期間，至少部分地曝光光桶516B。然而，如上所述，由於光桶516B不是選擇通孔位置，嫁接的抗蝕抑制劑方法使得光桶516B能被保留。

圖5H示出在將剩餘的光桶材料，例如，光桶516B和剩餘的光阻516’，分別轉換成永久性的ILD材料520 和516”後之圖5G的結構。此外，在實施例中，最終的結構中亦保留了嫁接的抗蝕抑制劑層599。在實施例中，剩餘的光阻材料的材料可以，例如，透過烘烤操作時的交聯而被修飾，並且可被稱為交聯的可光解材料。在一個這種實施例中，最終、交聯的材料具有介電特性，因此，可在最終的金屬化結構中被保留。在實施例中，被保留的抗蝕抑制劑層599與被保留的交聯的可光解材料不同，因為可在最終結構中觀察到接縫或界面。然而，在其他實施例中，不將光桶516B的光桶材料轉換成ILD材料，而是最終將其去除並且替換成永久的ILD材料。

再次參考圖5H，在實施例中，所獲得的結構包括多達三個不同的介電材料區域(在一個實施例中為ILD線504+ILD線514+交聯的光桶520)在金屬化結構的單一平面550中。在一個這種實施例中，ILD線504、ILD線514、及交聯的光桶520之其中二者或全部是由相同材料構成的。在另一個這種實施例中，ILD線504、ILD線514、及交聯的光桶520全部由不同的ILD材料構成。在任一種情況下，在一具體實施例中，可在最終結構中觀察到區別，例如在ILD線504和ILD線514之材料之間的垂直接縫(例如，接縫597)及/或在ILD線504和交聯的光桶520之間的垂直接縫(例如，接縫598)及/或在ILD線514和交聯的光桶520之間的垂直接縫(例如，接縫596)。

圖5I示出依據本發明之實施例，在金屬線及通孔形成後之圖5H的結構。參考圖5I，在圖5H之開口的 金屬填充時，形成金屬線522和通孔524。金屬線522透過通孔524耦接到下面的金屬線506。在實施例中，以鑲嵌方法或是由下而上填充方法來填充開口，以提供圖5I中所示的結構。因此，上述方法中，形成金屬線和通孔的金屬(例如，銅和相關聯的阻障及種子層)沉積可以是通常用於標準後段製程(BEOL)處理的金屬沉積。在實施例中，在隨後的製造操作中，可去除ILD線514，以提供在所獲得的金屬線524之間的空氣隙(air gap)。

圖5I的結構可接著被用作用於形成隨後的金屬線/通孔以及ILD層的基礎。或者，圖5I的結構可表示積體電路中的最終金屬互連層。應當理解的是，可以替代順序來實施上述處理操作，不是每個操作都需要被執行及/或可執行額外的處理操作。在任何情況下，所獲得的結構能夠製造直接集中在下面的金屬線上的通孔。也就是說，例如，由於不完美的選擇性蝕刻處理，通孔可以比下面的金屬線更寬、更窄或者具有相同的厚度。僅管如此，在實施例中，通孔的中心與金屬線的中心直接對齊(相配)。此外，用於選擇哪些插塞和通孔的ILD可能與主要的ILD非常不同，並且將在兩個方向上完全地自對準。因此，在實施例中，由於傳統微影/雙鑲嵌圖案化而必須被容忍的偏移，並非本文所述之獲得的結構的因素。再次參考圖5I，因而，在此接段可以完成透過減成方法的自對準製造。以類似方式製造的下一層可能需要再次啟動整個製程。替代的，在此階段可使用其他的方法來提供額外的互連層，例 如傳統的雙鑲嵌或單鑲嵌方法。

整體而言，依據本發明之一或多個實施例，本文所述之方案涉及使用光桶層間介電(ILD)，以選擇用於插塞或通孔、或者用於插塞及通孔二者的位置。關於圖1A-1J、3A-3G、4和5A-5I的上述細節主要聚焦在用於通孔圖案化的光桶。然而，應當理解的是，包括選擇性嫁接方案的光桶亦可被用於插塞圖案化。

在一實施例中，用於金屬線、ILD線或硬遮罩線的術語「光柵結構」或「間距切割」係用於指稱緊密間距的光柵結構。在一個這種實施例中，無法直接地透過傳統微影來實現緊密間距。舉例來說，可先形成基於傳統微影的圖案，但可透過使用間隔件遮罩圖案化來將間距減半，如本領域中已知的。甚至更進一步，可透過第二輪的間隔件遮罩圖案化來將原始的間距變成四等分。因此，上述格柵狀的圖案可具有以相等間距間隔並且具有等寬度的金屬線、ILD線或硬遮罩線。可透過間距減半或四等分方法來製造圖案。

在一實施例中，如在本說明書中從頭到尾所使用的，層間介電(ILD)材料是由介電質或絕緣材料的層組成或者包括介電質或絕緣材料的層。合適的介電材料的範例包括，但不限於矽的氧化物(例如，二氧化矽(SiO₂))、矽的摻雜氧化物、矽的氟化氧化物、矽的碳摻雜氧化物、本領域公知的各種低k介電質材料、及其組合。可透過傳統技術，例如，化學氣相沉積(CVD)、物理氣相 沉積(PVD)、或透過其他沉積方法來形成層間介電材料。

在一實施例中，亦如在本說明書中從頭到尾所使用的，互連材料(例如，金屬線及/或通孔)由一或多個金屬或其他導電結構組成。一常見的範例為使用銅線以及在銅和圍繞的ILD材料之間可包含或可不包含阻擋層的結構。如本文所使用，術語金屬包括合金、堆疊、及多種金屬的其他組合。例如，金屬互連線可包括阻擋層(例如，包括Ta、TaN、Ti或TiN之一或多者的層)、不同金屬或合金的堆疊等等。因此，互連線可以是單一材料層，或者可以從包括導電襯層及填充層等多層形成。可使用任何合適的沉積處理，例如，電鍍、化學氣相沉積或物理氣相沉積，來形成互連線。在實施例中，互連線由例如，但不限於，Cu、Al、Ti、Zr、Hf、V、Ru、Co、Ni、Pd、Pt、W、Ag、Au或其合金的導電材料組成。互連線在本領域中有時亦被稱為跡線(traces)、導線(wires)、線、金屬或簡單地被稱為互連。

在一實施例中，亦如在本說明書中從頭到尾所使用的，插塞及/或帽蓋(cap)及/或硬遮罩材料是由與層間介電材料不同的介電材料構成。在一個實施例中，這些材料是犧牲材料，而層間介電材料至少在最終結構中被保留。在一些實施例中，插塞及/或帽蓋及/或硬遮罩材料包括矽的氮化物(例如，氮化矽)的層或矽的氧化物的層、或兩者、或其之組合。其他合適的材料可包括以碳為基的材料。在另一實施例中，插塞及/或帽蓋及/或硬遮罩材料包 括金屬種。例如，硬遮罩或其他覆蓋材料可包括鈦或另一種金屬的氮化物(例如，氮化鈦)的層。這些層中的一或多層可能含有較少量的其他材料，例如氧。替代的，可根據特定的實現來使用本領域中公知的其他的插塞及/或帽蓋及/或硬遮罩材料層。可透過CVD、PVD、或透過其他沉積方法來形成插塞及/或帽蓋及/或硬遮罩材料層。

應當理解的是，上述的層和材料通常被形成在下面的半導體基板上或之上，例如積體電路的底層裝置層。在實施例中，下面的半導體基板代表用於製造積體電路的一般工作物件。半導體基板通常包括晶圓或其他矽片(piece of silicon)或另一半導體材料。合適的半導體基板包括，但不限於，單晶矽、多晶矽和絕緣體上之矽(SOI)，以及由其他半導體材料形成的類似基板。取決於製造階段，半導體基板通常包括電晶體、積體電路等等。基板還可包括半導體材料、金屬、介電質、摻雜劑、和其他常見於半導體基板中的材料。此外，上述的結構可被製造於底層較低階級的後段製程(BEOL)互連層上。

本文描述的實施例可被用於製造各種各樣不同類型的積體電路及/或微電子裝置。此種積體電路的範例包括，但不限於，處理器、晶片組元件、繪圖處理器、數位信號處理器、微控制器等等。在其他實施例中，可製造半導體記憶體。此外，積體電路或其他微電子裝置可被用於此領域中公知的各種各樣的電子裝置中。例如，在電腦系統(例如，桌上型、膝上型、伺服器)、行動電話、個 人電子裝置等等中。積體電路可與系統中的匯流排或其他元件耦接。例如，處理器可透過一或多個匯流排耦接到記憶體、晶片組等等。可能使用本文所述之方法來製造處理器、記憶體、及晶片組之各者。

圖6示出依據本發明之一個實施方式的計算裝置600。計算裝置600容納有主機板602。主機板602可包括多個組件，包括但不限於處理器604以及至少一個通訊晶片606。處理器604物理地以及電性地耦合至主機板602。在一些實施方式中，至少一個通訊晶片606亦物理地以及電性地耦合至主機板602。在其他的實施方式中，通訊晶片606是處理器604的一部分。

取決於其應用，計算裝置600可包括其他組件，其可或可不物理地以及電性地耦合至主機板602。這些其他組件包括，但不限於，揮發性記憶體(例如，DRAM)、非揮發性記憶體(例如，ROM)、快閃記憶體、繪圖處理器、數位訊號處理器、密碼處理器、晶片組、天線、顯示器、觸控式螢幕顯示器、觸控式螢幕控制器、電池、音訊編解碼器、視訊編解碼器、功率放大器、全球定位系統(GPS)裝置、羅盤、加速度計、陀螺儀、揚聲器、相機、及大量儲存裝置(諸如硬碟機、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)等等)。

通訊晶片606能夠無線通訊，用於資料傳輸至以及自計算裝置600。術語「無線」及其衍生詞可被用來描述可透過使用經由非固體介質之調變的電磁輻射來傳送 資料的電路、裝置、系統、方法、技術、通訊通道等等。該術語並不意味著相關聯的裝置不包含任何導線，儘管在一些實施例中相關聯的裝置不包含任何導線。通訊晶片606可實施多種無線標準或協定之任一種，包括，但不限於，Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、長期演進技術(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、以上各項之衍生標準或協定，以及被指定為3G、4G、5G及更新世代的任何其他無線協定。計算裝置600可包括複數個通訊晶片606。舉例來說，第一通訊晶片606可專用於較短距離無線通訊，諸如Wi-Fi及藍牙，而第二通訊晶片606可專用於較長距離無線通訊，諸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、及其他。

計算裝置600的處理器604包括被封裝在處理器604內的積體電路晶粒。在本發明的一些實施方式中，處理器的積體電路晶粒包括一或多個結構，例如使用基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色的方法所製造、依據本發明的實施方式所建立的導電通孔。術語「處理器」可意指處理來自暫存器及/或記憶體的電子資料以將電子資料轉換為可儲存在暫存器及/或記憶體中的其他電子資料的任何裝置或裝置的一部分。

通訊晶片606也可包括被封裝在通訊晶片606內的積體電路晶粒。依據本發明之另一實施方式，通訊晶 片的積體電路晶粒包括一或多種結構，諸如依據本發明之實施例的使用基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色之方法製造的導電通孔。

在其他實施方式中，計算裝置600內容納的另一組件可包含積體電路晶粒，其包括一或多種結構，諸如依據本發明之實施例的使用基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色之方法製造的導電通孔。

在各種實施方式中，計算裝置600可以是膝上型電腦、輕省筆記型電腦、筆記型電腦、超輕薄筆記型電腦、智慧型手機、平板、個人數位助理(PDA)、超級行動PC、行動電話、桌上型電腦、伺服器、印表機、掃描器、監視器、機上盒、娛樂控制單元、數位相機、可攜式音樂播放器、或數位錄影機。在其他實施方式中，計算裝置600可以是處理資料的任何其他電子裝置。

圖7示出包括本發明之一或多個實施例的中介層(interposer)700。中介層700是用於將第一基底702橋接至第二基底704的中間基底。第一基底702可以是，例如，積體電路晶粒。第二基底704可以是，例如，記憶體模組、電腦主機板、或另一積體電路晶粒。一般來說，中介層700的目的是將連接擴展到更寬的間距或者將連接重新路由成不同的連接。舉例來說，中介層700可將積體電路晶粒耦接至球柵陣列(BGA)706，其可隨後被耦接至第二基底704。在一些實施例中，第一和第二基底702/704被附接到中介層700的相對側。在其他實施例中，第一和第二 基底702/704被附接到中介層700的相同側。並且在進一步的實施例中，藉由中介層700將三或多個基底互連。

中介層700可由環氧樹脂、玻璃纖維強化環氧樹脂、陶瓷材料、或諸如聚醯亞胺的聚合物材料形成。在進一步的實施方式中，該中介層可由替代的剛性或可撓性材料形成，該等材料可包括上文所述之使用於半導體基底之中的相同材料，諸如矽、鍺、及其他III-V族和IV族材料。

該中介層可包括金屬互連708和通孔710，其包括但不限於矽穿孔(through-silicon vias,TSVs)712。中介層700可進一步包括嵌入式裝置714，其包括被動和主動裝置。此種裝置包括，但不限於，電容器、解耦電容器、電阻、電感器、保險絲、二極體、變壓器、感測器、及靜電放電(ESD)裝置。更複雜的裝置，諸如射頻(RF)裝置、功率放大器、電源管理裝置、天線、陣列、感測器、及MEMS裝置，亦可在中介層700上形成。依據本發明的實施例，本文所揭示之裝置或處理可被用於中介層700或者中介層700之一或多個元件的製造中。

因此，本發明的實施例包括用於半導體結構製造之基於具有選擇性嫁接的光桶地板顏色的方法，以及所獲得的結構。

範例實施例1：一種製造用於積體電路之互連結構的方法，包括：在基板之上形成的層間介電(ILD)層之上形成光柵結構，該光柵結構包含由交替的第一溝槽和 第二溝槽分隔開的複數個介電間隔件，在該些第一溝槽中但不在該些第二溝槽中嫁接抗蝕抑制劑(resist-inhibitor)層，在該些第一溝槽中和在該些第二溝槽中形成光阻，暴露和去除在該些第二溝槽之中的選擇溝槽中的該光阻以進行微影曝光來定義一組通孔位置，將該組通孔位置蝕刻進入該ILD層，以及在將該組通孔位置蝕刻進入該ILD層之後，在該ILD層中形成複數條金屬線，其中該複數條金屬線之中選擇的金屬線包括對應於該組通孔位置的下層導電通孔。

範例實施例2：範例實施例1，其中該些第一溝槽暴露該ILD層的表面，以及該些第二溝槽暴露形成在該ILD層和該光柵結構之間的圖案化的硬遮罩層的表面。

範例實施例3：範例實施例1或2，其中該ILD層的該表面包括Si-OH基團，以及該圖案化的硬遮罩層的該表面不包括Si-OH基團。

範例實施例4：範例實施例1、2或3，其中該光阻是基於光酸產生劑(PAG)的光阻，且其中嫁接該抗蝕抑制劑層包括形成具有鹼性分子(basic molecule)或部分的層。

範例實施例5：範例實施例1、2、3或4，其中暴露在該些第二溝槽之中的選擇溝槽中的該光阻以進行該微影曝光暴露了在該些第一溝槽之中的一或多個溝槽中的該光阻的部分，但其中於去除在該些第二溝槽之中的該些選擇溝槽中的該光阻的期間，不會去除在該些第一溝槽之 中的該一或多個溝槽中的該光阻的該部分。

範例實施例6：範例實施例1、2、3、4或5，更包括，在嫁接該抗蝕抑制劑層之前，在該光柵結構之後形成交叉光柵結構。

範例實施例7：範例實施例1、2、3、4、5或6，其中暴露該些第二溝槽之中的選擇溝槽以進行該微影曝光包括暴露於極紫外線(EUV)或電子束輻射。

範例實施例8：一種製造用於積體電路之互連結構的方法，包括：形成遮罩於ILD材料層之上，該遮罩具有複數個間隔開的特徵，每個特徵有一中心部分和一對側壁間隔件，使用該遮罩形成部分進入該ILD材料層的第一複數個溝槽，在該第一複數個溝槽中形成第一複數個光桶，透過移除該遮罩的每個特徵的該中心部分從該遮罩形成第二遮罩，使用該第二遮罩形成部分進入該ILD材料層的第二複數個溝槽，在該第二複數個溝槽中形成第二複數個光桶，該第二複數個光桶形成在抗蝕抑制劑層上，透過使用微影曝光來曝光、顯影和去除少於所有的該第一複數個光桶，在該少於所有的該第一複數個光桶被去除之處形成通孔位置，以及在該些通孔位置中形成金屬通孔以及在該金屬通孔之上形成金屬線。

範例實施例9：範例實施例8，其中在形成該第二複數個光桶之前，將該抗蝕抑制劑層選擇性地嫁接在該第二複數個溝槽的底部上。

範例實施例10：範例實施例8或9，其中該第 一複數個光桶和該第二複數個光桶由相同的光阻材料形成。

範例實施例11：範例實施例8、9或10，其中該曝光包含至少部分地暴露該第二複數個光桶的部分，但該顯影和去除不會去除該第二複數個光桶的該些暴露的部分。

範例實施例12：範例實施例8、9、10或11，其中該抗蝕抑制劑層抑制去除該第二複數個光桶的該些暴露的部分。

範例實施例13：範例實施例8、9、10、11或12，其中該曝光包含暴露於極紫外線(EUV)或電子束(e-beam)輻射。

範例實施例14：一種用於積體電路的互連結構，包括：配置在基板之上的該互連結構的第一層，該第一層包含在第一方向上交替的金屬線和介電質線的第一光柵，其中該些介電質線的最上層表面高於該些金屬線的最上層表面，配置在該互連結構的該第一層之上的該互連結構的第二層，該第二層包括在與該第一方向垂直的第二方向上交替的金屬線和介電質線的第二光柵，其中該些介電質線的最下層表面低於該第二光柵的該些金屬線的最下層表面，其中該第二光柵的該些介電質線覆蓋及接觸，但不同於，該第一光柵的該些介電質線，以及介電材料的區域，配置在該第一光柵的該些金屬線和該第二光柵的該些金屬線之間，並且與該第一光柵的該些介電質線的上部以 及該第二光柵的該些介電質線的下部在相同平面中，該介電材料的區域包括配置在不同抗蝕抑制劑材料層上的交聯(cross-linked)可光解材料。

範例實施例15：範例實施例14，其中該交聯可光解材料是基於光酸產生劑(PAG)的交聯可光解材料。

範例實施例16：範例實施例14或15，其中該抗蝕抑制劑材料層包括鹼性分子或部分。

範例實施例17：範例實施例14，其中該交聯可光解材料不是基於光酸產生劑(PAG)的交聯可光解材料。

範例實施例18：範例實施例14、15、16或17，其中該交聯可光解材料是負型(negative tone)材料。

範例實施例19：範例實施例14、15、16、17或18，更包括導電通孔，配置在該第一光柵之一金屬線和該第二光柵之一金屬線之間並且將該第一光柵之該金屬線耦接至該第二光柵之該金屬線，該導電通孔與該介電材料的區域在相同平面中。

範例實施例20：範例實施例14、15、16、17、18或19，其中該導電通孔具有一中心，其直接對齊該第一光柵的該金屬線的中心和該第二光柵的該金屬線的中心。

範例實施例21：範例實施例14、15、16、17、18、19或20，其中該第一光柵的該些介電質線包括第一介電材料，並且該第二光柵的該些介電質線包括第二、 不同的介電材料，以及其中該第一和第二介電材料與該交聯可光解材料不同。

範例實施例22：範例實施例14、15、16、17、18、19、20或21，其中該第一光柵的該些介電質線和該第二光柵的該些介電質線包含相同材料，其與該交聯可光解材料不同。

Claims (22)

1. 一種製造用於積體電路之互連結構的方法，該方法包含：在基板之上形成的層間介電(ILD)層之上形成光柵結構，該光柵結構包含由交替的第一溝槽和第二溝槽分隔開的複數個介電間隔件；在該些第一溝槽中但不在該些第二溝槽中嫁接抗蝕抑制劑(resist-inhibitor)層；在該些第一溝槽中和在該些第二溝槽中形成光阻；暴露和去除在該些第二溝槽之中的選擇溝槽中的該光阻以進行微影曝光來定義一組通孔位置；將該組通孔位置蝕刻進入該ILD層；以及在將該組通孔位置蝕刻進入該ILD層之後，在該ILD層中形成複數條金屬線，其中該複數條金屬線之中選擇的金屬線包括對應於該組通孔位置的下層導電通孔。
2. 如請求項1之方法，其中該些第一溝槽暴露該ILD層的表面，以及該些第二溝槽暴露形成在該ILD層和該光柵結構之間的圖案化的硬遮罩層的表面。
3. 如請求項2之方法，其中該ILD層的該表面包括Si-OH基團，以及該圖案化的硬遮罩層的該表面不包括Si-OH基團。
4. 如請求項1之方法，其中該光阻是基於光酸產生劑(PAG)的光阻，且其中嫁接該抗蝕抑制劑層包含形成具有鹼性分子(basic molecule)或部分的層。
5. 如請求項1之方法，其中暴露在該些第二溝槽之中的選擇溝槽中的該光阻以進行該微影曝光暴露出在該些第一溝槽之中的一或多個溝槽中的該光阻的部分，但其中於去除在該些第二溝槽之中的該些選擇溝槽中的該光阻的期間，不會去除在該些第一溝槽之中的該一或多個溝槽中的該光阻的該部分。
6. 如請求項1之方法，更包含：在嫁接該抗蝕抑制劑層之前，在該光柵結構之內形成交叉光柵(cross-grating)結構。
7. 如請求項1之方法，其中暴露該些第二溝槽之中的該些選擇溝槽以進行該微影曝光包括暴露於極紫外線(EUV)或電子束輻射。
8. 一種製造用於積體電路之互連結構的方法，該方法包括：形成遮罩於ILD材料層之上，該遮罩具有複數個間隔開的特徵，每個特徵有一中心部分和一對側壁間隔件； 使用該遮罩形成部分進入該ILD材料層的第一複數個溝槽；在該第一複數個溝槽中形成第一複數個光桶；透過移除該遮罩的每個特徵的該中心部分從該遮罩形成第二遮罩；使用該第二遮罩形成部分進入該ILD材料層的第二複數個溝槽；在該第二複數個溝槽中形成第二複數個光桶，該第二複數個光桶形成在抗蝕抑制劑層上；透過使用微影曝光來曝光、顯影和去除少於所有的該第一複數個光桶；在該少於所有的該第一複數個光桶被去除之處形成通孔位置；以及在該些通孔位置中形成金屬通孔以及在該金屬通孔之上形成金屬線。
9. 如請求項8之方法，其中在形成該第二複數個光桶之前，將該抗蝕抑制劑層選擇性地嫁接在該第二複數個溝槽的底部上。
10. 如請求項8之方法，其中該第一複數個光桶和該第二複數個光桶由相同的光阻材料形成。
11. 如請求項8之方法，其中該曝光包含至少部分地暴露 該第二複數個光桶的部分，但該顯影和去除不會去除該第二複數個光桶的該些暴露的部分。
12. 如請求項11之方法，其中該抗蝕抑制劑層抑制去除該第二複數個光桶的該些暴露的部分。
13. 如請求項8之方法，其中該曝光包含暴露於極紫外線(EUV)或電子束(e-beam)輻射。
14. 一種用於積體電路的互連結構，該互連結構包含：配置在基板之上的該互連結構的第一層，該第一層包含在第一方向上交替的金屬線和介電質線的第一光柵，其中該些介電質線的最上層表面高於該些金屬線的最上層表面；以及配置在該互連結構的該第一層之上的該互連結構的第二層，該第二層包括在與該第一方向垂直的第二方向上交替的金屬線和介電質線的第二光柵，其中該些介電質線的最下層表面低於該第二光柵的該些金屬線的最下層表面，其中該第二光柵的該些介電質線覆蓋及接觸，但不同於該第一光柵的該些介電質線；以及介電材料的區域，配置在該第一光柵的該些金屬線和該第二光柵的該些金屬線之間，並且與該第一光柵的該些介電質線的上部以及該第二光柵的該些介電質線的下部在相同平面中，該介電材料的區域包括配置在不同抗蝕抑制 劑材料層上的交聯(cross-linked)可光解材料。
15. 如請求項14之互連結構，其中該交聯可光解材料是基於光酸產生劑(PAG)的交聯可光解材料。
16. 如請求項15之互連結構，其中該抗蝕抑制劑材料層包含鹼性分子或部分。
17. 如請求項14之互連結構，其中該交聯可光解材料不是基於光酸產生劑(PAG)的交聯可光解材料。
18. 如請求項14之互連結構，其中該交聯可光解材料是負型(negative tone)材料。
19. 如請求項14之互連結構，更包含：導電通孔，配置在該第一光柵之一金屬線和該第二光柵之一金屬線之間並且將該第一光柵之該金屬線耦接至該第二光柵之該金屬線，該導電通孔與該介電材料的區域在相同平面中。
20. 如請求項19之互連結構，其中該導電通孔具有一中心，其直接對齊該第一光柵的該金屬線的中心和該第二光柵的該金屬線的中心。
21. 如請求項14之互連結構，其中該第一光柵的該些介電質線包括第一介電材料，並且該第二光柵的該些介電質線包括第二、不同的介電材料，以及其中該第一和第二介電材料與該交聯可光解材料不同。
22. 如請求項14之互連結構，其中該第一光柵的該些介電質線和該第二光柵的該些介電質線包含相同材料，其與該交聯可光解材料不同。