用于形成接觸通孔的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種形成接觸通孔的方法，所述接觸通孔用于與半導體裝置中的接觸件結構相接觸。
【背景技術】
[0002]定向自組裝(DSA)已經成為未來技術節點的高級圖案化溶液的一項重要的研究主題，尤其是接觸應用。控制接觸孔的圖案位置精度是很重要的，其應與目前和未來的CMOS集成過程兼容。
[0003]本領域中建議的方案是采用模板DSA工藝，由此采用模板層來確定開口，在所述開口中施加嵌段共聚物(BCP)，且其上施用所述DSA工藝。
[0004]從而，接觸孔圖案位置的精確性很大程度上取決于對所涉及的DSA工藝的控制。
[0005]當這些結構經DSA圖案化時，需要用于提高接觸孔或通孔圖案位置精確性的方法。
【發明內容】
[0006]本發明的一個目的在于提供一種用于形成接觸通孔的方法，所述接觸通孔具有提高的圖案位置精確性。
[0007]根據本發明，使用顯示第一獨立權利要求的技術特性的方法實現該目的。
[0008]公開了一種形成接觸通孔(contact vias)(也稱為通孔(through hole))的方法，所述方法包括
[0009]-提供基材，所述基材包含包埋于第一介電層中的多個接觸件結構，所述接觸件毗連第一介電層的上表面；
[0010]-在第一介電層的上表面上提供第二介電層；
[0011 ]-通過至少在對應于所述接觸件結構的位置處使第二介電層圖案化來提供第二介電層中的接觸通孔；
[0012]其中，所述方法包括
[0013]-在第二介電層頂部提供硬掩模層；
[0014]-使所述硬掩模層圖案化，由此移除所述硬掩模層的一部分，從而在第二介電層中不需要通孔的位置處保留所述硬掩模層的至少上部；
[0015]-如果硬掩模層被完全移除和硬掩模層被完全移除的位置，則在圖案化的硬掩模層的頂部和第二介電層上提供圖案化的平坦化模板層；所述圖案化的模板層包含一組開口，這組開口均勻地分布在所述模板層內，這組開口包含限定數量的相同尺寸的開口的亞組，優選由限定數量的相同尺寸的開口的亞組構成，并且，所述開口中至少一些對應于(例如包含或圍住)所述接觸件結構的位置；
[0016]-進行DSA工藝，包括:在所述模板層的所有開口中提供預先確定的嵌段共聚物(BCP)材料，誘導所述開口中的BCP的聚合物分離，和移除所述開口中BCP的一個構成部分；所述圖案化的模板層和BCP的第二個構成部分一起確定包含DSA開口的圖案，其優選均勻地分布于硬掩模層和第二介電層上，并且所述DSA開口定位在對應于所述接觸件結構的位置處；和
[0017]-采用至少第二DSA構成部分(和，例如，以及所述模板層和/或所述硬掩模層的部分)作為掩模，蝕刻第二介電層中的接觸通孔。
[0018]所述多個接觸件結構可以是/優選是第一介電層中存在的所有接觸件結構的預先確定的亞組。事實上，并非所有接觸件結構均需要被接觸。
[0019]相同尺寸的開口是具有基本相同的尺度或體積的開口。優選地，相同尺寸的開口具有相同的尺度，例如，具有相同的深度、寬度和長度。忽略不計因生產制造工藝所致的小的差異時，所述開口優選具有相同的尺度。
[0020]根據優選的實施方式，由模板層中的開口確定的圖案具有均一的或基本均一的圖案密度。所述圖案密度可被認為是開放面積(由開口確定)與模板層中的單位面積的比。優選地，均一的或或基本均一的圖案密度的值對于特定的工藝/BCP系統而言是最優化的/預先確定的。
[0021]本發明的一個優點在于，通過提供在模板層中均勻分布的模板層開口(這組開口包括在整個晶片上的限制數量的相同尺寸的開口的亞組，優選由在整個晶片的限制數量的相同尺寸的開口的亞組組成)，在所有開口中呈現非常相似的BCP材料的填充。在請求保護的工藝流程中，這最終導致改善的圖案位置精確性。通過在第二介電層中不需要通孔的位置處保留(即使其維持)硬掩模層的至少上部(例如單一硬掩模層的一部分，或者在硬掩模層被雙層結構包埋的情況中，上層的一部分)，將封閉任何“不需要的”通孔圖案轉移。
[0022]硬掩模層(或，雙層結構情況中的上層)優選足夠薄，從而不影響BCP的均一填充。例如，優選但不限于，所述硬掩模層的厚度可以在2nm-15nm范圍內。例如，優選但不限于，所述單一硬掩模層的厚度可以在2nm-15nm范圍內。例如，優選但不限于，在雙層結構的情況中，上層的厚度可以在2nm-15nm范圍內。
[0023]根據優選的實施方式，在模板層的所有開口中提供嵌段共聚物(BCP)的操作包括:不過量填充所述開口。優選地，其包括填充所述開口至如下程度:填充至體積或高度的約50% -100%，更優選地，約50% -60%，更優選地，體積或高度的約50% -60%。在另一個視圖中，所述孔優選被填充直至如下范圍內的水平:開口高度的50 % -100 %，更優選在開口高度的50 % -80 %范圍內，甚至更優選在開口高度的50 % -60 %范圍內。優選地，所有孔被填充直至大約相同的水平。
[0024]根據優選的實施方式，具有相同尺寸的開口的亞組的限定數量是I或2。
[0025]根據優選的實施方式，所有開口具有相同尺寸(即，僅有一個亞組的具有相同尺寸的開口)，并且所述開口根據常規柵格圖案排列。
[0026]根據優選的實施方式，所述開口以相同的方向取向。
[0027]根據優選的實施方式，至少一個開口以不同的方向取向。
[0028]根據優選的實施方式，開口的亞組包含:對于預先確定的BCP材料，基于該BCP材料的預先確定的自然周期性，具有適于在BCP中形成一孔、二孔或三孔結構的尺度的開口。
[0029]根據優選的實施方式，只有兩個亞組的具有相同尺寸的開口，第一亞組和第二亞組的開口的相應尺寸是預先確定的，從而對于所用的預先確定的BCP材料而言，在開口中分別形成兩個通孔和三個通孔。
[0030]根據優選的實施方式，在沿與所述基材的主要前表面平行的平面中，所述模板層中的開口的截面是矩形的或正方形的。
[0031]根據優選的實施方式，在第二介電層頂部上提供硬掩模層的操作包括:提供金屬材料的單一層作為硬掩模層，并緊隨其后進行所述硬掩模層的圖案化。
[0032]根據優選的實施方式，在第二介電層頂部上提供硬掩模層的操作包括:提供雙層結構，該雙層結構包含第一層金屬材料(有時稱作包埋的硬掩模層)，和直接位于第一層金屬材料的頂部之上的第二層介電材料(有時稱作切塊層(cut block layer))，并且，所述方法還包括:緊隨其后，通過對第一層金屬材料具有選擇性的光刻處理僅使第二層介電材料圖案化。
[0033]根據優選的實施方式，使硬掩模層圖案化的操作包括:僅在確定DSA開口之后，在蝕刻第二介電層中的接觸通孔之前或同時，使第一層金屬材料圖案化。
[0034]根據優選的實施方式，該方法包括:
[0035]-在使單一硬掩模層圖案化之后或僅僅使所述硬掩模層的第二層介電層圖案化之后，在所述基材上、在所述圖案化的硬掩模層的頂部和所述第二介電層上提供平坦化層或層堆疊體；和
[0036]-通過光刻處理使所述平坦化層或層堆疊體圖案化，從而確定圖案化的模板層。
【附圖說明】
[0037]通過以下說明書和附圖進一步描述本發明。
[0038]圖1 (a)至I (j)說明了根據本發明的第一個優選實施方式的工藝流程。
[0039]圖2(a)至l(i)說明了根據本發明的第二個優選實施方式的工藝流程。
[0040]圖3 (a)和3 (b)說明了根據本發明第三個優選實施方式的工藝流程。
[0041]圖4(a)至4(c)說明了根據本發明實施方式的模板層開口的排列。
[0042]圖5(a)和(b)說明了根據本發明的優選實施方式，通過DSA工藝在模板開口中形成的通孔(vias)或通孔(through hole)的形成。
[0043]優選實施方式的詳述
[0044]將就【具體實施方式】并參照某些附圖對本發明進行描述，但本發明并不受此限制，僅由權利要求書限定。描述的附圖僅是說明性的且是非限制性的。在附圖中，一些元素的尺寸可能被夸大且未按尺度繪畫以用于說明目的。各尺寸和相對尺寸不必然對應于實踐本發明的實際簡化。
[0045]另外，在說明書以及權利要求書中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅是用來區別類似的元件，而不是用來描述次序或時間順序。在適當的情況下，這些術語可互換，且本發明的實施方式可以如本文所述和所示以外的其它順序