使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的制作方法
【專利摘要】使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連。根據第一方法實施例，一種用于控制計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)的方法，該CAD系統(tǒng)用于設計集成電路的物理特征，該方法包括：獲取用于第一金屬層上的第一金屬跡線的第一圖案；獲取用于第二金屬層上的第二金屬跡線的第二圖案，該第二金屬層與第一金屬層豎直相鄰；并且獲取在第一金屬跡線與第二金屬跡線之間的預定互連的精確圖案。對預定互連的精確圖案操作以形成指示其中允許過孔的多個大致區(qū)域的非精確過孔圖案。非精確過孔圖案用于在集成電路制造工藝中用來結合用于形成第一和第二金屬層的操作形成用于互連預定互連的多個自對準過孔。非精確過孔圖案可以包括用于形成過孔的至少一個區(qū)域，這些過孔包括互連的至少兩個相鄰實例。
【專利說明】使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及集成電路設計和制造領域。更具體而言，本發(fā)明的實施例涉及用于使用松弛的圖案化曝光(relaxed patterning exposure)的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]在集成電路中，各種層上的跡線或者“接線”借助于在這些層與其它層之間的豎直金屬“過孔”電連接到其它層上的跡線。在常規(guī)技術之下，通過經由圖案曝光掩模的圖像、在分離電介質中蝕刻孔、然后用金屬、例如銅填充孔來完全光刻限定在兩層、例如布線或者金屬層之間的過孔圖案。
[0003]遺憾的是，由于例如包括小過孔尺寸和高過孔密度的各種因素、并且由于要求將過孔圖案與交互接線圖案對準，所以過孔處理步驟在集成電路制造工藝中的最有光刻挑戰(zhàn)性和高成本步驟之中。因而，最小過孔間距通常比最小線路間距大了大約20%。因此，過孔圖案可能通常限制它們連接的金屬層的可實現線路圖案密度。

【發(fā)明內容】

[0004]因此需要用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法。還需要的是用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法減少針對過孔圖案掩模對準的要求。還需要用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法與現有集成電路設計、制造和測試系統(tǒng)和方法兼容和互補。本發(fā)明的實施例提供這些優(yōu)點。
[0005]根據本發(fā)明的第一方法實施例，一種用于控制計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)的方法，該CAD系統(tǒng)用于設計集成電路的物理特征，該方法包括:獲取用于第一金屬層上的第一金屬跡線的第一圖案；獲取用于第二金屬層上的第二金屬跡線的第二圖案，所述第二金屬層與所述第一金屬層豎直相鄰；并且獲取在第一金屬跡線與第二金屬跡線之間的預定互連的精確圖案。對預定互連的精確圖案操作以形成指示其中允許過孔的多個大致區(qū)域的非精確過孔圖案。非精確過孔圖案用于在集成電路制造工藝中用來結合用于形成第一金屬層和第二金屬層的操作形成用于互連預定互連的多個自對準過孔。非精確過孔圖案可以包括用于形成過孔的至少一個區(qū)域，這些過孔包括互連的至少兩個相鄰實例。
[0006]根據本發(fā)明的另一方法實施例，為在第一金屬層上的第一跡線和在與第一金屬層相鄰的第二金屬層上的第二跡線之間的傳導過孔限定寬度，該寬度大于第一跡線的寬度。為與第二跡線的寬度基本上相同的過孔限定長度，并且在形成第二跡線之時用金屬填充長度和寬度。該方法可以包括曝光過孔圖案，該過孔圖案指示將無過孔的區(qū)域并且另外指示其中將形成過孔的區(qū)域，并且其中另外的區(qū)域不與第一金屬層和第二金屬層上的跡線的交點確切相符。
[0007]根據本發(fā)明的一個實施例，一種集成電路包括:包括跡線的第一金屬層；以及包括跡線的第二金屬層，該第二金屬層在第一金屬層上方并且與第一金屬層緊接相鄰。該集成電路還包括將第一金屬層上的第一金屬跡線耦合到第二金屬層上的第二金屬跡線的過孔。過孔在第一水平維度中延伸至比第一金屬跡線的寬度更大的寬度并且在與第一水平維度垂直的第二水平維度中延伸至與第二金屬跡線的寬度大約相等的長度。
[0008]根據本發(fā)明的第三方法實施例，形成集成電路的第一金屬層。圖案化材料中的空隙以分離集成電路的金屬層。在與第一金屬層豎直相鄰并且在第一金屬層上方的第二金屬層的形成期間部分填充空隙。空隙比第一金屬層的跡線的寬度更寬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]并入于本說明書中并且形成本說明書的部分的附圖圖示本發(fā)明的實施例并且與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。除非另有明示，否則未按比例繪制附圖。
[0010]圖1A圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于互連多個金屬跡線的過孔圖案的方法。
[0011]圖1B圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于互連集成電路中的多個金屬跡線的過孔的方法。
[0012]圖2A、2B和2C圖示根據本發(fā)明的實施例的用于形成寬松過孔圖案的示例性一般方法。
[0013]圖2D、2E和2F圖示根據本發(fā)明的實施例的形成寬松過孔圖案的示例性方法。
[0014]圖3A、3B和3C圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于與備選互連工藝一起使用的寬松過孔圖案的示例性方法。
[0015]圖4圖示根據常規(guī)技術的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的階段。
[0016]圖5圖示根據本發(fā)明的實施例的向集成電路涂敷寬松過孔圖案。
[0017]圖6圖示根據本發(fā)明的實施例的向集成電路蝕刻氮化物層。
[0018]圖7圖示根據本發(fā)明的實施例的向集成電路添加第二層間電介質。
[0019]圖8圖示根據本發(fā)明的實施例的在集成電路上蝕刻用于金屬跡線的圖案。
[0020]圖9圖示根據本發(fā)明的實施例的在集成電路上涂敷氮化物阻擋層。
[0021]圖10圖示根據本發(fā)明的實施例的在集成電路上形成自對準過孔。
【具體實施方式】
[0022]現在將具體參照本發(fā)明的各種實施例，在附圖中圖示這些實施例的示例。盡管將結合這些實施例描述本發(fā)明，但是理解它們未旨在于使本發(fā)明限于這些實施例。恰好相反，本發(fā)明旨在于覆蓋可以在本發(fā)明的如所附權利要求限定的精神實質和范圍內包括的備選、修改和等效物。另外，在本發(fā)明的下文具體描述中，闡述許多具體細節(jié)以便提供本發(fā)明的透徹理解。然而本領域普通技術人員將認識到無這些具體細節(jié)仍然可以實現本發(fā)明。在其它實例中，尚未具體描述公知方法、流程、部件和電路以免不必要地模糊本發(fā)明。
[0023]符號和命名
[0024]在可以在計算機存儲器上執(zhí)行的對數據位的操作的流程、步驟、邏輯塊、處理和其它符號表示方面呈現下文具體描述的一些部分(例如工藝100、200、290和300以及在圖5-10中體現的工藝)。這些描述和表示是數據處理領域技術人員用來向本領域其他技術人員最有效傳達他們的工作的實質的手段。這里并且一般設想流程、計算機執(zhí)行的步驟、邏輯塊、工藝等為促成所需結果的步驟或者指令的自一致序列。步驟是需要物理操縱物理數量的步驟。這些數量盡管未必、但是通常采用能夠在計算機系統(tǒng)中存儲、傳送、組合、比較和操縱的電或者磁信號的形式。主要出于普遍用法的原因而將這些信號稱為位、值、單元、符號、字符、項、數等已經證實有時是方便的。
[0025]然而應當謹記，這些和相似術語中的所有術語將與適當物理數量關聯并且僅為應用于這些數量的方便標記。除非如從下文討論中清楚的那樣另有具體明示，理解貫穿本發(fā)明利用諸如“控制”或者“設計”或者“獲取”或者“形成”或者“執(zhí)行”或者“確定”或者“限定”或者“填充”或者“曝光”或者“附著”或者“處理”或者“單一化(singulating) ”或者“粗糙化”或者“填充”或者“生成”或者“調整”或者“創(chuàng)建”或者“執(zhí)行”或者“繼續(xù)”或者“編索引”或者“計算”或者“轉譯”或者“運算”或者“測量”或者“收集”或者“運行”等術語的討論指代計算機系統(tǒng)或者相似電子計算設備的動作和流程，該計算機系統(tǒng)或者電子計算設備將計算機系統(tǒng)的寄存器和存儲器內表示為物理(電子)數量的數據操縱和變換成計算機系統(tǒng)存儲器或者寄存器或者其它這樣的信息存儲、傳輸或者顯示設備內相似地表示為物理數量的其它數據。
[0026]用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法
[0027]如在本公開內容中所用，術語、比如“圖案”、“用于金屬的圖案”和/或“金屬圖案”可以指代通常存在于計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)中并且由CAD系統(tǒng)生成和操縱的表示。CAD系統(tǒng)廣泛用于設計集成電路的各種階段中，這些階段例如包括語義捕獲、布局、設計規(guī)則檢查(DRC)和生成在制造工藝期間使用的工具、例如掩模。在其它情況下，也可以表現一些這樣的“圖案”為在光刻集成電路制造工藝中使用的物理掩模。在一些其它情況下，一些這樣的“圖案”可以指代集成電路的在物理上表現的特征。
[0028]圖1A圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于互連集成電路中的多個金屬跡線的過孔的方法100。示例金屬圖案110代表用于集成電路的金屬布線層的一部分。金屬圖案110的跡線或者接線在程度上(in extent)基本上水平，但是這并非必需。
[0029]示例性金屬圖案120代表用于集成電路的金屬布線層的一部分。金屬圖案120的跡線或者接線在程度上基本上豎直，但是這并非必需。
[0030]圖案150是用來指導在金屬圖案110與120之間放置過孔互連的“寬松過孔”圖案。例如圖案150可以用作圖案以蝕刻集成電路的一部分以允許金屬圖案120的金屬填充到這樣的蝕刻部分中從而與金屬圖案110的金屬產生電接觸。下文例如在圖2D至2F和/或3A至3C中進一步描述形成寬松過孔圖案。下文例如在圖4至圖10中進一步描述使用寬松過孔圖案、例如在集成電路制造工藝內蝕刻和填充。
[0031]實際過孔圖案160圖示根據本發(fā)明的實施例的在集成電路中形成的金屬互連或者過孔圖案。一般位于水平跡線110和豎直跡線120的一些交點(160中的虛線所示)的圖案160的實心黑色區(qū)域指示實際金屬互連或者過孔。將理解實際過孔圖案160是金屬圖案110和(AND)金屬圖案120和寬松過孔圖案150的組合。系列集成電路制造操作可以產生實際過孔圖案160。
[0032]例如圖像曝光可以表現金屬圖案110為雙大馬士革工藝的部分以形成集成電路的金屬層。如先前討論的那樣，可以表現寬松過孔圖案150為集成電路的各種層中的一個孔(或者多個孔)，該孔然后可以例如經由雙大馬士革(dual damascene)工藝由金屬圖案120的金屬選擇性地填充以產生實際過孔圖案160。
[0033]將理解實際過孔圖案160的過孔161大于實際過孔圖案160的其它過孔。例如過孔161延伸超出對應水平跡線的豎直延伸。此外，過孔161比實際過孔圖案160的其它過孔更不規(guī)則。例如過孔161的底部范圍符合寬松過孔圖案150的曲線而不是對應水平跡線的銳邊。根據本發(fā)明的實施例，這樣的實際過孔差異可以由松弛的圖案曝光產生。
[0034]將理解圖案110、120、150和160可以代表集成電路的物理結構、例如中間和/或最終結構。例如可以在制造期間在集成電路的中間結構中反映圖案150。然而圖案150可以未對應于最終集成電路的物理特征。圖案110、120和150也可以代表用來創(chuàng)建、例如曝光對應物理圖案的掩模部分。計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)也創(chuàng)建、存儲和操縱圖案110、120和150為數據集。例如集成電路布局軟件的定制部件設計和/或自動化路由功能可以創(chuàng)建圖案110和120。如下文將進一步描述的那樣，這樣的軟件也可以創(chuàng)建寬松過孔圖案150。理解這樣的數據集對應于如這樣的數據集指導的那樣制造的集成電路的物理特征。實際過孔圖案160可以作為CAD系統(tǒng)的數據集存在，但是這并非必需。
[0035]圖1B進一步圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于互連集成電路中的多個金屬跡線的過孔的方法100。跡線交點圖案140圖示交互金屬布線層的相交位置(圖案)以限定多個可能過孔位置。理解通常可以未利用所有這樣的可能過孔位置以形成過孔。跡線交點圖案140未必由CAD系統(tǒng)產生；相反將其呈現為進一步舉例說明根據本發(fā)明的實施例。
[0036]預定過孔圖案130通常由計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)生成并且反映例如如電路示意圖所示的在金屬圖案110與120之間的所需電連接。圖案130的實心黑色區(qū)域指示預定過孔位置。預定過孔圖案130也可以反映用于放置所需過孔的其它物理和電性考慮。將理解預定過孔圖案130 —般是跡線交點圖案140的子集。例如跡線交點圖案140指示可能過孔位置，而預定過孔圖案130指示所需過孔位置。如下文將例如關于圖2D-2F和/或圖3A-3C進一步描述的那樣，在形成寬松過孔圖案150時利用預定過孔圖案130。
[0037]根據本發(fā)明，寬松或者非精確過孔圖案可以用作通向其它光刻圖案的掩模，而無需與其它光刻圖案嚴格地對準。例如寬松過孔圖案指示何處將不形成過孔并且指示何處將形成過孔的大致、但是非精確區(qū)域。根據本發(fā)明的實施例，實施寬松過孔圖案的掩模有利地無需如常規(guī)過孔圖案掩模的所需程度上的嚴格對準、維度控制和/或特征密度。
[0038]圖2A-2C圖示根據本發(fā)明的實施例的用于形成寬松過孔圖案、例如寬松過孔圖案150(圖1A)的示例性一般方法200。在圖2A中，在跡線交點圖案140(圖1B)的每個交點周圍形成多個防護區(qū)域(201，202)。防護區(qū)域考慮晶片光刻工藝中的層到層疊加不確定性。防護區(qū)域可以從至少這一不確定數量上至與相鄰交點的距離的一半延伸。使用預定過孔圖案130的信息，將多個防護區(qū)域分離成在預定過孔201周圍的防護區(qū)域和在非過孔202周圍的防護區(qū)域。
[0039]根據本發(fā)明的實施例，寬松過孔圖案、例如寬松過孔圖案150(圖1A)可以包括任何圖案，該圖案包圍一個或者多個防護區(qū)域201而無礙于防護區(qū)域202。下文在圖2B和2C中圖示滿足這一標準的兩個示例性圖案。
[0040]圖2B圖示根據本發(fā)明的實施例的示例性寬松過孔圖案203和204。寬松過孔圖案203包圍例如在預定過孔圖案130 (圖1A)的左上側中的三個預定過孔位置。寬松過孔圖案204包圍例如在預定過孔圖案130 (圖1A)的右下側中的兩個預定過孔位置。
[0041]圖2C圖示根據本發(fā)明的實施例的示例寬松過孔圖案205。寬松過孔圖案205包圍如在預定過孔圖案130 (圖1A)中示出的所有預定過孔位置。
[0042]圖2D-2F圖示根據本發(fā)明的實施例的形成寬松過孔圖案、例如寬松過孔圖案150(圖1A)的示例性方法290。圖2D圖示用于將在例如設計中的集成電路的第一金屬層上形成的金屬跡線220的圖案。也圖示用于將在第二金屬層上形成的金屬跡線210的圖案。將在第一金屬層上方形成第二金屬層。例如第二金屬層預定形成于第一金屬層之后。用最小節(jié)距(pitch)、例如重復間距P設計跡線。設計跡線或者接線以具有最小寬度W。
[0043]創(chuàng)建所需過孔230的圖案。過孔230代表在第一層上的金屬跡線或者接線與第二層上的金屬跡線或者接線之間的所需連接，并且可以類似于圖1B的預定過孔圖案130。用長度和寬度W繪制所需過孔230。
[0044]圖2E圖示根據本發(fā)明的實施例的處理過孔圖案230 (圖2D)以形成寬松過孔圖案。在一個維度中“擴大(upsize)”或者伸展圖案230的過孔，從而它們的長維度由以下關系I給出:
[0045](P-W) /2+ ε (關系 I)
[0046]其中ε是比最小跡線節(jié)距P小很多的較小值。應當選擇ε (epsilon)以保證相鄰伸展過孔重疊。這樣的伸展可以伴隨有使用計算機輔助設計(CAD)軟件、例如設計規(guī)則檢查(DRC)程序中的“size up”或者相似命令
[0047]理解在本發(fā)明的這一實施例中在僅一個維度中伸展過孔形狀。伸展是在下金屬層的方向上、或者與下金屬層對準。在圖2E的示例性實施例中，指明用于金屬跡線220的圖案為兩個金屬跡線中的下金屬跡線。在用于金屬跡線220的圖案水平延展時，如圖2E中的過孔240所示水平伸展過孔。例如如果顛倒兩個金屬層的相對位置，則豎直層將是下層，并且將在豎直方向上伸展過孔。
[0048]理解相鄰過孔230 (圖2D)可以如重疊區(qū)域250所示在伸展時重疊或者合并。
[0049]圖2F圖示根據本發(fā)明的實施例的進一步處理過孔圖案240 (圖2E)以形成寬松過孔圖案。圖2F示出在一個維度、例如先前伸展的維度中尺寸縮小、例如收縮上述關系I中指定的相同數量的過孔240(圖2E)。根據本發(fā)明的實施例，然后在所有方向上擴大圖案從而形成寬松過孔圖案260。擴大應當按照至少工藝疊加裕度、但是小到足以適當無損于“非預定”過孔的疊加裕度。這樣的收縮可以伴隨有使用計算機輔助設計(CAD)軟件、例如規(guī)則設計檢查(DRC)程序中的“size down”或者相似命令。理解相鄰過孔230 (圖2D)已經合并成單個形狀270。
[0050]將理解對寬松過孔圖案形成的前文描述僅為示例性的而非限制。根據本發(fā)明的實施例很好地適合于其它形成寬松過孔圖案的方法。
[0051]銅(Cu)普遍使用于集成電路的金屬跡線和過孔中。銅(Cu) —般視為不可蝕刻。因而可以結合不可蝕刻金屬或者未蝕刻金屬層的工藝利用方法290的工藝。
[0052]圖3A-3C圖示根據本發(fā)明的實施例的形成用于與備選互連工藝、例如其中不同于銅的傳導材料可蝕刻的工藝一起使用的寬松過孔圖案、例如寬松過孔圖案150 (圖1A)的示例方法300。圖3A圖示根據本發(fā)明的實施例的處理所需過孔圖案230(圖2D)以形成寬松過孔圖案。
[0053]在圖3A中，在兩個維度中“擴大”或者伸展圖案230的過孔，從而它們的長度和寬度維度由上述關系I給出。因而形成放大的過孔的圖案340。將理解許多放大的過孔與相鄰過孔重疊、例如如重疊350所示橫向或者上下重疊或者如重疊355所示對角重疊。
[0054]圖3B圖示根據本發(fā)明的實施例的放大的過孔圖案的可選平滑。已經放大的圖案230的七個過孔(圖3A)現在形成兩個平滑的多邊形圖案360和361。
[0055]圖3C圖示根據本發(fā)明的實施例的進一步處理過孔圖案340 (圖3A)以形成寬松過孔圖案。按照上述關系I中指定的相同數量在兩個維度中收縮合并的過孔圖案、例如圖案360和361。根據本發(fā)明的實施例，然后在所有方向上擴大圖案從而形成包括圖案370和371的寬松過孔圖案。擴大應當按照至少工藝疊加裕度、但是小到足以使得無損于“非預定”過孔的疊加裕度。
[0056]圖4至圖10圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的方法。圖4圖示根據常規(guī)技術的利用寬松過孔圖案在集成電路的不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的階段。圖4的條件可以形成用于實現根據本發(fā)明的實施例的初始配置。圖4圖示集成電路400的一部分的平面圖410。平面圖410圖示在層內電介質415中嵌入的跡線405和406這兩個金屬跡線。為了清楚起見，在平面圖410中未示出可以在其它視圖中圖示的在跡線405、406和層內電介質上方的附加層。
[0057]橫截面圖420圖示集成電路部分400與平面圖410中所示截面A_A’對應的橫截面。除了跡線405、406和層內電介質415之外，截面420還圖示例如包括氮化硅(SiN)的第一隔離氮化物層425、層間電介質435和第二隔離氮化物層445。跡線405和406可以如截面420中所示由例如包括氮化鉭(TaN)或者氮化鈦(TiN) 455的傳導氮化物阻擋層455圍繞。
[0058]橫截面圖430圖示集成電路部分400與平面圖410中所示截面C_C’對應的橫截面。橫截面圖440圖示集成電路部分400與平面圖410中所示截面B-B’對應的橫截面。要理解橫截面430和440在這一初始處理階段基本上相似。
[0059]圖5圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面520、530和540圖示集成電路部分500與截面420、430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A-A’、B-B’和C-C’對應的截面。圖5圖示向集成電路500的頂部涂敷的寬松過孔圖案560。寬松過孔圖案560可以包括用于限制后期處理階段、例如蝕刻的光阻劑和/或掩模。如截面510中所示，完全遮蔽跡線405而跡線406的一部分可見。要理解圖案560的打開區(qū)域或者洞561比金屬跡線406的寬度更寬和更長。
[0060]如下文進一步描述的那樣，寬松過孔圖案560確定其中將未形成過孔的多個區(qū)域、例如如圖5中所示寬松過孔圖案560的黑色部分。根據本發(fā)明的實施例，寬松過孔圖案560中的洞、例如洞561確定用于形成過孔的大致區(qū)域、但是未精確地確定何處將形成過孔。例如所示實施例可以形成與跡線406的過孔耦合、但是可以未形成與跡線405的耦合，因為寬松過孔圖案560完全遮蔽跡線405。
[0061]圖6圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面620、630和640。圖示集成電路部分600與截面420,430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A_A’、B_B’和C-C’對應的截面。在圖6中，使用寬松過孔圖案560作為指導來蝕刻集成電路部分600上的第二氮化物層445 (圖4)以產生蝕刻的第二氮化物層645。要理解蝕刻的第二氮化物層645包括在集成電路的與第二氮化物層445(圖4)相同級的相同材料。然而蝕刻的第二氮化物層645具有與第二氮化物層445(圖4)不同的圖案。
[0062]圖7圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面720、730和740圖示集成電路部分700與截面420、430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A-A’、B-B’和C-C’對應的截面。在圖7中，去除寬松過孔圖案560，并且涂敷第二層間電介質層735。理解第二層間電介質735在其中打開第二氮化物層645的部分、例如其中已經蝕刻掉第一氮化物層425 (圖4)的區(qū)域中與層間電介質435嚴生接觸。
[0063]圖8圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面820、830和840圖示集成電路部分800與截面420、430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A-A’、B-B’和C-C’對應的截面。在圖8中，安排圖案860用于在包括金屬跡線405和406的第一金屬層上方的第二金屬層上的金屬跡線。相應于圖案860、層間電介質、例如第二層間電介質735 (圖7)和層間電介質435。如截面840中所示，在蝕刻的第二氮化物層645停止蝕刻。然而如截面820和830中所示，蝕刻的第二氮化物層645未存在于本身先前已經蝕刻的蝕刻區(qū)域中，并且蝕刻繼續(xù)向下至指示的區(qū)域中的氮化物層425。蝕刻產生組合的層間電介質835，該層間電介質包括第二層間電介質735 (圖7)和層間電介質435 (圖7)的一部分。
[0064]圖9圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面920、930和940圖示集成電路部分900與截面420、430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A-A’、B-B’和C-C’對應的截面。在圖9中，例如包括氮化鉭(TaN)或者氮化鈦(TiN)的傳導阻擋層960如截面920、930和940中所不形成于曝露的表面上。
[0065]圖10圖示根據本發(fā)明的實施例的利用寬松過孔圖案在不同層上的金屬跡線之間形成過孔的工藝中的進一步處理。截面1020、1030和1040圖示集成電路部分1000與截面420,430和440對應、例如與分別如先前關于圖4描述的截面A_A’、B_B’和C-C’對應的截面。在圖10中，先前用阻擋層960(圖9)加襯的蝕刻的洞(圖8)例如經由雙大馬士革或者其它適當工藝由金屬、例如銅(Cu)填充?；瘜W機械拋光或者其它適當工藝可以修整過量金屬，從而跡線1060具有適當輪廓。這樣的填充在第二金屬層上產生金屬跡線或者接線1060并且也產生用于將金屬跡線1060耦合到下金屬層上的跡線406的過孔1061。要理解跡線1060和過孔1061包括在相同操作中形成的相同材料。過孔1061對應于在第二金屬層的標稱級以下、例如在與層間電介質735以及第一和第二氮化物層425和645大約相同級的材料。
[0066]將理解用于第二金屬層上的金屬跡線的圖案860(圖8)提供用于過孔1061的嚴格位置，例如過孔通過用于第二金屬層的金屬跡線的掩模與這樣的金屬跡線自對準。對照而言，寬松過孔圖案560的洞561的對準更不嚴格的多。例如寬松過孔圖案560主要標識何處將不形成過孔、并且過孔將位于何處的大致非嚴格對準指示。根據本發(fā)明的實施例，在層之間的過孔與交互金屬跡線自對準。
[0067]參照圖6和10，將理解在第二氮化物層445 (圖5)中蝕刻的用于形成例如如圖6的截面630中所示蝕刻的第二氮化物層645 (圖6)的洞比例如如圖10的截面1030中所示經過這樣的洞最終形成的過孔1061更大、例如更寬松。
[0068]例如再次參照圖5，考慮洞561形成橢圓。理解寬松過孔圖案560的洞561指示何處將形成過孔的大致區(qū)域。因而如圖10的截面1020中所示，過孔1061的寬度由洞561的短軸、例如水平軸的長度確定。例如如圖10的平面圖1010中所示，跡線1060的寬度確定過孔1061的另一平面維度、例如長度。
[0069]以這一新穎方式，根據本發(fā)明的實施例，與在常規(guī)技術之下的過孔掩模比較，減少或者松弛針對用于寬松過孔掩模的對準特征和工藝對準的要求。另外，在常規(guī)技術之下，過孔的放置和對準可能限制金屬層的布線密度或者節(jié)距。根據本發(fā)明的實施例，有益地消除這樣的約束。
[0070]例如在密集過孔圖案給定時，最小節(jié)距、例如在相鄰特征之間的中心間距距離是原有過孔圖案的最小節(jié)距的兩倍。最差情況的寬松過孔節(jié)距出現于每隔一個下線路需要與相同上線路的過孔連接時無論相鄰下線路何處需要與相同上金屬的過孔連接，寬松過孔都可以合并成單個形狀。這明顯降低用于寬松過孔圖案的曝光工具的所需分辨率和準確度。
[0071]根據本發(fā)明的實施例提供用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法。此外，根據本發(fā)明的實施例提供用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法減少針對過孔圖案掩模對準的要求。另外，根據本發(fā)明的實施例提供用于使用松弛的圖案化曝光的自對準過孔互連的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法與現有集成電路設計、制造和測試系統(tǒng)和方法兼容并互補。
[0072]這樣描述本發(fā)明的各種實施例。盡管在具體實施例中描述本發(fā)明，但是應當理解，不應解釋本發(fā)明為受這樣的實施例限制，但是根據所附權利要求解釋本發(fā)明。
【權利要求】
1.一種用于控制計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)的方法，所述CAD系統(tǒng)用于設計集成電路的物理特征，所述方法包括: 獲取用于第一金屬層上的第一金屬跡線的第一圖案； 獲取用于第二金屬層上的第二金屬跡線的第二圖案，所述第二金屬層與所述第一金屬層豎直相鄰； 獲取在所述第一金屬跡線與第二金屬跡線之間的預定互連的精確圖案；以及 對所述預定互連的精確圖案操作以形成指示其中允許過孔的多個大致區(qū)域的非精確過孔圖案， 所述非精確過孔圖案用于在集成電路制造工藝中與用于形成所述第一金屬層和第二金屬層的操作結合，以形成用于互連所述預定互連的多個自對準過孔。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述非精確過孔圖案反映所述集成電路的所需過孔位置的圖案。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述非精確過孔圖案確定所述自對準過孔圖案的過孔的大體范圍。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述自對準過孔圖案的過孔在至少一個維度中大于所述金屬跡線的寬度。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述非精確過孔圖案包括用于形成過孔的至少一個區(qū)域，所述過孔包括所述互連的至少兩個相鄰實例。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述非精確過孔圖案獨立于在所述互連的相鄰實例之間的差異。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述非精確過孔圖案指示從所述互連圖案對所述集成電路的電性所需過孔的選擇。
8.一種方法，包括: 限定用于在第一金屬層上的第一跡線和在與所述第一金屬層相鄰的第二金屬層上的第二跡線之間的傳導過孔的寬度，所述寬度大于所述第一跡線的寬度； 限定用于與所述第二跡線的寬度基本上相同的所述過孔的長度；以及 在形成所述第二跡線之時用金屬填充所述長度和所述寬度。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述第一跡線與所述第二跡線正交。
10.根據權利要求8所述的方法，還包括曝光過孔圖案，所述過孔圖案指示將無過孔的區(qū)域、并且另外指示其中將形成過孔的區(qū)域，并且其中另外的所述區(qū)域不與所述第一金屬層和第二金屬層上的跡線的交點確切相符。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述過孔圖案并未限定用于過孔的確切形狀。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述過孔圖案包括用于形成過孔的至少一個區(qū)域，所述過孔包括所述第一金屬層和第二金屬層上的跡線的交點的至少兩個相鄰實例。
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述過孔圖案并未在所述所需交點的相鄰實例之間區(qū)分。
14.根據權利要求10所述的方法，其中在光刻掩模上具體化所述過孔圖案，并且其中所述掩模具有與限定用于過孔的確切形狀的掩模相比松弛的對準要求。
15.—種集成電路,包括:包括跡線的第一金屬層； 包括跡線的第二金屬層，所述第二金屬層在所述第一金屬層上方并且與所述第一金屬層緊接相鄰； 過孔，將所述第一金屬層上的第一金屬跡線耦合到所述第二金屬層上的第二金屬跡線.所述過孔在第一水平維度中延伸至比所述第一金屬跡線的寬度更大的寬度；以及所述過孔在與所述第一水平維度垂直的第二水平維度中延伸至與所述第二金屬跡線的寬度大約相等的長度。
16.根據權利要求15所述的集成電路，其中所述過孔包括與所述第二金屬跡線相同的材料和相同的顆粒結構。
17.根據權利要求15所述的集成電路，其中所述過孔包括銅(Cu)。
18.根據權利要求17所述的集成電路，還包括所述過孔的底部和側部上的氮化物阻擋層。
19.根據權利要求15所述的集成電路，其中所述過孔經過氮化物層中的間隙延伸，并且其中所述間隙在至少一個維度中明顯大于所述過孔。
20.根據權利要求15所述的集成電路，其中所述過孔經過與所述第一金屬跡線相鄰的氮化物層中的間隙延伸，并且所述間隙明顯大于所述第一金屬跡線的寬度。
21.—種方法,包括: 形成集成電路的第一金屬層； 圖案化材料中的空隙以分離所述集成電路的金屬層； 在與所述第一金屬層豎直相鄰并且在所述第一金屬層上方的第二金屬層的形成期間部分填充所述空隙， 其中所述空隙比所述第一金屬層的跡線的寬度更寬。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述填充形成在所述第一金屬層的跡線與所述第二金屬層的跡線之間的電耦合。
【文檔編號】G06F17/50GK103545250SQ201310285083
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權日:2012年7月16日
【發(fā)明者】M·L·里格爾, V·莫羅茲 申請人:美商新思科技有限公司