專利名稱：形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法和多層布線板制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法以及多層布線板的制造方法，具體而言，涉及用于在布線層之間進(jìn)行連接的接觸孔形成技術(shù)。
背景技術(shù)：
最近，在諸如半導(dǎo)體器件和光光電器件的電子器件中，布線在多層中形成以增加集成程度。在具有多層布線結(jié)構(gòu)的器件中，接觸孔(開口)在層間絕緣膜中形成，以便通過層間絕緣薄膜層壓的布線層之間獲得穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。
例如，在光電器件領(lǐng)域中，已經(jīng)研發(fā)出將像素切換用TFT、數(shù)據(jù)傳輸線、以及像素電極形成在多層中的技術(shù)(參看日本專利No.2625268)。在具有這樣結(jié)構(gòu)的裝置中，例如，TFT被安置在襯底的底層上，數(shù)據(jù)傳輸線通過第一層間絕緣薄膜而安置在其上。第二層間絕緣薄膜設(shè)置在襯底上以覆蓋數(shù)據(jù)傳輸線和第一層間絕緣薄膜，像素電極安置在其上。為了在這些層之間獲得穩(wěn)定的導(dǎo)電性，TFT源區(qū)通過穿透柵極絕緣層和第一層間絕緣薄膜的第一接觸孔連接到數(shù)據(jù)傳輸線，漏極區(qū)通過穿透柵極絕緣層、第一層間絕緣薄膜和第二層間絕緣薄膜的第二接觸孔連接到像素電極。
傳統(tǒng)而言，使用干蝕刻來形成這樣開口。
但是，當(dāng)通過蝕刻形成接觸孔時(shí)，所獲得的器件由于其中形成接觸孔的層間絕緣薄膜的薄膜厚度的不均勻性而導(dǎo)致電特性的不同。例如，由于在薄膜厚度較薄的部分發(fā)生過度蝕刻，接觸孔的形狀變大，下層側(cè)的布線層可能變薄。尤其是在干蝕刻的情況下，由于絕緣材料與導(dǎo)電材料之間的蝕刻選擇比率不能得到充分的保證，薄膜的變薄的程度增加。下層側(cè)上的布線層的變薄導(dǎo)致接觸電阻或非歐姆導(dǎo)電特性的增大，有時(shí)導(dǎo)致不能充分導(dǎo)電。由于過度蝕刻所導(dǎo)致的變大形狀導(dǎo)致相鄰導(dǎo)電層之間的漏電流的增加，或者短路故障。漏電流或者短路問題可能隨著布線層的密度的增加而變得嚴(yán)重，相鄰布線層之間的間隙變窄。
此外，在薄膜厚度較厚的部分中，層間絕緣薄膜由于不完全蝕刻而保留在接觸孔的底部，由此導(dǎo)致不能充分導(dǎo)電。在上述蝕刻的步驟中，經(jīng)常使用等離子體蝕刻，但是在此情況下，可能導(dǎo)致襯底中的等離子體損壞，由此惡化器件的電特性。此外，由于等離子體蝕刻中產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物，所述產(chǎn)物粘附到底部和接觸孔的側(cè)壁，由此導(dǎo)致不能充分導(dǎo)電。
在具有上述多層結(jié)構(gòu)的器件中，隨著將在垂直方向中連接的布線層之間的間隙的增加(即，安置在各層之間的層間絕緣薄膜的數(shù)目增加，或者薄膜厚度增加)，安置在這些層之間的接觸孔的縱橫比增加，由此難于一步形成開口。傳統(tǒng)上，由此使用這樣的一種方法中繼電極設(shè)置在這些布線層之間，以在下層側(cè)上的布線層與中繼電極之間以及中繼電極與上層側(cè)上的布線層之間連接不同的接觸孔(參看日本專利No.2625268)。但是，使用這樣的方法，由于形成中繼電極，集成程度減小，由此不能獲得高性能的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問題，目標(biāo)是提供一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，所述互連結(jié)構(gòu)在不損害所述器件性能的情況下保證層之間的導(dǎo)電性，以及使用所述互連結(jié)構(gòu)的多層布線板的制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括步驟在襯底上形成第一布線層；在第一布線層的預(yù)定位置上形成具有開口的絕緣薄膜；以及形成通過絕緣薄膜上的所述開口導(dǎo)電的第二布線層。絕緣薄膜形成步驟包括步驟在第一布線層上的所述預(yù)定位置中形成掩模材料；除了掩模材料之外，在襯底的整個(gè)表面上形成絕緣薄膜；以及通過移除所述掩模材料在所述絕緣薄膜中形成開口。
即，在本方法中，在形成層間絕緣薄膜之前，柱狀掩模材料預(yù)先形成在第一布線層上，然后在層間絕緣薄膜形成之后使用脫模機(jī)等移除。由此產(chǎn)生的孔被用作接觸孔。因此，襯底沒有受到損壞，這與使用干蝕刻的傳統(tǒng)方法不同。特別地，在本發(fā)明中，即使將被連接的層間的間隙增加，這也可以通過簡單地改變掩模材料的高度(薄膜厚度)來處理。因此，由于傳統(tǒng)方法中諸如長時(shí)間的蝕刻所導(dǎo)致的襯底的損壞而導(dǎo)致的不便利就不會(huì)被引起。此外，在掩模材料的移除方法中，完全不蝕刻第一布線層的方法也可以選擇，這樣可以用充足的時(shí)間來移除掩模材料。因此，掩模材料可以被有效地移除，同時(shí)接觸孔的形狀受到損壞或者第一布線層變薄的情況就不會(huì)發(fā)生。
在多個(gè)絕緣薄膜層安置在第一和第二布線層之間的情況下，在絕緣薄膜形成步驟中，在厚度方向中穿透多個(gè)絕緣薄膜層的開口可以通過重復(fù)掩模材料形成步驟、絕緣薄膜形成步驟以及掩模材料移除步驟而形成。
因此，即使布線層之間的間隙距離增加，也可以在不損壞襯底的情況下將它們可靠地連接。
順便提及的是，在前述方法中，一個(gè)或者多個(gè)安置在第一和第二布線層之間的絕緣薄膜層都通過形成/移除掩模材料而打開。但是，在將被連接的層之間的間隙很小的時(shí)候，例如，在安置在層之間的絕緣薄膜只是一層的情況下，那么即使使用傳統(tǒng)蝕刻方法，襯底的損壞或者器件的特性惡化在這些情況下都可以接受。此外，在形成絕緣薄膜時(shí)，掩模材料的存在對(duì)于控制絕緣材料的薄膜質(zhì)量以及絕緣薄膜與下層薄膜之間的界面狀態(tài)都存在問題。在這樣的情況下，在形成絕緣薄膜之后形成開口是有利的。即，在多個(gè)層間絕緣薄膜層安置在第一和第二布線層之間的情況下，本發(fā)明的目標(biāo)可以通過蝕刻方法等打開一個(gè)或者多個(gè)靠近第一布線層的層間絕緣薄膜層(第一絕緣薄膜)以及通過形成/移除上述掩模材料而打開另外的層間絕緣薄膜(第二絕緣薄膜)。因此，在本發(fā)明中，多層互連結(jié)構(gòu)可以通過下述方法來實(shí)現(xiàn)。
即，本發(fā)明提供了一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括步驟在襯底上形成第一布線層；在第一布線層上的預(yù)定位置上形成具有開口的絕緣薄膜；以及形成通過絕緣薄膜上的所述開口導(dǎo)電的第二布線層。絕緣層形成步驟包括步驟在所述第一布線層上的所述預(yù)定位置中形成具有開口的第一絕緣薄膜層；在襯底上形成覆蓋所述開口的內(nèi)部并從所述預(yù)定位置中所述第一絕緣薄膜上凸起的掩模材料；在除了掩模材料之外的整個(gè)襯底表面上形成第二絕緣薄膜；以及通過移除所述掩模材料形成在厚度方向中穿透所述第二絕緣薄膜并與所述第一絕緣薄膜中的開口相連通的開口。
這樣，通過將層間布置的絕緣薄膜分為第一和第二絕緣薄膜以及通過獨(dú)立選擇這些絕緣薄膜的開口方法，所述過程的自由度可以增加。
第一絕緣薄膜形成步驟的特定實(shí)施例的示例包括第一絕緣薄膜形成步驟，所述第一絕緣薄膜形成步驟具有在第一布線層上形成掩模材料的步驟；在除了掩模材料之外的整個(gè)襯底的表面上形成絕緣材料的步驟；以及通過移除掩模材料在絕緣薄膜中形成開口的步驟。
此外，在所述方法中，在第二絕緣薄膜包括多個(gè)絕緣薄膜層的情況下(即，在多個(gè)絕緣薄膜層安置在第一絕緣薄膜和第二布線層之間的情況下)，在絕緣薄膜形成步驟中，在第一絕緣薄膜形成步驟之后，與安置在第一和第二布線層之間的多個(gè)絕緣薄膜層相連通的開口可以通過重復(fù)掩模材料形成步驟、第二絕緣薄膜形成步驟以及掩模材料移除步驟而形成。因此，即使布線層之間的間隙增加，它們也可以可靠地連接，同時(shí)充分抑制對(duì)襯底的損壞。
上述掩模材料形成方法可以是任何方法，只要其能在襯底上形成柱狀結(jié)構(gòu)?？梢允褂脽o機(jī)或者有機(jī)材料來作為掩模材料。此外，可以使用這些材料的混合材料。但是，優(yōu)選地，掩模材料是由有機(jī)材料制造，因?yàn)榭梢酝ㄟ^使用涂敷方法來簡單形成。特別地，在掩模材料形成步驟中，光敏樹脂形成在襯底的整個(gè)表面上，掩模材料的圖案通過曝光和顯影光敏樹脂而形成在計(jì)劃用于形成開口的位置中，這樣上述的柱狀結(jié)構(gòu)可以很容易獲得。這樣在掩模材料由光敏樹脂制造的情況下，在不損壞襯底的情況下，可以使用脫模機(jī)等來很容易移除。結(jié)果，本發(fā)明顯示出更為有效。
如果掩模材料是由有機(jī)材料制造，通過使用諸如噴墨打印機(jī)的打印頭的定量釋放裝置的液滴釋放方法來形成掩模材料。即，在掩模材料形成步驟中，液體材料交替地排放到用于形成開口的位置中，并固化以形成掩模材料。在液滴排放方法中，所述材料可以被供給到必要的部分上，只要與其它應(yīng)用方法相比較所述材料可以有效地涂敷。結(jié)果，成本性能更為有利。
對(duì)于通過涂敷形成掩模材料的方法而言，除了這些方法之外，可以使用諸如旋涂、浸涂、輥涂、幕式淋涂、噴涂等方法。由于這些方法既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，根據(jù)將被形成的接觸孔(開口)的形狀適當(dāng)使用它們是有利的。例如，在旋涂中，薄膜厚度高度均勻，薄膜厚度控制相對(duì)較為容易，但是缺點(diǎn)是材料不能有效使用。另一方面，在液滴排放方法中，盡管材料有效利用，但是難于形成較高的縱橫比的柱狀結(jié)構(gòu)。因此，在掩模材料形成方法中，根據(jù)接觸孔穿透的層間絕緣薄膜層的數(shù)目選擇掩模材料形成方法是優(yōu)選的。例如，如果所述層的數(shù)目是一，可以使用液滴排放方法。如果是多層，可以使用較厚的薄膜光敏樹脂使用旋涂等來形成在襯底的整個(gè)表面上，以及通過曝光和顯影光敏樹脂來形成圖案。
本發(fā)明的多層布線板的制造方法的特征在于，使用上述方法將多層布線形成在襯底上。結(jié)果，可以制造極高可靠性的多層布線板。


圖1A-1D是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法的過程圖。
圖2A-2D是續(xù)接圖1A-1D的過程圖。
圖3A-3C是解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法的過程圖。
圖4A-4D是續(xù)接圖3A-3C的過程圖。
圖5A-5B是續(xù)接圖4A-4D的過程圖。
圖6A-6C是解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法的過程圖。
圖7A-7C是續(xù)接圖6A-6C的過程圖。
圖8A-8B是續(xù)接圖7A-7C的過程圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)
首先參照?qǐng)D1A-2D根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例來說明多層布線板的制造方法。圖1A-2D顯示了本發(fā)明在襯底上層壓三層布線層的步驟的示例。在此后的所有附圖中，薄膜厚度和各元件的尺寸比例出于清晰起見進(jìn)行適當(dāng)改變。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先如圖1A中所示，使用公知方法在襯底10的表面上形成布線層11，所述襯底10例如可以是其上形成絕緣薄膜的半導(dǎo)體襯底或者由玻璃或者塑料形成絕緣襯底。
接著，如圖1B中所示，具有開口H1和H2的層間絕緣薄膜12形成在布線層11上的預(yù)定的位置中。層間絕緣薄膜12可以通過使用TEOS(四乙氧基硅烷)、氧氣等作為原材料以等離子CVD方法來形成?？蛇x地，也可以通過在襯底的整個(gè)表面上涂敷諸如SOG(在玻璃上旋涂)的液體絕緣材料而形成。諸如旋涂、浸涂、輥涂、幕式淋涂、噴涂和液滴排放方法(噴墨方法)等可以用作涂敷液體絕緣材料的方法。特別是，在旋涂中，由于液體材料通過離心力展開，可以形成具有較高均勻性薄膜厚度以及扁平表面的層間絕緣薄膜。此外，除了上述的SOG之外，聚硅氨烷、聚酰亞胺、低K值材料也可以用于液體絕緣材料。
然后，抗蝕劑被涂敷到用這種方式形成的層間絕緣薄膜12上，開口通過形成圖案而形成在開口將被形成的區(qū)域中(計(jì)劃用于形成開口的位置)。然后，圖1B中的結(jié)構(gòu)可以通過將抗蝕劑作為掩模進(jìn)行蝕刻而獲得，并移除安置在抗蝕層的開口中的層間絕緣薄膜。
接著，如圖1C中所示，與布線層11相連通的布線層13通過開口H1形成在層間絕緣薄膜12上。在此步驟中，首先，使用諸如噴墨打印機(jī)的打印頭的定量排放裝置，包含有機(jī)金屬材料作為主要材料的液體接觸形成材料或者其中彌散金屬微粒的液體接觸材料被供給到開口H1中，此接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞13a形成在開口H1中。此時(shí)，為了可靠地在開口H1中填充液體材料，在施加液體材料之前預(yù)先在開口內(nèi)執(zhí)行親液處理是有利的。例如，親液處理可以通過在開口內(nèi)輻射紫外線而執(zhí)行。
接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜12。然后，紫外線通過掩模被輻射到襯底上，這樣安置在將被形成布線層13的位置上的斥液薄膜分解并被移除。結(jié)果，兩種具有或者不具有斥液薄膜的區(qū)域被形成在襯底上。具有斥液薄膜的區(qū)域是排斥液體的，不具有斥液薄膜的區(qū)域是親液的。即，斥液區(qū)域和親液區(qū)域形成在襯底上，親液區(qū)域變成布線形成區(qū)域。然后包含有機(jī)金屬材料作為主要材料的液體接觸形成材料或者其中彌散金屬微粒的液體接觸材料被供給到布線形成區(qū)域，并進(jìn)行熱處理以形成布線層13。此后，剩余的斥液薄膜13通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并被移除。
連接塞可以在形成布線層13的同時(shí)形成。在此情況下，在圖1B中的步驟中，形成斥液薄膜，安置在開口H1以及將被形成布線層13的位置中的斥液薄膜通過掩模曝光而分解和移除。然后液體布線材料被供給到這樣形成的不具有斥液薄膜的區(qū)域中以及開口H1的內(nèi)部，這樣連接塞13a可以在形成布線層13的同時(shí)形成。
接著，如圖1D中所示，使用旋涂等，抗蝕層14即光敏樹脂被形成在整個(gè)襯底上以覆蓋布線層13和層間絕緣薄膜12。此時(shí)，安置在層間絕緣薄膜12上的抗蝕層14的薄膜厚度被認(rèn)為是與下面將被說明的層間絕緣薄膜15的相同或者更大。結(jié)果，可以防止下面將被說明的掩模柱14a被掩埋到層間絕緣薄膜15中。
接著，如圖2A中所示，抗蝕層14被曝光并被顯影以將抗蝕層只留在開口H2形成位置中。結(jié)果，覆蓋開口H2的內(nèi)部并在層間絕緣薄膜12之上擠出的柱形掩模柱(掩模材料)14a被形成在襯底上。
接著，如圖2B中所示，由氧化硅等制造的層間絕緣薄膜15形成在掩模柱14a的周圍中，即除了掩模柱14a之外的襯底的整個(gè)表面上。與層間絕緣薄膜12相似，層間絕緣薄膜15可以通過使用諸如旋涂，或者通過對(duì)液體絕緣材料進(jìn)行熱處理的方法涂敷液體絕緣材料。此時(shí)，為了防止液體絕緣材料粘附到掩模柱14a的頂部，在施加液體絕緣材料之前在掩模柱14a上執(zhí)行斥液處理是有利的。掩模柱14a的斥液處理可以通過利用大氣壓等離子體分解包含諸如四氟化碳而執(zhí)行以產(chǎn)生活性氟單原子或者離子，并將掩模柱14a暴露給活性氟。如果掩模柱14a通過包含氟的斥液光抗蝕劑形成，這樣的斥液處理是不必要的。
接著，如圖2C中所示，掩模柱14a使用脫模機(jī)等移除。結(jié)果，引向布線層11的開口H3形成在層間絕緣薄膜12和15中的開口H2形成位置中。
接著，如圖2D中所示，與布線層11相連通的布線層16通過開口H3被形成在層間絕緣薄膜15上。在此步驟中，與上述布線層13的形成步驟相似，首先，使用定量排放裝置，包含有有機(jī)金屬復(fù)合物作為主材料的液體接觸形成材料被供給到開口H3中，此液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞16a形成在開口H3中。此時(shí)，為了可靠地在開口H3內(nèi)填充液體材料，使用諸如紫外線輻射的方法來預(yù)先形成親液的開口是有利的。
接著，液體排放薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜15，斥液薄膜的圖案通過掩模曝光形成以形成布線形成區(qū)域。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到布線形成區(qū)域中，并進(jìn)行熱處理以形成布線層16。此后，剩余的斥液薄膜分解并通過將紫外線輻射到整個(gè)襯底上而分解并移除。連接塞16a可以在形成布線層16的同時(shí)形成。
在本實(shí)施例中，此時(shí)，在形成層間絕緣薄膜之前所形成的掩模柱在形成層間絕緣薄膜之后被剝離，這樣由此產(chǎn)生的孔作為接觸孔。因此，襯底沒有受到損壞，這與形成層間絕緣薄膜之后通過干蝕刻打開層間絕緣薄膜的傳統(tǒng)方法不同。尤其是，在本方法中，即使將被連接的層之間的間隙增加，也可以通過簡單地改變掩模材料的高度(薄膜厚度)而處理。因此，諸如由于傳統(tǒng)方法中長時(shí)間的蝕刻而導(dǎo)致的襯底的損壞就不會(huì)發(fā)生。
在本實(shí)施例中，示出了開口H1通過蝕刻而形成的示例；但是，與開口H3相似也可能通過形成/移除掩模材料而形成此開口。但是，在層間的間隙較小時(shí)(即安置在層之間的層間絕緣薄膜層的數(shù)目較小)，則即使它們之間的接觸孔通過干蝕刻形成，由于較短的蝕刻時(shí)間和更小的過蝕刻量，襯底也不會(huì)受到很大的損壞。因此，即使在靠近布線層11的層間絕緣薄膜層通過蝕刻打開，其它的層間絕緣薄膜通過形成/移除與本發(fā)明相似的掩模材料而打開，本發(fā)明的主要目標(biāo)、即增加布線之間的連接可靠性的目標(biāo)就可以充分實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)形成層間絕緣薄膜時(shí)，掩模材料的存在對(duì)于控制層間絕緣薄膜的薄膜質(zhì)量、層間絕緣薄膜和下層薄膜之間的界面狀態(tài)是一個(gè)問題。在這種情況下，在形成層間絕緣薄膜之后形成開口是有利的。
(第二實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D3A-5B說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的多層互連結(jié)構(gòu)的方法。圖3A-5B顯示了本發(fā)明在襯底上層壓三層布線層的步驟的示例。在此實(shí)施例中，說明的內(nèi)容涉及形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，第一層和第三層變?yōu)閷?dǎo)電，第一層和第二層變?yōu)閷?dǎo)電，以及第二和第三層變?yōu)閷?dǎo)電。
在本實(shí)施例中，首先如圖3A所示，布線層21使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的襯底10的表面上。在布線層21上，掩模柱(掩模材料)22形成在用于形成開口H4和H5的位置中，下面將說明。掩模柱22通過可選地涂敷諸如抗蝕劑等的液體有機(jī)材料并使用定量排放裝置固化而形成。此時(shí)，掩模柱22的薄膜厚度(高度)被假設(shè)為與下面將說明的層間絕緣薄膜23相同或者更大。結(jié)果，可以防止掩模柱22被掩埋到層間絕緣薄膜23中。在此步驟中，為了防止液滴材料通過用于形成開口的位置過度擴(kuò)散到周圍區(qū)域，在滴液之前，預(yù)先對(duì)布線層21中的形成開口H4和H5的位置的周圍區(qū)域執(zhí)行斥液處理是有利的。斥液處理可以通過在布線層上形成諸如氟樹脂而執(zhí)行。
接著，如圖3B中所示，由氧化硅等制造的層間絕緣薄膜23形成在掩模柱22的周圍區(qū)域中，即除了掩模柱22之外的襯底的整個(gè)表面上。層間絕緣薄膜23可以通過在襯底的整個(gè)表面上使用諸如旋涂和熱處理液體絕緣材料的方法而涂敷諸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亞胺、低K值材料來形成。此時(shí)，為了防止液體絕緣材料粘附到掩模柱22的頂部，在涂敷液體絕緣材料之前在掩模柱22上執(zhí)行斥液處理是有利的。如果掩模柱22通過包含氟的斥液光致抗蝕劑而形成，這樣的斥液處理是不必要的。
接著，如圖3C中所示，掩模柱22通過使用脫模機(jī)等移除。因此，引向布線層21的開口H4和H5形成在層間絕緣薄膜23中。
接著，如圖4A中所示，與布線層21相連通的布線層24通過開口H4形成在層間絕緣薄膜23上。在此步驟中，首先，使用定量排放裝置，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞24a形成在開口H4中，此時(shí)，為了可靠地將液體材料填充到開口H4內(nèi)，預(yù)先在開口內(nèi)執(zhí)行親液處理是有利的。
接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜23，并通過掩模曝光在斥液薄膜中形成用于布線的溝槽。然后，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝中并進(jìn)行熱處理以形成布線層24。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。連接塞可以在形成布線層13的同時(shí)形成。
接著，如圖4B中所示，使用旋涂等，抗蝕劑25即光敏樹脂形成在整個(gè)襯底上以覆蓋布線層24和層間絕緣薄膜23。此時(shí)，安置在層間絕緣薄膜23上的抗蝕劑的薄膜厚度被認(rèn)為與下面將說明的層間絕緣薄膜的厚度相同或者更大。結(jié)果，可以防止掩模柱25(下面將說明)被掩埋到層間絕緣薄膜26中。
接著，如圖4C中所示，抗蝕劑25被曝光并顯影以讓抗蝕劑只留在形成開口H4和H5的位置中。結(jié)果，柱狀的掩模柱25a形成在布線層24的形成位置中，覆蓋開口H5的內(nèi)部并在層間絕緣薄膜23上伸出的柱狀的掩模柱25b被形成在襯底上的開口H5的形成位置中。
接著，如圖4D中所示，由氧化硅等制造的層間絕緣薄膜26形成在掩模柱25a和25b的周圍，即除了掩模柱25a和25b之外的整個(gè)襯底表面上。與層間絕緣薄膜23相似，層間絕緣薄膜26可以通過使用諸如旋涂以及通過熱處理液體絕緣材料的方法涂敷液體絕緣材料而形成。此時(shí)，為了防止液體絕緣材料粘附到掩模柱25a、25b的頂部，在涂敷液體絕緣材料之前在掩模柱25a、25b上預(yù)先執(zhí)行斥液處理是有利的。如果掩模柱25a、25b通過包含氟的斥液光致蝕刻劑形成，這樣斥液處理就是不必要的了。
接著，如圖5A中所示，掩模柱25a、25b使用脫模機(jī)等移除。因此，引至布線層24的開口H6形成在層間絕緣薄膜26的開口H4的形成位置中。另一方面，引至布線層21的開口H7形成在層間絕緣薄膜23和26的開口H5中的形成位置中。
接著，如圖5B中所示，與布線層24相連通的布線層27通過開口H6形成在層間絕緣薄膜26上，與布線層21相連通的布線層28通過開口H7形成在層間絕緣薄膜26之上。在此步驟中，與上述布線層24形成步驟相似，首先，使用定量排放裝置，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體接觸形成材料被供給到開口H6中，此液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞27a被形成在開口H3中。接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜26，用于布線的溝槽通過掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝槽中并進(jìn)行熱處理以形成布線層27。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。
接著，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體接觸形成材料被供給到開口H7中，此液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞28a被形成在開口H7中。接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜26，用于布線的溝槽通過掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝槽中并進(jìn)行熱處理以形成布線層28。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。連接塞27a和28a可以在形成布線層27和28的同時(shí)形成。此外，布線層27或者28之一可以被首先形成。
這樣，在本發(fā)明中，布線層之間的接觸孔可以不使用干蝕刻而形成，這樣可以增加布線的連接可靠性。
(第三實(shí)施例)接著將參照?qǐng)D6A-8B說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的形成多層布線板的制造方法。圖6A-7C顯示了本發(fā)明在襯底上層壓三層布線層的步驟的示例。在此實(shí)施例中，說明的內(nèi)容涉及形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，第一層和第三層變得導(dǎo)電，第一層和第二層變得導(dǎo)電。
在本實(shí)施例中，首先如圖6A所示，布線層31使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的襯底30的表面上。在布線層31上，掩模柱(掩模材料)32形成在用于形成開口H8的位置中，下面將說明。掩模柱32通過可選地涂敷諸如抗蝕劑等的液體有機(jī)材料并使用定量排放裝置固化而形成。此時(shí)，掩模柱32的薄膜厚度(高度)被假設(shè)為與下面將說明的層間絕緣薄膜33相同或者更大。結(jié)果，可以防止掩模柱32被掩埋到層間絕緣薄膜33中。在此步驟中，為了防止液滴材料通過用于形成開口的位置過度擴(kuò)散到周圍區(qū)域，在滴液之前，預(yù)先對(duì)布線層31中的形成開口H8的位置的周圍區(qū)域執(zhí)行斥液處理是有利的。斥液處理可以通過在布線層上形成諸如氟樹脂而執(zhí)行。
接著，如圖6B中所示，由氧化硅等制造的層間絕緣薄膜33形成在掩模柱32的周圍區(qū)域中，即除了掩模柱32之外的襯底的整個(gè)表面上。層間絕緣薄膜33可以通過在襯底的整個(gè)表面上使用諸如旋涂和熱處理液體絕緣材料的方法而涂敷諸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亞胺、低K值材料來形成。此時(shí)，為了防止液體絕緣材料粘附到掩模柱32的頂部，在施加液體絕緣材料之前在掩模柱32上執(zhí)行斥液處理是有利的。如果掩模柱32通過包含氟的斥液光致抗蝕劑而形成，這樣的斥液處理是不必要的。
接著，如圖6C中所示，布線層34被形成在層間絕緣薄膜33上。在此步驟中，斥液薄膜形成以覆蓋層間絕緣薄膜33，用于布線的溝槽通過掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝槽中并進(jìn)行熱處理以形成布線層34。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。
接著，掩模柱32通過使用脫模機(jī)等移除。因此，引向布線層31的開口H8形成在層間絕緣薄膜33中。形成布線層34的步驟或者移除掩模柱32的步驟可以首先執(zhí)行。
接著，如圖7A中所示，使用旋涂等，抗蝕劑35即光敏樹脂形成在整個(gè)襯底上以覆蓋布線層34和層間絕緣薄膜33。此時(shí)，安置在層間絕緣薄膜33上的抗蝕劑的薄膜厚度被認(rèn)為與下面將說明的層間絕緣薄膜36的厚度相同或者更大。結(jié)果，可以防止以后說明的掩模柱35(下面將說明)被掩埋到層間絕緣薄膜36中。
接著，如圖7B中所示，抗蝕劑35被曝光并顯影以讓抗蝕劑只留在形成開口H8的位置中。結(jié)果，柱狀的掩模柱35a形成在布線層34的形成位置中，覆蓋開口H8的內(nèi)部并在層間絕緣薄膜33上伸出的柱狀的掩模柱35b被形成在襯底上的開口H8的形成位置中。
接著，如圖7C中所示，由氧化硅等制造的層間絕緣薄膜36形成在掩模柱35a和35b的周圍，即除了掩模柱35a和35b之外的整個(gè)襯底表面上。與層間絕緣薄膜33相似，層間絕緣薄膜36可以通過使用諸如旋涂以及通過熱處理液體絕緣材料的方法涂敷液體絕緣材料而形成。此時(shí)，為了防止液體絕緣材料粘附到掩模柱35a、35b的頂部，在施加液體絕緣材料之前在掩模柱35a、35b上預(yù)先執(zhí)行斥液處理是有利的。如果掩模柱35a、35b通過包含氟的斥液光致蝕刻劑形成，這樣斥液處理就是不必要的了。
接著，如圖8A中所示，掩模柱35a、35b使用脫模機(jī)等移除。因此，引至布線層34的開口H9形成在層間絕緣薄膜36的開口H9的形成位置中。另一方面，引至布線層31的開口H8形成在層間絕緣薄膜33和36的開口H8中的形成位置中。
接著，如圖8B中所示，與布線層34相連通的布線層37通過開口H9形成在層間絕緣薄膜36上，與布線層31相連通的布線層38通過開口H10形成在層間絕緣薄膜36之上。在此步驟中，首先，使用定量排放裝置，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體接觸形成材料被供給到開口H9中，此液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞37a被形成在開口H9中。接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜36，用于布線的溝槽通過掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝槽中并進(jìn)行熱處理以形成布線層37。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。
接著，包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體接觸形成材料被供給到開口H10中，此液體接觸形成材料被烘焙并固化，這樣連接塞38a被形成在開口H10中。接著，斥液薄膜被形成以覆蓋層間絕緣薄膜36，用于布線的溝槽通過掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有機(jī)金屬復(fù)合物作為主要材料的液體布線材料被供給到溝槽中并進(jìn)行熱處理以形成布線層38。此后，剩余的斥液薄膜通過在整個(gè)襯底上輻射紫外線而分解并移除。連接塞37a和38a可以在形成布線層37和38的同時(shí)形成。此外，布線層37或者38之一可以被首先形成。
這樣，在本發(fā)明中，布線層之間的開口可以不使用干蝕刻而形成，這樣可以增加布線的連接可靠性。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不背離本發(fā)明權(quán)利要求要旨的情況下可以對(duì)其進(jìn)行不同的修改。
例如，在上述實(shí)施例中，解釋了通過層間絕緣薄膜層壓三層布線層的多層互連結(jié)構(gòu)的方法。但是，相似的方法也可以用在形成具有四層或者更多層的多層互連結(jié)構(gòu)中。在這樣的多層互連結(jié)構(gòu)中，隨著將被連接的布線層之間布置的布線層的數(shù)目的增加，本發(fā)明的效果增加。
此外，在前述實(shí)施例中，掩模柱通過液體排放方法和旋涂形成。但是，可以自由選擇任何方法。例如，掩模柱14a和掩模柱25a、25b可以通過液滴排放方法形成。但是，使用液滴排放方法難于形成具有較高縱橫比的柱狀結(jié)構(gòu)。因此，優(yōu)選地根據(jù)將被形成的接觸孔的深度來選擇涂敷方法。特別是，在襯底的整個(gè)表面上形成光敏樹脂，然后在將被形成的接觸孔的深度較淺時(shí)(例如在由開口穿透的只具有一層層間絕緣薄膜的情況下)，可以使用液滴排放裝置，在將被形成的接觸孔較深(例如在由開口穿透的具有多層層間絕緣薄膜的情況下)，可以使用旋涂方法等。當(dāng)使用液滴排放方法時(shí)，將被排放的液體有機(jī)材料不限于光敏樹脂，并可以是諸如polymide溶液。
權(quán)利要求
1.一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，包括在襯底上形成第一布線層；在第一布線層上的預(yù)定位置上形成具有開口的絕緣薄膜；以及在所述絕緣薄膜上形成第二布線層，所述第二布線層可通過開口與第一布線層導(dǎo)電，其中形成所述絕緣薄膜包括在第一布線層上的預(yù)定位置形成掩模材料；在襯底上除了掩模材料之外形成絕緣薄膜；以及通過移除所述掩模材料在絕緣薄膜中形成開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，多層絕緣薄膜被設(shè)置在第一和第二布線層之間；以及其中形成絕緣薄膜包括再次形成掩模材料、形成絕緣薄膜、移除掩模材料，以形成在厚度方向中穿透多層絕緣薄膜的開口。
3.一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，包括在襯底上形成第一布線層；在第一布線層上的預(yù)定的位置中形成具有開口的絕緣薄膜；以及在絕緣薄膜上形成第二布線層，所述第二布線層可通過開口與第一布線層導(dǎo)電，其中形成所述絕緣薄膜包括在第一布線層上的預(yù)定位置中形成具有開口的第一絕緣薄膜；在襯底上的形成填充第一絕緣薄膜的開口并從所述預(yù)定位置第一絕緣薄膜凸起的掩模材料；除了自第一絕緣薄膜凸起的掩模材料之外，在襯底上形成第二絕緣薄膜；以及通過移除從第一絕緣薄膜凸起的掩模材料，形成在厚度方向中穿透第二絕緣薄膜并與第一絕緣薄膜的開口相連通的開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，多層絕緣薄膜設(shè)置在第一絕緣薄膜和第二布線層之間；以及其中形成絕緣薄膜包括在形成具有開口的第一絕緣薄膜之后再次形成掩模材料、形成第二絕緣薄膜、以及移除掩模材料，以形成連接到設(shè)置在第一和第二布線層之間的多層絕緣薄膜的開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，形成第一絕緣薄膜包括在第一布線層上形成絕緣薄膜，并通過使用照相平版印刷技術(shù)在預(yù)定的位置移除絕緣薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，形成掩模材料包括在襯底上形成光敏樹脂，并通過使光敏樹脂曝光和顯影而形成掩模材料的圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，形成掩模材料包括在預(yù)定的位置覆蓋液體有機(jī)材料，并固化液體有機(jī)材料。
8.一種多層布線襯底的制造方法，其特征在于，通過使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法而在襯底上形成多層布線。
全文摘要
一種形成多層互連結(jié)構(gòu)的方法，包括在不損壞襯底的情況下在各層之間可靠連接的接觸孔。柱狀掩模材料形成在使用抗蝕劑形成接觸孔的位置中，層間絕緣薄膜被涂敷到除了掩模材料之外的襯底的整個(gè)表面上。然后，掩模材料使用諸如剝離的方法移除。結(jié)果，由此產(chǎn)生的孔被用作接觸孔。
文檔編號(hào)H05K3/00GK1585107SQ20041007137
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者湯田坂一夫, 佐藤充 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社