用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法和光罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法和光罩。所述光罩優(yōu)化方法包括在銅互連線溝槽的光罩圖案上添加能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。本發(fā)明所提供的用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法能夠通過對光罩圖案的優(yōu)化而改善銅/低k互連結構中的空洞缺陷，并且無需刻蝕或物理氣相沉積等制程的改變。
【專利說明】
用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法和光罩
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法和光罩。
【背景技術】
[0002]隨著CMOS工藝縮至20納米模式及其以下，低k(介電常數(shù))或超低k電介質被使用作為后段工藝(BEOL)層間電介質，以降低電阻-電容(RC)延遲時間。當在20納米以及以下技術中k減小到小于2.0時，超低k電介質更為多孔，并且其機械強度將更差，經(jīng)刻蝕后，TiN硬掩膜中的殘余應力會使銅互連線溝槽變形，影響后續(xù)的間隙填充進程。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法，所述光罩優(yōu)化方法包括在銅互連線溝槽的光罩圖案上添加能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。
[0004]在本發(fā)明的一個實施例中，所述光罩優(yōu)化方法進一步包括:在平行相鄰的銅互連線溝槽的光罩圖案上添加所述孔狀圖案。
[0005]在本發(fā)明的一個實施例中，所述光罩優(yōu)化方法進一步包括:在三條平行相鄰的銅互連線溝槽中的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上添加所述孔狀圖案。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，在所述三條平行相鄰的銅互連線溝槽中，所述中間一條銅互連線溝槽的長度大于其余兩條銅互連線溝槽的長度。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，所述孔狀圖案包括多個，每個孔狀圖案的大小以及各個孔狀圖案之間的距離均符合設計規(guī)則。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，所述光罩優(yōu)化方法能夠用于k〈2.0的互連結構。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，所述光罩優(yōu)化方法在版圖設計時實施。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述光罩優(yōu)化方法在進行光學鄰近修正時實施。
[0011]本發(fā)明還提供一種用于銅/低k互連結構的光罩，所述光罩上包括銅互連線溝槽的光罩圖案，所述光罩圖案上包括能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，所述孔狀圖案位于三條平行相鄰的銅互連線溝槽的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上。
[0013]本發(fā)明所提供的用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法能夠通過對光罩圖案的優(yōu)化而改善銅/低k互連結構中的空洞缺陷，并且無需刻蝕或物理氣相沉積(PVD)等制程的改變。
【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0015]附圖中:
[0016]圖1示出現(xiàn)有的銅互連線溝槽的光罩圖案的示例；
[0017]圖2示出圖1的銅互連線溝槽由于硬掩膜的殘余應力導致變形的示意圖；
[0018]圖3示出圖1的銅互連線溝槽的變形導致產(chǎn)生空洞的示意圖；
[0019]圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例的孔狀圖案產(chǎn)生平衡應力的示意圖；
[0020]圖5示出根據(jù)本發(fā)明實施例的銅互連線溝槽的光罩圖案的示例；以及
[0021]圖6示出圖5的銅互連線溝槽生成平衡應力對抗硬掩膜的殘余應力的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0023]應當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。
[0024]在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語“和/或”包括相關所列項目的任何及所有組合。
[0025]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發(fā)明提出的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述夕卜，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0026]銅/低k互連結構采用銅互連線和低k介質材料，銅互連線和低k介質材料的結合可以大大降低電路的RC延遲時間。然而，由于低k材料存在硬度小、密度低、機械強度差等缺點，會引起互連結構的可靠性問題，甚至可能引起互連結構的失效。
[0027]圖1示出現(xiàn)有的銅互連線溝槽的光罩圖案的示例。經(jīng)過光刻和刻蝕后，銅互連線溝槽由于受到TiN硬掩膜中的殘余應力而發(fā)生變形，正如圖2所示出的，并且該問題隨著電介質k值的降低而更為顯著。由于這樣的變形，后續(xù)的填充進程將受到影響，可能在銅互連線溝槽中形成空洞，正如圖3所示出的。這樣的情況在MOM狀的結構中更為嚴重，當銅互連線溝槽與另兩條銅互連線溝槽相鄰時，該銅互連線溝槽的關鍵尺寸(CD)更容易因此而發(fā)生異常改變，形成多個空洞。
[0028]針對上述問題，本發(fā)明提供一種用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法，該光罩優(yōu)化方法包括在銅互連線溝槽的光罩圖案上添加能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案，圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例的孔狀圖案產(chǎn)生平衡應力的示意圖。
[0029]圖5示出根據(jù)本發(fā)明實施例的銅互連線溝槽的光罩圖案的示例。如圖5所示，在如圖1所示的銅互連線溝槽的光罩圖案上添加孔狀圖案，孔狀圖案能夠產(chǎn)生平衡應力以對抗TiN硬掩膜中的殘余應力，正從而改善銅互連線溝槽的變形問題，正如圖6所示出的。
[0030]具體地，可以在平行相鄰的銅互連線溝槽的光罩圖案上添加孔狀圖案。優(yōu)選地，可以在三條平行相鄰的銅互連線溝槽中的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上添加孔狀圖案。其中，在三條平行相鄰的銅互連線溝槽中，中間一條銅互連線溝槽的長度可以大于其余兩條銅互連線溝槽的長度。正如上面所述，當銅互連線溝槽與另兩條銅互連線溝槽相鄰時，該銅互連線溝槽的關鍵尺寸(⑶)更容易發(fā)生異常改變，形成多個空洞。因此，可以著重針對這樣的銅互連線溝槽的光罩圖案添加孔狀圖案。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所添加的孔狀圖案可以包括多個，每個孔狀圖案的大小以及各個孔狀圖案之間的距離均符合設計規(guī)則(Design Rule，DR)。
[0032]正如上面所述，隨著電介質k值的降低，銅互連線溝槽更易由于受到TiN硬掩膜中的殘余應力而發(fā)生變形。因此，上述光罩優(yōu)化方法用于銅/超低k(例如k〈2.0)互連結構時更能體現(xiàn)其優(yōu)勢。
[0033]具體地，上述光罩優(yōu)化方法可以在版圖設計時實施，也可以在進行光學鄰近修正(Optical Proximity Correct1n, 0PC)時實施。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實施例所提供的上述用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法能夠通過對光罩圖案的優(yōu)化而改善銅/低k互連結構中的空洞缺陷，并且無需刻蝕或物理氣相沉積等制程的改變，亦不會對經(jīng)時擊穿(Time-Dependent Dielectric Breakdown, TDDB)產(chǎn)生影響。
[0035]基于上述用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法，本發(fā)明還提供一種用于銅/低k互連結構的光罩，該光罩上包括銅互連線溝槽的光罩圖案，光罩圖案上包括能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。具體地，孔狀圖案可以位于三條平行相鄰的銅互連線溝槽的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上。
[0036]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【主權項】
1.一種用于銅/低k互連結構的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法包括在銅互連線溝槽的光罩圖案上添加能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。2.如權利要求1所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法進一步包括:在平行相鄰的銅互連線溝槽的光罩圖案上添加所述孔狀圖案。3.如權利要求2所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法進一步包括:在三條平行相鄰的銅互連線溝槽中的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上添加所述孔狀圖案。4.如權利要求3所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，在所述三條平行相鄰的銅互連線溝槽中，所述中間一條銅互連線溝槽的長度大于其余兩條銅互連線溝槽的長度。5.如權利要求1-4中的任一項所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述孔狀圖案包括多個，每個孔狀圖案的大小以及各個孔狀圖案之間的距離均符合設計規(guī)則。6.如權利要求1-4中的任一項所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法能夠用于k〈2.0的互連結構。7.如權利要求1-4中的任一項所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法在版圖設計時實施。8.如權利要求1-4中的任一項所述的光罩優(yōu)化方法，其特征在于，所述光罩優(yōu)化方法在進行光學鄰近修正時實施。9.一種用于銅/低k互連結構的光罩，其特征在于，所述光罩上包括銅互連線溝槽的光罩圖案，所述光罩圖案上包括能夠產(chǎn)生平衡應力的孔狀圖案。10.如權利要求9中的光罩，其特征在于，所述孔狀圖案位于三條平行相鄰的銅互連線溝槽的中間一條銅互連線溝槽的光罩圖案上。
【文檔編號】H01L21/768GK105990225SQ201510084491
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月16日
【發(fā)明人】張城龍, 周俊卿
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司