[发明专利]在集成电路中形成ANA区域的方法

说明书

本发明涉及在集成电路中形成ANA区域的方法，其中，一种方法包括提供一结构，其具有各自设置于介电堆栈上方的第一硬掩模层、中介层、第二硬掩模层及心轴层。用一心轴掩模将由数个心轴组成的阵列图案化于该心轴层中。用第一截切掩模图案化一ANA沟槽于该心轴层中。用第二截切掩模图案化该ANA沟槽于该中介层中。设置一有机平坦化层(OPL)于该结构上方。蚀刻该OPL以只在该ANA沟槽中设置它，使得该OPL的顶面低于该第二硬掩模层。蚀刻该结构以在该介电堆栈的一介电层中形成一图案，从而在该介电层中形成由数条金属线组成的阵列，该图案中由该ANA沟槽形成的一部分在该介电层内形成一ANA区域。

技术领域

本发明有关于半导体装置及其制法。更特别的是，本发明关于在集成电路中形成ANA区域的方法。

背景技术

自对准双图案化(SADP)技术目前使用于超高密度集成电路的后段工艺(BOEL)建造以提供一种电气互连系统，其包括设置在数个层次的介电层中的多个平行金属线阵列。该介电层通常通过金属化通孔的系统互连。照惯例，在金属线阵列内，对于金属线是在纵向的方向指定为“Y”方向以及对于金属线垂直或在横向的方向指定为“X”方向。

此类SADP技术通常涉及使用光刻掩模(本文指定为“心轴掩模”)在硬掩模层(hardmask layer)的顶面上图案化及印制由纵向延伸的平行心轴组成的阵列。然后，在每个心轴的两个侧壁上形成一对自对准间隔体。

心轴与一对关连间隔体的每个组合被硬掩模层中没有任何上覆心轴或间隔体的暴露平行部分分离。心轴向下图案化至集成电路的介电层中以形成心轴金属线。硬掩模层的暴露部分也向下图案化至介电层中以形成非心轴金属线。因此，在使用SADP工艺形成的互连系统中，每个平行金属线阵列会包括交替的心轴及非心轴金属线，它们分开的距离等于自对准间隔体的宽度。

为了在集成电路中提供在诸如晶体管、电容器之类的装置之间的机能，必须在特定位置将多条截切(cut)光刻图案化成为阵列的心轴及非心轴金属线以引导电流在介电层、装置之间流动。另一光刻掩模(本文指定为“心轴线截切掩模(mandrel line cutmask)”或“第一截切掩模”)通常用来将此类心轴截切图案化成为心轴金属线。又一光刻掩模(本文指定为“非心轴线截切掩模”或“第二截切掩模”)也通常用来将此类非心轴截切图案化成为非心轴金属线。

因此，用于图案化集成电路的复杂互连系统中的金属线阵列的典型SADP工艺需要至少3种掩模：心轴掩模、心轴线截切掩模及非心轴线截切掩模。此类掩模的开发及使用需要复杂先进的技术，特别是，在以光刻方式印制属于例如14纳米(nm)类及以下的技术类尺寸的极小特征时。由于此类掩模的开发及使用与大成本有关，因此最好维持最少的掩模数。

不过，通常需要在运行的逻辑区块之间提供相对大的平面过渡区域，其中可能完全没有装置或线路。这些过渡区域常称为“ANA区域”(也习称“白区域”或“缓冲区域”)且通常有50至100纳米(nm)宽及数百纳米长或更多。ANA区域通常在Y方向(与在ANA区域平面中的金属线阵列平行)纵向延伸或在X方向(与在ANA区域平面中的金属线阵列垂直)纵向延伸。不过，ANA区域可在数个不同方向延伸且可能有复杂的形状。

ANA区域用来提供不同逻辑区块之间的必要分离，例如中央处理单元(CPU)区块、静态随机存取内存(SRAM)区块或其类似者，在复杂集成电路的制造过程期间，彼等由各种不同团队设计。可能要求ANA区域能：防止区块之间的电磁干扰，排除区块之间的感应电流，防止区块之间的热传递，为了安全提供区块之间的缓冲空间或其类似者。

可惜，当前习知制造方法需要至少一个附加ANA掩模，且有时需要数个不同的ANA掩模，以在集成电路上形成ANA区域。除了心轴掩模以外，这些ANA掩模为在SADP技术里用来在集成电路的互连系统中形成金属线的第一截切掩模及第二截切掩模。每个附加ANA掩模会大幅增加集成电路设计的成本及劳力。