形成多层互连结构的方法和多层布线板制造方法转让专利
申请号 : CN200410071374.9
文献号 : CN1585107B
文献日 : 2010-04-14
发明人 : 汤田坂一夫 , 佐藤充
申请人 : 精工爱普生株式会社
摘要 :
一种形成多层互连结构的方法，包括：在不损坏衬底的情况下在各层之间可靠连接的接触孔。柱状掩模材料形成在使用抗蚀剂形成接触孔的位置中，层间绝缘薄膜被涂敷到除了掩模材料之外的衬底的整个表面上。然后，掩模材料使用诸如剥离的方法移除。结果，由此产生的孔被用作接触孔。
权利要求 :
1.一种形成多层互连结构的方法，包括：在衬底上形成第一布线层；
在第一布线层上的预定位置上形成具有开口的绝缘薄膜；以及在所述绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电，其中形成所述绝缘薄膜包括：
在第一布线层上的预定位置形成掩模材料；
在衬底上除了掩模材料之外形成绝缘薄膜；以及通过移除所述掩模材料在绝缘薄膜中形成开口。
其中，所述绝缘薄膜的厚度与所述掩模材料的厚度相同或更小；
所述绝缘薄膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成；以及在涂敷所述液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
2.根据权利要求1所述的形成多层互连结构的方法，其特征在于，多层绝缘薄膜被设置在第一和第二布线层之间；以及其中形成绝缘薄膜包括再次形成掩模材料、形成绝缘薄膜、移除掩模材料，以形成在厚度方向中穿透多层绝缘薄膜的开口。
3.一种形成多层互连结构的方法，包括：在衬底上形成第一布线层；
在第一布线层上的预定的位置中形成具有开口的绝缘薄膜；以及在绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电，其中形成所述绝缘薄膜包括：
在第一布线层上的预定位置中形成具有开口的第一绝缘薄膜；
在衬底上形成填充第一绝缘薄膜的开口并从所述预定位置中的第一绝缘薄膜凸起的掩模材料；
除了自第一绝缘薄膜凸起的掩模材料之外，在衬底上形成第二绝缘薄膜；以及通过移除从第一绝缘薄膜凸起的掩模材料，形成在厚度方向中穿透第二绝缘薄膜并与第一绝缘薄膜的开口相连通的开口。
其中，所述第一绝缘薄膜的厚度和所述第二绝缘薄膜的厚度之和与所述掩模材料的厚度相同或更小；
所述第一绝缘薄膜和所述第二绝缘膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成；以及在涂敷用于涂敷第二绝缘薄膜的液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
4.根据权利要求3所述的形成多层互连结构的方法，其特征在于，形成第一绝缘薄膜包括在第一布线层上形成绝缘薄膜，并通过使用照相平版印刷技术在预定的位置移除绝缘薄膜。
5.根据权利要求1所述的形成多层互连结构的方法，其特征在于，形成掩模材料包括在衬底上形成光敏树脂，并通过使光敏树脂曝光和显影而形成掩模材料的图案。
6.根据权利要求1所述的形成多层互连结构的方法，其特征在于，形成掩模材料包括在预定的位置覆盖液体有机材料，并固化液体有机材料。
7.一种多层布线衬底的制造方法，其特征在于，通过使用根据权利要求1所述的方法而在衬底上形成多层布线。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种形成多层互连结构的方法以及多层布线板的制造方法，具体而言，涉及用于在布线层之间进行连接的接触孔形成技术。
背景技术
最近，在诸如半导体器件和光光电器件的电子器件中，布线在多层中形成以增加集成程度。在具有多层布线结构的器件中，接触孔(开口)在层间绝缘膜中形成，以便通过层间绝缘薄膜层压的布线层之间获得稳定的导电性能。
例如，在光电器件领域中，已经研发出将像素切换用TFT、数据传输线、以及像素电极形成在多层中的技术(参看日本专利No.2625268)。在具有这样结构的装置中，例如，TFT被安置在衬底的底层上，数据传输线通过第一层间绝缘薄膜而安置在其上。第二层间绝缘薄膜设置在衬底上以覆盖数据传输线和第一层间绝缘薄膜，像素电极安置在其上。为了在这些层之间获得稳定的导电性，TFT源区通过穿透栅极绝缘层和第一层间绝缘薄膜的第一接触孔连接到数据传输线，漏极区通过穿透栅极绝缘层、第一层间绝缘薄膜和第二层间绝缘薄膜的第二接触孔连接到像素电极。
传统而言，使用干蚀刻来形成这样开口。
但是，当通过蚀刻形成接触孔时，所获得的器件由于其中形成接触孔的层间绝缘薄膜的薄膜厚度的不均匀性而导致电特性的不同。例如，由于在薄膜厚度较薄的部分发生过度蚀刻，接触孔的形状变大，下层侧的布线层可能变薄。尤其是在干蚀刻的情况下，由于绝缘材料与导电材料之间的蚀刻选择比率不能得到充分的保证，薄膜的变薄的程度增加。下层侧上的布线层的变薄导致接触电阻或非欧姆导电特性的增大，有时导致不能充分导电。由于过度蚀刻所导致的变大形状导致相邻导电层之间的漏电流的增加，或者短路故障。漏电流或者短路问题可能随着布线层的密度的增加而变得严重，相邻布线层之间的间隙变窄。
此外，在薄膜厚度较厚的部分中，层间绝缘薄膜由于不完全蚀刻而保留在接触孔的底部，由此导致不能充分导电。在上述蚀刻的步骤中，经常使用等离子体蚀刻，但是在此情况下，可能导致衬底中的等离子体损坏，由此恶化器件的电特性。此外，由于等离子体蚀刻中产生反应产物，所述产物粘附到底部和接触孔的侧壁，由此导致不能充分导电。
在具有上述多层结构的器件中，随着将在垂直方向中连接的布线层之间的间隙的增加(即，安置在各层之间的层间绝缘薄膜的数目增加，或者薄膜厚度增加)，安置在这些层之间的接触孔的纵横比增加，由此难于一步形成开口。传统上，由此使用这样的一种方法：中继电极设置在这些布线层之间，以在下层侧上的布线层与中继电极之间以及中继电极与上层侧上的布线层之间连接不同的接触孔(参看日本专利No.2625268)。但是，使用这样的方法，由于形成中继电极，集成程度减小，由此不能获得高性能的器件。
例如，在光电器件领域中，已经研发出将像素切换用TFT、数据传输线、以及像素电极形成在多层中的技术(参看日本专利No.2625268)。在具有这样结构的装置中，例如，TFT被安置在衬底的底层上，数据传输线通过第一层间绝缘薄膜而安置在其上。第二层间绝缘薄膜设置在衬底上以覆盖数据传输线和第一层间绝缘薄膜，像素电极安置在其上。为了在这些层之间获得稳定的导电性，TFT源区通过穿透栅极绝缘层和第一层间绝缘薄膜的第一接触孔连接到数据传输线，漏极区通过穿透栅极绝缘层、第一层间绝缘薄膜和第二层间绝缘薄膜的第二接触孔连接到像素电极。
传统而言，使用干蚀刻来形成这样开口。
但是，当通过蚀刻形成接触孔时，所获得的器件由于其中形成接触孔的层间绝缘薄膜的薄膜厚度的不均匀性而导致电特性的不同。例如，由于在薄膜厚度较薄的部分发生过度蚀刻，接触孔的形状变大，下层侧的布线层可能变薄。尤其是在干蚀刻的情况下，由于绝缘材料与导电材料之间的蚀刻选择比率不能得到充分的保证，薄膜的变薄的程度增加。下层侧上的布线层的变薄导致接触电阻或非欧姆导电特性的增大，有时导致不能充分导电。由于过度蚀刻所导致的变大形状导致相邻导电层之间的漏电流的增加，或者短路故障。漏电流或者短路问题可能随着布线层的密度的增加而变得严重，相邻布线层之间的间隙变窄。
此外，在薄膜厚度较厚的部分中，层间绝缘薄膜由于不完全蚀刻而保留在接触孔的底部，由此导致不能充分导电。在上述蚀刻的步骤中，经常使用等离子体蚀刻，但是在此情况下，可能导致衬底中的等离子体损坏，由此恶化器件的电特性。此外，由于等离子体蚀刻中产生反应产物，所述产物粘附到底部和接触孔的侧壁，由此导致不能充分导电。
在具有上述多层结构的器件中，随着将在垂直方向中连接的布线层之间的间隙的增加(即，安置在各层之间的层间绝缘薄膜的数目增加，或者薄膜厚度增加)，安置在这些层之间的接触孔的纵横比增加，由此难于一步形成开口。传统上，由此使用这样的一种方法：中继电极设置在这些布线层之间，以在下层侧上的布线层与中继电极之间以及中继电极与上层侧上的布线层之间连接不同的接触孔(参看日本专利No.2625268)。但是，使用这样的方法，由于形成中继电极，集成程度减小，由此不能获得高性能的器件。
发明内容
本发明用于解决上述问题，目标是提供一种形成多层互连结构的方法，所述互连结构在不损害所述器件性能的情况下保证层之间的导电性，以及使用所述互连结构的多层布线板的制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种形成多层互连结构的方法，包括：
在衬底上形成第一布线层；在第一布线层上的预定位置上形成具有开口的绝缘薄膜；以及在所述绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电。形成所述绝缘薄膜包括：在第一布线层上的预定位置形成掩模材料；在衬底上除了掩模材料之外形成绝缘薄膜；以及通过移除所述掩模材料在绝缘薄膜中形成开口。所述绝缘薄膜的厚度与所述掩模材料的厚度相同或更小。所述绝缘薄膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成。在涂敷所述液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
即，在本方法中，在形成层间绝缘薄膜之前，柱状掩模材料预先形成在第一布线层上，然后在层间绝缘薄膜形成之后使用脱模机等移除。由此产生的孔被用作接触孔。因此，衬底没有受到损坏，这与使用干蚀刻的传统方法不同。特别地，在本发明中，即使将被连接的层间的间隙增加，这也可以通过简单地改变掩模材料的高度(薄膜厚度)来处理。因此，由于传统方法中诸如长时间的蚀刻所导致的衬底的损坏而导致的不便利就不会被引起。此外，在掩模材料的移除方法中，完全不蚀刻第一布线层的方法也可以选择，这样可以用充足的时间来移除掩模材料。因此，掩模材料可以被有效地移除，同时接触孔的形状受到损坏或者第一布线层变薄的情况就不会发生。
在多个绝缘薄膜层安置在第一和第二布线层之间的情况下，在绝缘薄膜形成步骤中，在厚度方向中穿透多个绝缘薄膜层的开口可以通过重复掩模材料形成步骤、绝缘薄膜形成步骤以及掩模材料移除步骤而形成。
因此，即使布线层之间的间隙距离增加，也可以在不损坏衬底的情况下将它们可靠地连接。
顺便提及的是，在前述方法中，一个或者多个安置在第一和第二布线层之间的绝缘薄膜层都通过形成/移除掩模材料而打开。但是，在将被连接的层之间的间隙很小的时候，例如，在安置在层之间的绝缘薄膜只是一层的情况下，那么即使使用传统蚀刻方法，衬底的损坏或者器件的特性恶化在这些情况下都可以接受。此外，在形成绝缘薄膜时，掩模材料的存在对于控制绝缘材料的薄膜质量以及绝缘薄膜与下层薄膜之间的界面状态都存在问题。在这样的情况下，在形成绝缘薄膜之后形成开口是有利的。即，在多个层间绝缘薄膜层安置在第一和第二布线层之间的情况下，本发明的目标可以通过蚀刻方法等打开一个或者多个靠近第一布线层的层间绝缘薄膜层(第一绝缘薄膜)以及通过形成/移除上述掩模材料而打开另外的层间绝缘薄膜(第二绝缘薄膜)。因此，在本发明中，多层互连结构可以通过下述方法来实现。
即，本发明提供了一种形成多层互连结构的方法，包括：在衬底上形成第一布线层；在第一布线层上的预定的位置中形成具有开口的绝缘薄膜；以及在绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电。形成所述绝缘薄膜包括：在第一布线层上的预定位置中形成具有开口的第一绝缘薄膜；在衬底上形成填充第一绝缘薄膜的开口并从所述预定位置中的第一绝缘薄膜凸起的掩模材料；除了自第一绝缘薄膜凸起的掩模材料之外，在衬底上形成第二绝缘薄膜；以及通过移除从第一绝缘薄膜凸起的掩模材料，形成在厚度方向中穿透第二绝缘薄膜并与第一绝缘薄膜的开口相连通的开口。所述第一绝缘薄膜的厚度和所述第二绝缘薄膜的厚度之和与所述掩模材料的厚度相同或更小。第一绝缘薄膜和所述第二绝缘膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成。在涂敷用于涂敷第二绝缘薄膜的液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
这样，通过将层间布置的绝缘薄膜分为第一和第二绝缘薄膜以及通过独立选择这些绝缘薄膜的开口方法，所述过程的自由度可以增加。
第一绝缘薄膜形成步骤的特定实施例的示例包括第一绝缘薄膜形成步骤，所述第一绝缘薄膜形成步骤具有：在第一布线层上形成掩模材料的步骤；在除了掩模材料之外的整个衬底的表面上形成绝缘材料的步骤；以及通过移除掩模材料在绝缘薄膜中形成开口的步骤。
此外，在所述方法中，在第二绝缘薄膜包括多个绝缘薄膜层的情况下(即，在多个绝缘薄膜层安置在第一绝缘薄膜和第二布线层之间的情况下)，在绝缘薄膜形成步骤中，在第一绝缘薄膜形成步骤之后，与安置在第一和第二布线层之间的多个绝缘薄膜层相连通的开口可以通过重复掩模材料形成步骤、第二绝缘薄膜形成步骤以及掩模材料移除步骤而形成。因此，即使布线层之间的间隙增加，它们也可以可靠地连接，同时充分抑制对衬底的损坏。
上述掩模材料形成方法可以是任何方法，只要其能在衬底上形成柱状结构。可以使用无机或者有机材料来作为掩模材料。此外，可以使用这些材料的混合材料。但是，优选地，掩模材料是由有机材料制造，因为可以通过使用涂敷方法来简单形成。特别地，在掩模材料形成步骤中，光敏树脂形成在衬底的整个表面上，掩模材料的图案通过曝光和显影光敏树脂而形成在计划用于形成开口的位置中，这样上述的柱状结构可以很容易获得。这样在掩模材料由光敏树脂制造的情况下，在不损坏衬底的情况下，可以使用脱模机等来很容易移除。结果，本发明显示出更为有效。
如果掩模材料是由有机材料制造，通过使用诸如喷墨打印机的打印头的定量释放装置的液滴释放方法来形成掩模材料。即，在掩模材料形成步骤中，液体材料交替地排放到用于形成开口的位置中，并固化以形成掩模材料。在液滴排放方法中，所述材料可以被供给到必要的部分上，只要与其它应用方法相比较所述材料可以有效地涂敷。结果，成本性能更为有利。
对于通过涂敷形成掩模材料的方法而言，除了这些方法之外，可以使用诸如旋涂、浸涂、辊涂、幕式淋涂、喷涂等方法。由于这些方法既有优点也有缺点，根据将被形成的接触孔(开口)的形状适当使用它们是有利的。例如，在旋涂中，薄膜厚度高度均匀，薄膜厚度控制相对较为容易，但是缺点是材料不能有效使用。另一方面，在液滴排放方法中，尽管材料有效利用，但是难于形成较高的纵横比的柱状结构。因此，在掩模材料形成方法中，根据接触孔穿透的层间绝缘薄膜层的数目选择掩模材料形成方法是优选的。例如，如果所述层的数目是一，可以使用液滴排放方法。如果是多层，可以使用较厚的薄膜光敏树脂使用旋涂等来形成在衬底的整个表面上，以及通过曝光和显影光敏树脂来形成图案。
本发明的多层布线板的制造方法的特征在于，使用上述方法将多层布线形成在衬底上。结果，可以制造极高可靠性的多层布线板。
为了实现上述目的，本发明提供了一种形成多层互连结构的方法，包括：
在衬底上形成第一布线层；在第一布线层上的预定位置上形成具有开口的绝缘薄膜；以及在所述绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电。形成所述绝缘薄膜包括：在第一布线层上的预定位置形成掩模材料；在衬底上除了掩模材料之外形成绝缘薄膜；以及通过移除所述掩模材料在绝缘薄膜中形成开口。所述绝缘薄膜的厚度与所述掩模材料的厚度相同或更小。所述绝缘薄膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成。在涂敷所述液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
即，在本方法中，在形成层间绝缘薄膜之前，柱状掩模材料预先形成在第一布线层上，然后在层间绝缘薄膜形成之后使用脱模机等移除。由此产生的孔被用作接触孔。因此，衬底没有受到损坏，这与使用干蚀刻的传统方法不同。特别地，在本发明中，即使将被连接的层间的间隙增加，这也可以通过简单地改变掩模材料的高度(薄膜厚度)来处理。因此，由于传统方法中诸如长时间的蚀刻所导致的衬底的损坏而导致的不便利就不会被引起。此外，在掩模材料的移除方法中，完全不蚀刻第一布线层的方法也可以选择，这样可以用充足的时间来移除掩模材料。因此，掩模材料可以被有效地移除，同时接触孔的形状受到损坏或者第一布线层变薄的情况就不会发生。
在多个绝缘薄膜层安置在第一和第二布线层之间的情况下，在绝缘薄膜形成步骤中，在厚度方向中穿透多个绝缘薄膜层的开口可以通过重复掩模材料形成步骤、绝缘薄膜形成步骤以及掩模材料移除步骤而形成。
因此，即使布线层之间的间隙距离增加，也可以在不损坏衬底的情况下将它们可靠地连接。
顺便提及的是，在前述方法中，一个或者多个安置在第一和第二布线层之间的绝缘薄膜层都通过形成/移除掩模材料而打开。但是，在将被连接的层之间的间隙很小的时候，例如，在安置在层之间的绝缘薄膜只是一层的情况下，那么即使使用传统蚀刻方法，衬底的损坏或者器件的特性恶化在这些情况下都可以接受。此外，在形成绝缘薄膜时，掩模材料的存在对于控制绝缘材料的薄膜质量以及绝缘薄膜与下层薄膜之间的界面状态都存在问题。在这样的情况下，在形成绝缘薄膜之后形成开口是有利的。即，在多个层间绝缘薄膜层安置在第一和第二布线层之间的情况下，本发明的目标可以通过蚀刻方法等打开一个或者多个靠近第一布线层的层间绝缘薄膜层(第一绝缘薄膜)以及通过形成/移除上述掩模材料而打开另外的层间绝缘薄膜(第二绝缘薄膜)。因此，在本发明中，多层互连结构可以通过下述方法来实现。
即，本发明提供了一种形成多层互连结构的方法，包括：在衬底上形成第一布线层；在第一布线层上的预定的位置中形成具有开口的绝缘薄膜；以及在绝缘薄膜上形成第二布线层，所述第二布线层通过开口与第一布线层导电。形成所述绝缘薄膜包括：在第一布线层上的预定位置中形成具有开口的第一绝缘薄膜；在衬底上形成填充第一绝缘薄膜的开口并从所述预定位置中的第一绝缘薄膜凸起的掩模材料；除了自第一绝缘薄膜凸起的掩模材料之外，在衬底上形成第二绝缘薄膜；以及通过移除从第一绝缘薄膜凸起的掩模材料，形成在厚度方向中穿透第二绝缘薄膜并与第一绝缘薄膜的开口相连通的开口。所述第一绝缘薄膜的厚度和所述第二绝缘薄膜的厚度之和与所述掩模材料的厚度相同或更小。第一绝缘薄膜和所述第二绝缘膜通过在衬底的整个表面上涂敷液体绝缘材料而形成。在涂敷用于涂敷第二绝缘薄膜的液体绝缘材料之前在所述掩模材料上执行斥液处理。
这样，通过将层间布置的绝缘薄膜分为第一和第二绝缘薄膜以及通过独立选择这些绝缘薄膜的开口方法，所述过程的自由度可以增加。
第一绝缘薄膜形成步骤的特定实施例的示例包括第一绝缘薄膜形成步骤，所述第一绝缘薄膜形成步骤具有：在第一布线层上形成掩模材料的步骤；在除了掩模材料之外的整个衬底的表面上形成绝缘材料的步骤；以及通过移除掩模材料在绝缘薄膜中形成开口的步骤。
此外，在所述方法中，在第二绝缘薄膜包括多个绝缘薄膜层的情况下(即，在多个绝缘薄膜层安置在第一绝缘薄膜和第二布线层之间的情况下)，在绝缘薄膜形成步骤中，在第一绝缘薄膜形成步骤之后，与安置在第一和第二布线层之间的多个绝缘薄膜层相连通的开口可以通过重复掩模材料形成步骤、第二绝缘薄膜形成步骤以及掩模材料移除步骤而形成。因此，即使布线层之间的间隙增加，它们也可以可靠地连接，同时充分抑制对衬底的损坏。
上述掩模材料形成方法可以是任何方法，只要其能在衬底上形成柱状结构。可以使用无机或者有机材料来作为掩模材料。此外，可以使用这些材料的混合材料。但是，优选地，掩模材料是由有机材料制造，因为可以通过使用涂敷方法来简单形成。特别地，在掩模材料形成步骤中，光敏树脂形成在衬底的整个表面上，掩模材料的图案通过曝光和显影光敏树脂而形成在计划用于形成开口的位置中，这样上述的柱状结构可以很容易获得。这样在掩模材料由光敏树脂制造的情况下，在不损坏衬底的情况下，可以使用脱模机等来很容易移除。结果，本发明显示出更为有效。
如果掩模材料是由有机材料制造，通过使用诸如喷墨打印机的打印头的定量释放装置的液滴释放方法来形成掩模材料。即，在掩模材料形成步骤中，液体材料交替地排放到用于形成开口的位置中，并固化以形成掩模材料。在液滴排放方法中，所述材料可以被供给到必要的部分上，只要与其它应用方法相比较所述材料可以有效地涂敷。结果，成本性能更为有利。
对于通过涂敷形成掩模材料的方法而言，除了这些方法之外，可以使用诸如旋涂、浸涂、辊涂、幕式淋涂、喷涂等方法。由于这些方法既有优点也有缺点，根据将被形成的接触孔(开口)的形状适当使用它们是有利的。例如，在旋涂中，薄膜厚度高度均匀，薄膜厚度控制相对较为容易，但是缺点是材料不能有效使用。另一方面，在液滴排放方法中，尽管材料有效利用，但是难于形成较高的纵横比的柱状结构。因此，在掩模材料形成方法中，根据接触孔穿透的层间绝缘薄膜层的数目选择掩模材料形成方法是优选的。例如，如果所述层的数目是一，可以使用液滴排放方法。如果是多层，可以使用较厚的薄膜光敏树脂使用旋涂等来形成在衬底的整个表面上，以及通过曝光和显影光敏树脂来形成图案。
本发明的多层布线板的制造方法的特征在于，使用上述方法将多层布线形成在衬底上。结果，可以制造极高可靠性的多层布线板。
附图说明
图1A-1D是解释根据本发明的第一实施例的形成多层互连结构的方法的过程图。
图2A-2D是续接图1A-1D的过程图。
图3A-3C是解释根据本发明的第二实施例形成多层互连结构的方法的过程图。
图4A-4D是续接图3A-3C的过程图。
图5A-5B是续接图4A-4D的过程图。
图6A-6C是解释根据本发明的第三实施例的形成多层互连结构的方法的过程图。
图7A-7C是续接图6A-6C的过程图。
图8A-8B是续接图7A-7C的过程图。
图2A-2D是续接图1A-1D的过程图。
图3A-3C是解释根据本发明的第二实施例形成多层互连结构的方法的过程图。
图4A-4D是续接图3A-3C的过程图。
图5A-5B是续接图4A-4D的过程图。
图6A-6C是解释根据本发明的第三实施例的形成多层互连结构的方法的过程图。
图7A-7C是续接图6A-6C的过程图。
图8A-8B是续接图7A-7C的过程图。
具体实施方式
(第一实施例)
首先参照图1A-2D根据本发明的第一实施例来说明多层布线板的制造方法。图1A-2D显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此后的所有附图中，薄膜厚度和各元件的尺寸比例出于清晰起见进行适当改变。
在本发明的实施例中，首先如图1A中所示，使用公知方法在衬底10的表面上形成布线层11，所述衬底10例如可以是其上形成绝缘薄膜的半导体衬底或者由玻璃或者塑料形成绝缘衬底。
接着，如图1B中所示，具有开口H1和H2的层间绝缘薄膜12形成在布线层11上的预定的位置中。层间绝缘薄膜12可以通过使用TEOS(四乙氧基硅烷)、氧气等作为原材料以等离子CVD方法来形成。可选地，也可以通过在衬底的整个表面上涂敷诸如SOG(在玻璃上旋涂)的液体绝缘材料而形成。诸如旋涂、浸涂、辊涂、幕式淋涂、喷涂和液滴排放方法(喷墨方法)等可以用作涂敷液体绝缘材料的方法。特别是，在旋涂中，由于液体材料通过离心力展开，可以形成具有较高均匀性薄膜厚度以及扁平表面的层间绝缘薄膜。此外，除了上述的SOG之外，聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料也可以用于液体绝缘材料。
然后，抗蚀剂被涂敷到用这种方式形成的层间绝缘薄膜12上，开口通过形成图案而形成在开口将被形成的区域中(计划用于形成开口的位置)。然后，图1B中的结构可以通过将抗蚀剂作为掩模进行蚀刻而获得，并移除安置在抗蚀层的开口中的层间绝缘薄膜。
接着，如图1C中所示，与布线层11相连通的布线层13通过开口H1形成在层间绝缘薄膜12上。在此步骤中，首先，使用诸如喷墨打印机的打印头的定量排放装置，包含有机金属材料作为主要材料的液体接触形成材料或者其中弥散金属微粒的液体接触材料被供给到开口H1中，此接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞13a形成在开口H1中。此时，为了可靠地在开口H1中填充液体材料，在施加液体材料之前预先在开口内执行亲液处理是有利的。例如，亲液处理可以通过在开口内辐射紫外线而执行。
接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜12。然后，紫外线通过掩模被辐射到衬底上，这样安置在将被形成布线层13的位置上的斥液薄膜分解并被移除。结果，两种具有或者不具有斥液薄膜的区域被形成在衬底上。具有斥液薄膜的区域是排斥液体的，不具有斥液薄膜的区域是亲液的。即，斥液区域和亲液区域形成在衬底上，亲液区域变成布线形成区域。然后包含有机金属材料作为主要材料的液体接触形成材料或者其中弥散金属微粒的液体接触材料被供给到布线形成区域，并进行热处理以形成布线层13。此后，剩余的斥液薄膜13通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并被移除。
连接塞可以在形成布线层13的同时形成。在此情况下，在图1B中的步骤中，形成斥液薄膜，安置在开口H1以及将被形成布线层13的位置中的斥液薄膜通过掩模曝光而分解和移除。然后液体布线材料被供给到这样形成的不具有斥液薄膜的区域中以及开口H1的内部，这样连接塞13a可以在形成布线层13的同时形成。
接着，如图1D中所示，使用旋涂等，抗蚀层14即光敏树脂被形成在整个衬底上以覆盖布线层13和层间绝缘薄膜12。此时，安置在层间绝缘薄膜12上的抗蚀层14的薄膜厚度被认为是与下面将被说明的层间绝缘薄膜15的相同或者更大。结果，可以防止下面将被说明的掩模柱14a被掩埋到层间绝缘薄膜15中。
接着，如图2A中所示，抗蚀层14被曝光并被显影以将抗蚀层只留在开口H2形成位置中。结果，覆盖开口H2的内部并在层间绝缘薄膜12之上挤出的柱形掩模柱(掩模材料)14a被形成在衬底上。
接着，如图2B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜15形成在掩模柱14a的周围中，即除了掩模柱14a之外的衬底的整个表面上。与层间绝缘薄膜12相似，层间绝缘薄膜15可以通过使用诸如旋涂，或者通过对液体绝缘材料进行热处理的方法涂敷液体绝缘材料。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱14a的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱14a上执行斥液处理是有利的。掩模柱14a的斥液处理可以通过利用大气压等离子体分解包含诸如四氟化碳而执行以产生活性氟单原子或者离子，并将掩模柱14a暴露给活性氟。如果掩模柱14a通过包含氟的斥液光抗蚀剂形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图2C中所示，掩模柱14a使用脱模机等移除。结果，引向布线层11的开口H3形成在层间绝缘薄膜12和15中的开口H2形成位置中。
接着，如图2D中所示，与布线层11相连通的布线层16通过开口H3被形成在层间绝缘薄膜15上。在此步骤中，与上述布线层13的形成步骤相似，首先，使用定量排放装置，包含有有机金属复合物作为主材料的液体接触形成材料被供给到开口H3中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞16a形成在开口H3中。此时，为了可靠地在开口H3内填充液体材料，使用诸如紫外线辐射的方法来预先形成亲液的开口是有利的。
接着，液体排放薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜15，斥液薄膜的图案通过掩模曝光形成以形成布线形成区域。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到布线形成区域中，并进行热处理以形成布线层16。此后，剩余的斥液薄膜分解并通过将紫外线辐射到整个衬底上而分解并移除。连接塞16a可以在形成布线层16的同时形成。
在本实施例中，此时，在形成层间绝缘薄膜之前所形成的掩模柱在形成层间绝缘薄膜之后被剥离，这样由此产生的孔作为接触孔。因此，衬底没有受到损坏，这与形成层间绝缘薄膜之后通过干蚀刻打开层间绝缘薄膜的传统方法不同。尤其是，在本方法中，即使将被连接的层之间的间隙增加，也可以通过简单地改变掩模材料的高度(薄膜厚度)而处理。因此，诸如由于传统方法中长时间的蚀刻而导致的衬底的损坏就不会发生。
在本实施例中，示出了开口H1通过蚀刻而形成的示例；但是，与开口H3相似也可能通过形成/移除掩模材料而形成此开口。但是，在层间的间隙较小时(即安置在层之间的层间绝缘薄膜层的数目较小)，则即使它们之间的接触孔通过干蚀刻形成，由于较短的蚀刻时间和更小的过蚀刻量，衬底也不会受到很大的损坏。因此，即使在靠近布线层11的层间绝缘薄膜层通过蚀刻打开，其它的层间绝缘薄膜通过形成/移除与本发明相似的掩模材料而打开，本发明的主要目标、即增加布线之间的连接可靠性的目标就可以充分实现。此外，当形成层间绝缘薄膜时，掩模材料的存在对于控制层间绝缘薄膜的薄膜质量、层间绝缘薄膜和下层薄膜之间的界面状态是一个问题。在这种情况下，在形成层间绝缘薄膜之后形成开口是有利的。
(第二实施例)
下面将参照图3A-5B说明根据本发明的第二实施例的多层互连结构的方法。图3A-5B显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此实施例中，说明的内容涉及形成多层互连结构的方法，第一层和第三层变为导电，第一层和第二层变为导电，以及第二和第三层变为导电。
在本实施例中，首先如图3A所示，布线层21使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的衬底10的表面上。在布线层21上，掩模柱(掩模材料)22形成在用于形成开口H4和H5的位置中，下面将说明。掩模柱22通过可选地涂敷诸如抗蚀剂等的液体有机材料并使用定量排放装置固化而形成。此时，掩模柱22的薄膜厚度(高度)被假设为与下面将说明的层间绝缘薄膜23相同或者更大。结果，可以防止掩模柱22被掩埋到层间绝缘薄膜23中。在此步骤中，为了防止液滴材料通过用于形成开口的位置过度扩散到周围区域，在滴液之前，预先对布线层21中的形成开口H4和H5的位置的周围区域执行斥液处理是有利的。斥液处理可以通过在布线层上形成诸如氟树脂而执行。
接着，如图3B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜23形成在掩模柱22的周围区域中，即除了掩模柱22之外的衬底的整个表面上。层间绝缘薄膜23可以通过在衬底的整个表面上使用诸如旋涂和热处理液体绝缘材料的方法而涂敷诸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料来形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱22的顶部，在涂敷液体绝缘材料之前在掩模柱22上执行斥液处理是有利的。如果掩模柱22通过包含氟的斥液光致抗蚀剂而形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图3C中所示，掩模柱22通过使用脱模机等移除。因此，引向布线层21的开口H4和H5形成在层间绝缘薄膜23中。
接着，如图4A中所示，与布线层21相连通的布线层24通过开口H4形成在层间绝缘薄膜23上。在此步骤中，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞24a形成在开口H4中，此时，为了可靠地将液体材料填充到开口H4内，预先在开口内执行亲液处理是有利的。
接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜23，并通过掩模曝光在斥液薄膜中形成用于布线的沟槽。然后，包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟中并进行热处理以形成布线层24。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞可以在形成布线层13的同时形成。
接着，如图4B中所示，使用旋涂等，抗蚀剂25即光敏树脂形成在整个衬底上以覆盖布线层24和层间绝缘薄膜23。此时，安置在层间绝缘薄膜23上的抗蚀剂的薄膜厚度被认为与下面将说明的层间绝缘薄膜的厚度相同或者更大。结果，可以防止掩模柱25(下面将说明)被掩埋到层间绝缘薄膜26中。
接着，如图4C中所示，抗蚀剂25被曝光并显影以让抗蚀剂只留在形成开口H4和H5的位置中。结果，柱状的掩模柱25a形成在布线层24的形成位置中，覆盖开口H5的内部并在层间绝缘薄膜23上伸出的柱状的掩模柱25b被形成在衬底上的开口H5的形成位置中。
接着，如图4D中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜26形成在掩模柱25a和25b的周围，即除了掩模柱25a和25b之外的整个衬底表面上。与层间绝缘薄膜23相似，层间绝缘薄膜26可以通过使用诸如旋涂以及通过热处理液体绝缘材料的方法涂敷液体绝缘材料而形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱25a、25b的顶部，在涂敷液体绝缘材料之前在掩模柱25a、25b上预先执行斥液处理是有利的。如果掩模柱25a、25b通过包含氟的斥液光致蚀刻剂形成，这样斥液处理就是不必要的了。
接着，如图5A中所示，掩模柱25a、25b使用脱模机等移除。因此，引至布线层24的开口H6形成在层间绝缘薄膜26的开口H4的形成位置中。另一方面，引至布线层21的开口H7形成在层间绝缘薄膜23和26的开口H5中的形成位置中。
接着，如图5B中所示，与布线层24相连通的布线层27通过开口H6形成在层间绝缘薄膜26上，与布线层21相连通的布线层28通过开口H7形成在层间绝缘薄膜26之上。在此步骤中，与上述布线层24形成步骤相似，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H6中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞27a被形成在开口H3中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜26，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层27。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H7中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞28a被形成在开口H7中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜26，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层28。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞27a和28a可以在形成布线层27和28的同时形成。此外，布线层27或者28之一可以被首先形成。
这样，在本发明中，布线层之间的接触孔可以不使用干蚀刻而形成，这样可以增加布线的连接可靠性。
(第三实施例)
接着将参照图6A-8B说明根据本发明的第三实施例的形成多层布线板的制造方法。图6A-7C显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此实施例中，说明的内容涉及形成多层互连结构的方法，第一层和第三层变得导电，第一层和第二层变得导电。
在本实施例中，首先如图6A所示，布线层31使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的衬底30的表面上。在布线层31上，掩模柱(掩模材料)32形成在用于形成开口H8的位置中，下面将说明。掩模柱32通过可选地涂敷诸如抗蚀剂等的液体有机材料并使用定量排放装置固化而形成。此时，掩模柱32的薄膜厚度(高度)被假设为与下面将说明的层间绝缘薄膜33相同或者更大。结果，可以防止掩模柱32被掩埋到层间绝缘薄膜33中。在此步骤中，为了防止液滴材料通过用于形成开口的位置过度扩散到周围区域，在滴液之前，预先对布线层31中的形成开口H8的位置的周围区域执行斥液处理是有利的。斥液处理可以通过在布线层上形成诸如氟树脂而执行。
接着，如图6B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜33形成在掩模柱32的周围区域中，即除了掩模柱32之外的衬底的整个表面上。层间绝缘薄膜33可以通过在衬底的整个表面上使用诸如旋涂和热处理液体绝缘材料的方法而涂敷诸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料来形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱32的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱32上执行斥液处理是有利的。如果掩模柱32通过包含氟的斥液光致抗蚀剂而形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图6C中所示，布线层34被形成在层间绝缘薄膜33上。在此步骤中，斥液薄膜形成以覆盖层间绝缘薄膜33，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层34。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，掩模柱32通过使用脱模机等移除。因此，引向布线层31的开口H8形成在层间绝缘薄膜33中。形成布线层34的步骤或者移除掩模柱32的步骤可以首先执行。
接着，如图7A中所示，使用旋涂等，抗蚀剂35即光敏树脂形成在整个衬底上以覆盖布线层34和层间绝缘薄膜33。此时，安置在层间绝缘薄膜33上的抗蚀剂的薄膜厚度被认为与下面将说明的层间绝缘薄膜36的厚度相同或者更大。结果，可以防止以后说明的掩模柱35(下面将说明)被掩埋到层间绝缘薄膜36中。
接着，如图7B中所示，抗蚀剂35被曝光并显影以让抗蚀剂只留在形成开口H8的位置中。结果，柱状的掩模柱35a形成在布线层34的形成位置中，覆盖开口H8的内部并在层间绝缘薄膜33上伸出的柱状的掩模柱35b被形成在衬底上的开口H8的形成位置中。
接着，如图7C中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜36形成在掩模柱35a和35b的周围，即除了掩模柱35a和35b之外的整个衬底表面上。与层间绝缘薄膜33相似，层间绝缘薄膜36可以通过使用诸如旋涂以及通过热处理液体绝缘材料的方法涂敷液体绝缘材料而形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱35a、35b的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱35a、35b上预先执行斥液处理是有利的。如果掩模柱35a、35b通过包含氟的斥液光致蚀刻剂形成，这样斥液处理就是不必要的了。
接着，如图8A中所示，掩模柱35a、35b使用脱模机等移除。因此，引至布线层34的开口H9形成在层间绝缘薄膜36的开口H9的形成位置中。另一方面，引至布线层31的开口H8形成在层间绝缘薄膜33和36的开口H8中的形成位置中。
接着，如图8B中所示，与布线层34相连通的布线层37通过开口H9形成在层间绝缘薄膜36上，与布线层31相连通的布线层38通过开口H10形成在层间绝缘薄膜36之上。在此步骤中，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H9中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞37a被形成在开口H9中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜36，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层37。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H10中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞38a被形成在开口H10中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜36，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层38。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞37a和38a可以在形成布线层37和38的同时形成。此外，布线层37或者38之一可以被首先形成。
这样，在本发明中，布线层之间的开口可以不使用干蚀刻而形成，这样可以增加布线的连接可靠性。
本发明不限于上述实施例，在不背离本发明权利要求要旨的情况下可以对其进行不同的修改。
例如，在上述实施例中，解释了通过层间绝缘薄膜层压三层布线层的多层互连结构的方法。但是，相似的方法也可以用在形成具有四层或者更多层的多层互连结构中。在这样的多层互连结构中，随着将被连接的布线层之间布置的布线层的数目的增加，本发明的效果增加。
此外，在前述实施例中，掩模柱通过液体排放方法和旋涂形成。但是，可以自由选择任何方法。例如，掩模柱14a和掩模柱25a、25b可以通过液滴排放方法形成。但是，使用液滴排放方法难于形成具有较高纵横比的柱状结构。因此，优选地根据将被形成的接触孔的深度来选择涂敷方法。特别是，在衬底的整个表面上形成光敏树脂，然后在将被形成的接触孔的深度较浅时(例如：在由开口穿透的只具有一层层间绝缘薄膜的情况下)，可以使用液滴排放装置，在将被形成的接触孔较深(例如：在由开口穿透的具有多层层间绝缘薄膜的情况下)，可以使用旋涂方法等。当使用液滴排放方法时，将被排放的液体有机材料不限于光敏树脂，并可以是诸如polymide溶液。
首先参照图1A-2D根据本发明的第一实施例来说明多层布线板的制造方法。图1A-2D显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此后的所有附图中，薄膜厚度和各元件的尺寸比例出于清晰起见进行适当改变。
在本发明的实施例中，首先如图1A中所示，使用公知方法在衬底10的表面上形成布线层11，所述衬底10例如可以是其上形成绝缘薄膜的半导体衬底或者由玻璃或者塑料形成绝缘衬底。
接着，如图1B中所示，具有开口H1和H2的层间绝缘薄膜12形成在布线层11上的预定的位置中。层间绝缘薄膜12可以通过使用TEOS(四乙氧基硅烷)、氧气等作为原材料以等离子CVD方法来形成。可选地，也可以通过在衬底的整个表面上涂敷诸如SOG(在玻璃上旋涂)的液体绝缘材料而形成。诸如旋涂、浸涂、辊涂、幕式淋涂、喷涂和液滴排放方法(喷墨方法)等可以用作涂敷液体绝缘材料的方法。特别是，在旋涂中，由于液体材料通过离心力展开，可以形成具有较高均匀性薄膜厚度以及扁平表面的层间绝缘薄膜。此外，除了上述的SOG之外，聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料也可以用于液体绝缘材料。
然后，抗蚀剂被涂敷到用这种方式形成的层间绝缘薄膜12上，开口通过形成图案而形成在开口将被形成的区域中(计划用于形成开口的位置)。然后，图1B中的结构可以通过将抗蚀剂作为掩模进行蚀刻而获得，并移除安置在抗蚀层的开口中的层间绝缘薄膜。
接着，如图1C中所示，与布线层11相连通的布线层13通过开口H1形成在层间绝缘薄膜12上。在此步骤中，首先，使用诸如喷墨打印机的打印头的定量排放装置，包含有机金属材料作为主要材料的液体接触形成材料或者其中弥散金属微粒的液体接触材料被供给到开口H1中，此接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞13a形成在开口H1中。此时，为了可靠地在开口H1中填充液体材料，在施加液体材料之前预先在开口内执行亲液处理是有利的。例如，亲液处理可以通过在开口内辐射紫外线而执行。
接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜12。然后，紫外线通过掩模被辐射到衬底上，这样安置在将被形成布线层13的位置上的斥液薄膜分解并被移除。结果，两种具有或者不具有斥液薄膜的区域被形成在衬底上。具有斥液薄膜的区域是排斥液体的，不具有斥液薄膜的区域是亲液的。即，斥液区域和亲液区域形成在衬底上，亲液区域变成布线形成区域。然后包含有机金属材料作为主要材料的液体接触形成材料或者其中弥散金属微粒的液体接触材料被供给到布线形成区域，并进行热处理以形成布线层13。此后，剩余的斥液薄膜13通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并被移除。
连接塞可以在形成布线层13的同时形成。在此情况下，在图1B中的步骤中，形成斥液薄膜，安置在开口H1以及将被形成布线层13的位置中的斥液薄膜通过掩模曝光而分解和移除。然后液体布线材料被供给到这样形成的不具有斥液薄膜的区域中以及开口H1的内部，这样连接塞13a可以在形成布线层13的同时形成。
接着，如图1D中所示，使用旋涂等，抗蚀层14即光敏树脂被形成在整个衬底上以覆盖布线层13和层间绝缘薄膜12。此时，安置在层间绝缘薄膜12上的抗蚀层14的薄膜厚度被认为是与下面将被说明的层间绝缘薄膜15的相同或者更大。结果，可以防止下面将被说明的掩模柱14a被掩埋到层间绝缘薄膜15中。
接着，如图2A中所示，抗蚀层14被曝光并被显影以将抗蚀层只留在开口H2形成位置中。结果，覆盖开口H2的内部并在层间绝缘薄膜12之上挤出的柱形掩模柱(掩模材料)14a被形成在衬底上。
接着，如图2B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜15形成在掩模柱14a的周围中，即除了掩模柱14a之外的衬底的整个表面上。与层间绝缘薄膜12相似，层间绝缘薄膜15可以通过使用诸如旋涂，或者通过对液体绝缘材料进行热处理的方法涂敷液体绝缘材料。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱14a的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱14a上执行斥液处理是有利的。掩模柱14a的斥液处理可以通过利用大气压等离子体分解包含诸如四氟化碳而执行以产生活性氟单原子或者离子，并将掩模柱14a暴露给活性氟。如果掩模柱14a通过包含氟的斥液光抗蚀剂形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图2C中所示，掩模柱14a使用脱模机等移除。结果，引向布线层11的开口H3形成在层间绝缘薄膜12和15中的开口H2形成位置中。
接着，如图2D中所示，与布线层11相连通的布线层16通过开口H3被形成在层间绝缘薄膜15上。在此步骤中，与上述布线层13的形成步骤相似，首先，使用定量排放装置，包含有有机金属复合物作为主材料的液体接触形成材料被供给到开口H3中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞16a形成在开口H3中。此时，为了可靠地在开口H3内填充液体材料，使用诸如紫外线辐射的方法来预先形成亲液的开口是有利的。
接着，液体排放薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜15，斥液薄膜的图案通过掩模曝光形成以形成布线形成区域。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到布线形成区域中，并进行热处理以形成布线层16。此后，剩余的斥液薄膜分解并通过将紫外线辐射到整个衬底上而分解并移除。连接塞16a可以在形成布线层16的同时形成。
在本实施例中，此时，在形成层间绝缘薄膜之前所形成的掩模柱在形成层间绝缘薄膜之后被剥离，这样由此产生的孔作为接触孔。因此，衬底没有受到损坏，这与形成层间绝缘薄膜之后通过干蚀刻打开层间绝缘薄膜的传统方法不同。尤其是，在本方法中，即使将被连接的层之间的间隙增加，也可以通过简单地改变掩模材料的高度(薄膜厚度)而处理。因此，诸如由于传统方法中长时间的蚀刻而导致的衬底的损坏就不会发生。
在本实施例中，示出了开口H1通过蚀刻而形成的示例；但是，与开口H3相似也可能通过形成/移除掩模材料而形成此开口。但是，在层间的间隙较小时(即安置在层之间的层间绝缘薄膜层的数目较小)，则即使它们之间的接触孔通过干蚀刻形成，由于较短的蚀刻时间和更小的过蚀刻量，衬底也不会受到很大的损坏。因此，即使在靠近布线层11的层间绝缘薄膜层通过蚀刻打开，其它的层间绝缘薄膜通过形成/移除与本发明相似的掩模材料而打开，本发明的主要目标、即增加布线之间的连接可靠性的目标就可以充分实现。此外，当形成层间绝缘薄膜时，掩模材料的存在对于控制层间绝缘薄膜的薄膜质量、层间绝缘薄膜和下层薄膜之间的界面状态是一个问题。在这种情况下，在形成层间绝缘薄膜之后形成开口是有利的。
(第二实施例)
下面将参照图3A-5B说明根据本发明的第二实施例的多层互连结构的方法。图3A-5B显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此实施例中，说明的内容涉及形成多层互连结构的方法，第一层和第三层变为导电，第一层和第二层变为导电，以及第二和第三层变为导电。
在本实施例中，首先如图3A所示，布线层21使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的衬底10的表面上。在布线层21上，掩模柱(掩模材料)22形成在用于形成开口H4和H5的位置中，下面将说明。掩模柱22通过可选地涂敷诸如抗蚀剂等的液体有机材料并使用定量排放装置固化而形成。此时，掩模柱22的薄膜厚度(高度)被假设为与下面将说明的层间绝缘薄膜23相同或者更大。结果，可以防止掩模柱22被掩埋到层间绝缘薄膜23中。在此步骤中，为了防止液滴材料通过用于形成开口的位置过度扩散到周围区域，在滴液之前，预先对布线层21中的形成开口H4和H5的位置的周围区域执行斥液处理是有利的。斥液处理可以通过在布线层上形成诸如氟树脂而执行。
接着，如图3B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜23形成在掩模柱22的周围区域中，即除了掩模柱22之外的衬底的整个表面上。层间绝缘薄膜23可以通过在衬底的整个表面上使用诸如旋涂和热处理液体绝缘材料的方法而涂敷诸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料来形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱22的顶部，在涂敷液体绝缘材料之前在掩模柱22上执行斥液处理是有利的。如果掩模柱22通过包含氟的斥液光致抗蚀剂而形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图3C中所示，掩模柱22通过使用脱模机等移除。因此，引向布线层21的开口H4和H5形成在层间绝缘薄膜23中。
接着，如图4A中所示，与布线层21相连通的布线层24通过开口H4形成在层间绝缘薄膜23上。在此步骤中，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞24a形成在开口H4中，此时，为了可靠地将液体材料填充到开口H4内，预先在开口内执行亲液处理是有利的。
接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜23，并通过掩模曝光在斥液薄膜中形成用于布线的沟槽。然后，包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟中并进行热处理以形成布线层24。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞可以在形成布线层13的同时形成。
接着，如图4B中所示，使用旋涂等，抗蚀剂25即光敏树脂形成在整个衬底上以覆盖布线层24和层间绝缘薄膜23。此时，安置在层间绝缘薄膜23上的抗蚀剂的薄膜厚度被认为与下面将说明的层间绝缘薄膜的厚度相同或者更大。结果，可以防止掩模柱25(下面将说明)被掩埋到层间绝缘薄膜26中。
接着，如图4C中所示，抗蚀剂25被曝光并显影以让抗蚀剂只留在形成开口H4和H5的位置中。结果，柱状的掩模柱25a形成在布线层24的形成位置中，覆盖开口H5的内部并在层间绝缘薄膜23上伸出的柱状的掩模柱25b被形成在衬底上的开口H5的形成位置中。
接着，如图4D中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜26形成在掩模柱25a和25b的周围，即除了掩模柱25a和25b之外的整个衬底表面上。与层间绝缘薄膜23相似，层间绝缘薄膜26可以通过使用诸如旋涂以及通过热处理液体绝缘材料的方法涂敷液体绝缘材料而形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱25a、25b的顶部，在涂敷液体绝缘材料之前在掩模柱25a、25b上预先执行斥液处理是有利的。如果掩模柱25a、25b通过包含氟的斥液光致蚀刻剂形成，这样斥液处理就是不必要的了。
接着，如图5A中所示，掩模柱25a、25b使用脱模机等移除。因此，引至布线层24的开口H6形成在层间绝缘薄膜26的开口H4的形成位置中。另一方面，引至布线层21的开口H7形成在层间绝缘薄膜23和26的开口H5中的形成位置中。
接着，如图5B中所示，与布线层24相连通的布线层27通过开口H6形成在层间绝缘薄膜26上，与布线层21相连通的布线层28通过开口H7形成在层间绝缘薄膜26之上。在此步骤中，与上述布线层24形成步骤相似，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H6中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞27a被形成在开口H3中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜26，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层27。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H7中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞28a被形成在开口H7中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜26，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层28。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞27a和28a可以在形成布线层27和28的同时形成。此外，布线层27或者28之一可以被首先形成。
这样，在本发明中，布线层之间的接触孔可以不使用干蚀刻而形成，这样可以增加布线的连接可靠性。
(第三实施例)
接着将参照图6A-8B说明根据本发明的第三实施例的形成多层布线板的制造方法。图6A-7C显示了本发明在衬底上层压三层布线层的步骤的示例。在此实施例中，说明的内容涉及形成多层互连结构的方法，第一层和第三层变得导电，第一层和第二层变得导电。
在本实施例中，首先如图6A所示，布线层31使用公知方法被形成在玻璃或者塑料制造的衬底30的表面上。在布线层31上，掩模柱(掩模材料)32形成在用于形成开口H8的位置中，下面将说明。掩模柱32通过可选地涂敷诸如抗蚀剂等的液体有机材料并使用定量排放装置固化而形成。此时，掩模柱32的薄膜厚度(高度)被假设为与下面将说明的层间绝缘薄膜33相同或者更大。结果，可以防止掩模柱32被掩埋到层间绝缘薄膜33中。在此步骤中，为了防止液滴材料通过用于形成开口的位置过度扩散到周围区域，在滴液之前，预先对布线层31中的形成开口H8的位置的周围区域执行斥液处理是有利的。斥液处理可以通过在布线层上形成诸如氟树脂而执行。
接着，如图6B中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜33形成在掩模柱32的周围区域中，即除了掩模柱32之外的衬底的整个表面上。层间绝缘薄膜33可以通过在衬底的整个表面上使用诸如旋涂和热处理液体绝缘材料的方法而涂敷诸如SOG、聚硅氨烷、聚酰亚胺、低K值材料来形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱32的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱32上执行斥液处理是有利的。如果掩模柱32通过包含氟的斥液光致抗蚀剂而形成，这样的斥液处理是不必要的。
接着，如图6C中所示，布线层34被形成在层间绝缘薄膜33上。在此步骤中，斥液薄膜形成以覆盖层间绝缘薄膜33，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层34。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，掩模柱32通过使用脱模机等移除。因此，引向布线层31的开口H8形成在层间绝缘薄膜33中。形成布线层34的步骤或者移除掩模柱32的步骤可以首先执行。
接着，如图7A中所示，使用旋涂等，抗蚀剂35即光敏树脂形成在整个衬底上以覆盖布线层34和层间绝缘薄膜33。此时，安置在层间绝缘薄膜33上的抗蚀剂的薄膜厚度被认为与下面将说明的层间绝缘薄膜36的厚度相同或者更大。结果，可以防止以后说明的掩模柱35(下面将说明)被掩埋到层间绝缘薄膜36中。
接着，如图7B中所示，抗蚀剂35被曝光并显影以让抗蚀剂只留在形成开口H8的位置中。结果，柱状的掩模柱35a形成在布线层34的形成位置中，覆盖开口H8的内部并在层间绝缘薄膜33上伸出的柱状的掩模柱35b被形成在衬底上的开口H8的形成位置中。
接着，如图7C中所示，由氧化硅等制造的层间绝缘薄膜36形成在掩模柱35a和35b的周围，即除了掩模柱35a和35b之外的整个衬底表面上。与层间绝缘薄膜33相似，层间绝缘薄膜36可以通过使用诸如旋涂以及通过热处理液体绝缘材料的方法涂敷液体绝缘材料而形成。此时，为了防止液体绝缘材料粘附到掩模柱35a、35b的顶部，在施加液体绝缘材料之前在掩模柱35a、35b上预先执行斥液处理是有利的。如果掩模柱35a、35b通过包含氟的斥液光致蚀刻剂形成，这样斥液处理就是不必要的了。
接着，如图8A中所示，掩模柱35a、35b使用脱模机等移除。因此，引至布线层34的开口H9形成在层间绝缘薄膜36的开口H9的形成位置中。另一方面，引至布线层31的开口H8形成在层间绝缘薄膜33和36的开口H8中的形成位置中。
接着，如图8B中所示，与布线层34相连通的布线层37通过开口H9形成在层间绝缘薄膜36上，与布线层31相连通的布线层38通过开口H10形成在层间绝缘薄膜36之上。在此步骤中，首先，使用定量排放装置，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H9中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞37a被形成在开口H9中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜36，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层37。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。
接着，包含有机金属复合物作为主要材料的液体接触形成材料被供给到开口H10中，此液体接触形成材料被烘焙并固化，这样连接塞38a被形成在开口H10中。接着，斥液薄膜被形成以覆盖层间绝缘薄膜36，用于布线的沟槽通过掩模曝光形成在斥液薄膜中。然后包含有机金属复合物作为主要材料的液体布线材料被供给到沟槽中并进行热处理以形成布线层38。此后，剩余的斥液薄膜通过在整个衬底上辐射紫外线而分解并移除。连接塞37a和38a可以在形成布线层37和38的同时形成。此外，布线层37或者38之一可以被首先形成。
这样，在本发明中，布线层之间的开口可以不使用干蚀刻而形成，这样可以增加布线的连接可靠性。
本发明不限于上述实施例，在不背离本发明权利要求要旨的情况下可以对其进行不同的修改。
例如，在上述实施例中，解释了通过层间绝缘薄膜层压三层布线层的多层互连结构的方法。但是，相似的方法也可以用在形成具有四层或者更多层的多层互连结构中。在这样的多层互连结构中，随着将被连接的布线层之间布置的布线层的数目的增加，本发明的效果增加。
此外，在前述实施例中，掩模柱通过液体排放方法和旋涂形成。但是，可以自由选择任何方法。例如，掩模柱14a和掩模柱25a、25b可以通过液滴排放方法形成。但是，使用液滴排放方法难于形成具有较高纵横比的柱状结构。因此，优选地根据将被形成的接触孔的深度来选择涂敷方法。特别是，在衬底的整个表面上形成光敏树脂，然后在将被形成的接触孔的深度较浅时(例如：在由开口穿透的只具有一层层间绝缘薄膜的情况下)，可以使用液滴排放装置，在将被形成的接触孔较深(例如：在由开口穿透的具有多层层间绝缘薄膜的情况下)，可以使用旋涂方法等。当使用液滴排放方法时，将被排放的液体有机材料不限于光敏树脂，并可以是诸如polymide溶液。