形成开口于一高分子型介电层 中的方法及其结构 本发明涉及半导体元件制造方法，特别是涉及一种针对高分子型介电层而形成一镶嵌开口的方法。
现有制造双重金属镶嵌的技术，是一种介层窗和金属导线同时形成的技术。在基底结构上先形成一层介电层，并将其平坦化后，再依照所需的金属导线的图案以及介层窗开口的位置，蚀刻介电层，以形成一水平沟渠和一垂直介层窗开口。然后，在基底结构上沉积一层导电层，使其填满水平沟渠与垂直介层窗开口，最后，以化学机械研磨法(Chemical-MechanicalPolishing；CMP)将多余的导电层移除后，同时形成金属导线与介层插塞(Via)，此即为一种双重金属镶嵌的制造工艺。
上述传统的介电层材料，例如以氧化硅而言，其介电常数一般都约在4以上。氧化硅的介电层材料于一般尺寸为0.25微米的制造工艺，是很适用的材料。当半导体集成电路元件的制造，面临尺寸达到0.13微米以下的时代时，需求高传导速度的逻辑元件制造工艺，高介电常数的介电材料已不适用。取代的是以低介电常数的介电材料，进行金属镶嵌的制造工艺。此处，低介电常数是针对介电常数小于4地材料而言。
图1A与图1B绘示一传统形成开口于一介电层上的方法。
在图1A中，一导电结构层102已形成于一基底100上。接着形成一介电层104，例如氧化硅介电层，于基底100上且覆盖导电结构层102。
在图1B中，一硬掩模层106形成于介电层104之上。利用一般光刻技术，硬掩模层106及介电层104被定义，以形成一双镶嵌开口108或一导线沟渠(line trench)110。双镶嵌开口108是包括下部分的介层开口(viaopening)，及上部分的导线沟渠。介层开口是用以连接下一层的导电结构层，而导线沟渠用以填入导电材料，形成内连线(interconnect)的导线部分。
双镶嵌开口108的开口结构，适合在元件集成度增加时的设计。但是若元件集成度增加时，高介电常数的介电材质，也跟着产生内连线结构的寄生电容，使得产品仍有缺陷。虽然传统的介电材质中，有一些具有低介电常数，例如高分子型(polymer-based)的介电材料，但是因其硬度太低，不足以支撑内连线结构，无法有效地取代高介电常数的介电材料。因此高分子型的介电材料其应用性也有一些限制，不能广泛应用于高积集度的产品中，例如小于0.13微米的制造工艺中。
有鉴于此，本发明提供一种形成一开口于一高分子型介电层中的方法。在本发明的方法中，高分子型介电层可以被有效地硬化，以确保内连线结构可以被高分子型介电层支撑。本发明特别利用热处理以先均匀硬化高分子型介电层。于形成开口后又进行一局部硬化制造工艺，将被开口暴露的高分子型介电层的开口表面，再次硬化。如此可确保内连线结构。
本发明提供一种形成一开口于一高分子型介电层中的方法。本发明的方法包括提供一基底，此基底上已形成有一导电结构层，一高分子型介电层。进行一热制造工艺以均匀硬化此高分子型介电层。形成一掩模层于高分子型介电层上。定义掩模层及高分子型介电层以形成一开口，其中开口暴露出此高分子型介电层的一表面。进行一局部硬化制造工艺，将高分子型介电层被开口暴露的表面局部硬化。
其中局部硬化制造工艺，包括利用高能量光，电子束或离子束的至少一照射源，进行局部硬化。而照射源入射于基底的方向，可以包括垂直或斜角入射，同时基底也可旋转。
本发明提供一种于高分子型介电层中的一开口结构，该开口结构形成于一基底上。一热硬化高分子型介电层覆盖于该基底上，其中该热硬化高分子型介电层具有一开口，暴露出该热硬化高分子型介电层的一开口表面。一掩模层覆盖于该热硬化高分子型介电层，在该开口之外的表面。一照射硬化高分子型介电层，于暴露的该热硬化高分子型介电层的该开口表面之上。
本发明包括一均匀热硬化高分子型介电层为介电层主体，而被开口暴露的热硬化高分子型介电层又有一经局部硬化的表面支撑。高分子型介电层的硬度，可有效支撑内连线结构。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中：
图1A-1B绘示一传统形成开口于一介电层上的方法；以及
图2A-2E绘示依照本发明，一种形成一开口于一高分子型介电层中的万法。
附图标号说明：
100，200 基底
102，202 导电结构层
104 高介电常数介电层
106，206 掩模层
108，208 双镶嵌结构开口
110，210 线沟渠(line trench)
204，204′ 高分子型介电层
212，214，216，218 照射光源
220 基底旋转机制实施例
本发明主要是以高分子型(polymer-based)的介电材料，取代传统高介电常数的介电材料。然而，高分子型的介电材料的硬度不大，必须经一热硬化处理，先均匀硬化高分子型介电材料。再用足够高能量的光，电子束或离子束，局部再硬化被开口暴露的高分子型介电层表面。
高分子型的介电材料一般可由热处理而硬化。热处理硬化可以使高分子型的介电材料均匀硬化，其可使用炉管或加热板的方式进行。高分子型的介电材料经热硬化后即可进行定义以形成所需的开口，但是其硬度仍可能不足以支撑内连线结构，局部再硬化可确保内连线结构的机械强度。以下以较详细的例子作为说明。
图2A-2E绘示依照本发明，一种形成一开口于一高分子型介电层中的方法。在图2A中，有一基底200。基底200可以有已形成的元件(未示于图)的硅基底。也可以例如是形成有一导电结构层202，例如内连线(interconnect)结构层于其上的基底。接着形成一高分子型(polymer-based)介电层204，形成于基底200上且覆盖导电结构层202。高分子型介电层204形成之后，其硬度还没达到可应用的程度。因此先进行一热处理，藉由例如炉管或加热板，先将高分子型介电层204均匀硬化。
高分子型介电层204也可经由足够能量的光源，例如紫外光或是激光照射而硬化，另外也可利用电子束或离子束照射而硬化。但是光、电子束或离子束照射硬化，因材料吸收特性，不易达到均匀硬化的目的，造成材料表层及内部的硬化程度有差别，因此只能达到局部硬化的功效。对整个高分子型介电层204而言，上述照射硬化并不适用。本发明特别以结合热均匀硬化及照射局部硬化，有效达到硬化效果，详细描述于后。
在图2B中，当高分子型介电层204经热均匀硬化后，已有相当程度可进行微影蚀刻，以定义出设计的开口。介电层开口一般包括，接触窗(contactopening)，介层窗(via opening)，连线沟渠(line trench)，或双镶嵌结构开口(dualdamascene opening)，随实际需要可形成于高分子型介电层204之中。图2B中以双镶嵌结构开口208与连线沟渠210为例，形成于高分子型介电层204之中。双镶嵌结构开口208的下部分为一介层窗或一接触窗，暴露出下层的导线结构层202。另外，一掩模层206也可配合使用，用以形成开口。这些定义形成开口的光刻技术，为本领域的技术人员所熟知的，不再详述。而定义形成开口的光刻技术也与本发明硬化高分子型介电层204的技术无直接关系。本发明相容于任何开口的定义。
高分子型介电层204虽然已经由热处理均匀硬化，为了更确保开口的强度，本发明继续利用局部硬化技术，强化开口周边的高分子型介电层204表面。在图2C中，一照射源214以约垂直于基底200的方向入射。此时，被开口208，210暴露的高分子型介电层204表面，因照射源214照射，高分子型介电层204的开口表面被硬化成一照射硬化层212，此时高分子型介电层204没有被照射硬化的部分以204′表示。
上述照射光源，可以是一高能量光源，例如紫外光或激光，具有足够能量使高分子型介电材料吸收，以局部硬化高分子型介电材料的表层。另外，照射光源也可以包括电子或离子束。
另外，图2C中的照射源214的安排，也不是唯一的方法。图2D中，采用至少二照射源216，分别以个别的一斜角入射于基底200。图2D中仅以二照射源216为例，以一斜角入射。图2E中，除了照射源也可配合基底200的旋转而实现。例如使用一单一照射源218，以一斜角入射。此时可以一旋转机制220，旋转基底200。如此也可达到照射效果。
本发明的方法，一般而言可应用到以高分子型介电材料的开口形成，特别是金属双镶嵌结构的制造工艺中。
本发明以低介电常数的高分子型介电材料作为介电层，可有效降低内连线结构的寄生电容。
本发明，利用热处理，先均匀硬化高分子型介电材料的主体，再以照射方式，局部硬化高分子型介电层，被暴露的表面。
本发明采用的照射源，可以包括一单一照射源，或多个照射源。照射源可以一垂直方式入射于基底，或个别以一角度，入射于基底。
本发明的基底，于进行局部硬化时，也可配合照射源，进行旋转。
综上所述，虽然本发明已结合一优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求范围所界定者为准。