專利名稱：利用壓印光刻和直接寫入技術(shù)制造器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種制造方法，具體的說涉及一種利用壓印光刻 技術(shù)和直接寫入技術(shù)的制造方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)光刻技術(shù)當(dāng)前用于制造大多數(shù)微電子器件。但是，人們相信 這些方法在分辨率方面達到了極限。亞微尺度光刻已經(jīng)成為微電子工 業(yè)中的關(guān)鍵工藝。亞微尺度光刻使得制造商可以滿足在芯片上更小且
更密集的電子電路的需求。預(yù)計微電子工業(yè)將追求小到大約50nm或 更小的結(jié)構(gòu)。此外，在光電子和磁存儲等領(lǐng)域新出現(xiàn)納米尺度光刻的 應(yīng)用。例如，每平方英寸兆兆位數(shù)量級的光子晶體和高密度構(gòu)圖的磁 存儲器可能需要亞100納米尺度的光刻。
為了制造亞50nm的結(jié)構(gòu)，光學(xué)光刻技術(shù)可能需要使用非常短的 光波長(例如大約13.2nm)。在這些短波長下，很多普通的材料不 是光透明的，因此成像系統(tǒng)通常不得不利用復(fù)雜的反射光學(xué)器件來構(gòu) 造。此外，獲得在這些波長下具有足夠輸出強度的光源是很難的。這 樣的系統(tǒng)導(dǎo)致極度復(fù)雜的設(shè)備和工藝，它們可能異常昂貴。在本領(lǐng)域 中，人們還相信高分辨率的電子束光刻技術(shù)盡管非常精確，但是對于 高容量商業(yè)應(yīng)用來說太慢，因此不能使用。
幾種壓印光刻技術(shù)已經(jīng)被證明是對高分辨率構(gòu)圖的傳統(tǒng)光刻術(shù)的 低成本、高容量制造的替代品。壓印光刻技術(shù)的相似之處在于它們使 用包含拓樸的模板(例如壓印模具)來在襯底上的膜中復(fù)制表面起伏 (relief)。不幸的是，這些模板可能制造起來很昂貴，并有隨著廣泛使 用而降低質(zhì)量的趨勢。
因此，本領(lǐng)域需要的是一種利用不會經(jīng)歷上述缺陷的壓印光刻來制造器件的方法,

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種制造方法以及制 造集成電路的方法。該制造方法中，除其它步驟外，可以包括利用壓 印光刻在襯底上形成一個或多個第一類型的器件，而且利用直接寫入 技術(shù)在襯底上形成一個或多個第二類型的器件。
在替換實施例中，本發(fā)明提供一種制造集成電路的方法。該制造 集成電路的方法沒有限制地可以包括使用壓印光刻在襯底上形成納米 尺度的器件，在該納米尺度的器件上形成電介質(zhì)層，以及利用直接寫
入技術(shù)在電介質(zhì)層上或者在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電特征(feature)，該 導(dǎo)電特征至少與納米尺度的器件的一部分接觸。
上面勾畫出本發(fā)明的優(yōu)選和替換特征，從而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以更好地理解下面對本發(fā)明的詳細描述。形成本發(fā)明主題的本發(fā)明的 其它特征將在下面描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，他們可以很容
相同目的的其它結(jié)構(gòu)的;礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還i當(dāng)認識到r這些等 價結(jié)構(gòu)并不脫離本發(fā)明的精神和范圍。


為了更完整地理解本發(fā)明，下面參照結(jié)合附圖的以下描述，其
中
圖1示出按照本發(fā)明的原理制造器件的方法的流程圖2-7示出展示在另一個實施例中如何可以根據(jù)本發(fā)明的原理
制造器件的平面圖8示出組合了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的一個或多個有源器件和導(dǎo)
電特征的集成電路(IC)的截面圖。
具體實施例方式
6本發(fā)明至少部分基于壓印光刻的現(xiàn)有技術(shù)需要面積非常小的模具 來進行壓印的認識，該小面積模具重復(fù)用于壓印較大的器件?；谠?認識，本發(fā)明還確認在執(zhí)行壓印光刻時對壓印模具的過度使用可能導(dǎo) 致該壓印模具隨著時間降低質(zhì)量，并因此需要更換。由于壓印模具本 身和/或維修這種模具的成本，目前需要減少其使用。
有了這種認識之后，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)如果壓印光刻工藝只用于制造需 要可使用壓印光刻工藝達到的高分辨率構(gòu)圖的特征，則壓印光刻的使 用以及由此壓印模具的使用可以顯著減少。由此，壓印光刻可用于制 造這些需要高分辨率的特征，更低分辨率的工藝可用于制造需要低分 辨率的特征。因此，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)壓印光刻可用于制造第一類型的器件 (例如納米尺度的器件)，直接寫入技術(shù)可用于制造第二類型的器件 (例如微米尺度的器件)。只要減少壓印光刻工藝的使用，產(chǎn)生新模 具和/或維修舊模具的需要就會大大減少。
轉(zhuǎn)向圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造器件的方法的流程圖
100。圖1的流程圖100從開始步驟110開始。在步驟120，可以獲 得要壓印的襯底。該襯底可以是位于微電子、光電子、納米技術(shù)或其 它類似器件中的任何層，包括位于晶片級(level)的層或者位于晶片級 之上或之下的層。例如，襯底可以是半導(dǎo)體襯底、電介質(zhì)襯底、光學(xué) 襯底、納米技術(shù)襯底等，包括剛性或柔性襯底，而且仍屬于本發(fā)明的 范圍。
在步驟120獲得襯底之后，可以利用壓印光刻，例如利用步驟 130至160，在襯底上方形成第一類型的一個或多個器件。例如，在 步驟130中，可以在襯底的表面上施加抗蝕劑。在一個實施例中，該 抗蝕劑可以是低粘性的含硅的單體。但是，壓印光刻領(lǐng)域的技術(shù)人員 理解，其它類型的材料也可以用作抗蝕劑。
此后，可以使透明的壓印模具與抗蝕劑接觸。該透明的壓印模 具，例如包括被脫模(release)層覆蓋的熔融硅石表面等等，可以被輕 輕地壓入抗蝕劑薄層中。因此，抗蝕劑應(yīng)當(dāng)基本上一如果不是完全的 話一填滿在壓印模具中產(chǎn)生的圖案。
7然后在步驟140，透明的壓印模具和其中的抗蝕劑可以受到紫外 線(UV)光源的照射。例如，透明的壓印模具和抗蝕劑可以暴露在 毯式(blanket)UV光源下，該UV光源聚合和硬化抗蝕劑。壓印光刻 領(lǐng)域的技術(shù)人員也明白聚合和硬化抗蝕劑所需要的條件。
在聚合了抗蝕劑之后，在步驟150中，可以使壓印模具與襯底分 離，從而在抗蝕劑中留下壓印模具的復(fù)制品。在優(yōu)選實施例中，壓印 模具與襯底的分離留下壓印模具的精確復(fù)制。由此，在將壓印模具與 襯底分離時，圖案(例如電路圖案)就留在還留在襯底上的抗蝕劑 中。上面簡要描述的脫模層有助于壓印模具與襯底的脫離。在將壓印 模具從襯底去除之后，可以使用短蝕刻如短的卣素蝕刻來去掉未移位 的已固化抗蝕劑。
然后在步驟160，在去掉壓印模具之后剩下的抗蝕劑可用于蝕 刻、沉積或形成在襯底上的一個或多個第一類型的器件。例如，根據(jù) 制造商的要求，剩下的形成了圖案的抗蝕劑可用于形成一個或多個的 有源器件，具體的說，用于在襯底上形成一個或多個納米尺度的有源 器件。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，壓印光刻(如上面討論的)具有優(yōu)于傳 統(tǒng)光學(xué)光刻和EUV光刻的幾個重要優(yōu)點。經(jīng)典光刻分辨率公式中的 參數(shù)(kl， NA和lambda)對壓印光刻不相關(guān)，因為該技術(shù)不使用 縮影透鏡。對壓印光刻的研究顯示，分辨率只受模板的圖案分辨率的 限制，它是模板制造工藝的分辨率的直接函數(shù)。
在步驟160中在襯底上形成一個或多個第一類型器件之后，可以 例如用步驟170至180在襯底上形成一個或多個第二類型器件。在圖 1的流程圖100中，步驟170包括例如在步驟160形成的一個或多個 第一類型器件上形成材料層，如電介質(zhì)層。該材料層、包括該材料層 可以含有的材料、其厚度以及其它與該材料層或其制造有關(guān)的任何特 性可以極大地改變，同時包含在本發(fā)明的范圍中。因此，此時不需要 描述進一步的細節(jié)。
然后在步驟180，可以在材料層中、在該材料層上或在該材料層
8上方直接寫入一個或多個第二類型的特征。例如，任何直接寫入技術(shù) 都可以用于形成一個或多個第二類型的特征(例如導(dǎo)電特征)。利用 電子束或激光束等等的直接寫入技術(shù)可用于形成該導(dǎo)電特征。此外， 直接寫入技術(shù)可以在寫入工藝期間使用光柵或向量掃描工藝。另外， 可以使用多束直接寫入工藝。類似地，還可以使用包括由通過透鏡系
統(tǒng)將照明光反射到靶上的微型機電系統(tǒng)(MEMS)鏡裝置控制的圖 案轉(zhuǎn)移的無掩模光刻技術(shù)。直接寫入技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解很多不 同的工藝都可以用于在材料層中、在該材料層上或在該材料層上方直 接寫入一個或多個第二類型的特征。在該制造階段，該工藝可以返回 前一步驟，因此重復(fù)一個或多個這樣的步驟，或者備選地在步驟190 時停止。
參照步驟130至160所述的使用壓印光刻形成一個或多個第一類 型器件的工藝只是壓印光刻的一個實施例。類似地，參照步驟170至 180描述的用于形成一個或多個第二類型器件的直接寫入技術(shù)只是可 能使用的直接寫入技術(shù)的一個實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解其它壓印 光刻工藝和直接寫入工藝也可以分別用于形成一個或多個第一類型器 件和第二類型器件。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限于任何具體的壓印光刻工 藝或直接寫入工藝。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2至圖7，通過簡要參照圖1示出在另一個實施例中 如何可以根據(jù)本發(fā)明的原理制造器件200的平面圖。圖2示出襯底 210的平面圖，如可能在步驟120獲得的襯底。如上所述，襯底210 可以是位于微電子、光電子、納米技術(shù)或其它類似器件中的任何層， 包括位于晶片級的層或者位于晶片級之上或之下的層等。
對齊標記220可選地位于襯底210上或其中的已知位置處。在圖 2的實施例中示出的對齊標記220是用于將隨后形成的特征定位在襯 底210上或其中的精準位置處的全局對齊標記。在所示實施例中，襯 底210包括3個對齊標記。但是，對齊領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，可以使 用任何數(shù)量的全局對齊標記，而且仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個實施 例中，可以用全場(full-field)掩模操作來放下(put down)—些包含對齊標記220的初始層。但是，其它方法也可以用于它們的制造。
轉(zhuǎn)向圖3,示出在襯底210上形成一個或多個第一類型器件之后 的圖2的器件200。例如，(上面討論的)步驟130至160可用于在 襯底210上形成一個或多個器件。由于這些步驟已經(jīng)討論過，因此不 再贅述。
在圖3的示例性實施例中，重復(fù)在步驟130至160中示出的工藝 以提供在襯底210上的多個不同區(qū)域320，多個不同區(qū)域320中的每 一個都具有一個或多個第一類型的器件。例如，在圖3中，步驟130 至160被重復(fù)16次，從而形成16個不同的區(qū)域320。該步驟和重復(fù) 工藝通常是用于形成一個或多個第一類型器件的模具310場尺寸 (field size)的限制的函數(shù)。如所期望的，可以用對齊標記220來定位 不同的區(qū)域320。
在圖3中也示出，每個不同的區(qū)域320優(yōu)選具有局部對齊標記 330。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該局部對齊標記330允許隨后形成 的特征相對于不同的區(qū)域320精確地定位，具體的iJL相對于位于該區(qū) 域中的一個或多個器件定位。這對參照圖3描述的步驟和重復(fù)工藝特 別有利，因為不同區(qū)域的定位相對于對齊標記220可能非常不同。
參照圖4，示出在襯底210上，具體的說是在一個或多個第一類 型的器件上形成電介質(zhì)層410之后的圖3的器件200。電介質(zhì)層410 可以類似于在上述步驟170中形成的材料層。因此，電介質(zhì)層410、 其包括的材料、其厚度和任何其它與其本身或與其制造有關(guān)的特性都 可能變化，而仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在所示的實施例中，電介質(zhì)層 410是層間電介質(zhì)層材料。
轉(zhuǎn)向圖5，示出在電介質(zhì)層410上形成抗蝕劑層510之后圖4的 器件200。在給出的實施例中，抗蝕劑層510毯式沉積在電介質(zhì)層 410上。抗蝕劑層510可以是任何公知的與直接寫入系統(tǒng)一起使用的 抗蝕劑層。因此，直接寫入領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解與抗蝕劑層510關(guān) 聯(lián)的細節(jié)。
轉(zhuǎn)向圖6,示出在對抗蝕劑層510進行了直接寫入技術(shù)之后圖5的器件200。例如，在該實施例中，抗蝕劑層510將受到配置為改變 抗蝕劑層510的部分的材料特性的電子束的照射。此后，可以顯影 (develop)暴露于直接寫入信號的毯式抗蝕劑層510。在該實施例中， 毯式抗蝕劑層510的顯影在抗蝕劑510中留下開口 610。在該實施例 中，抗蝕劑中的開口 610對應(yīng)于一個或多個第二類型的器件，如一個 或多個導(dǎo)電特征。但是應(yīng)當(dāng)注意，其它直接寫入技術(shù)也可以用于形成 開口610。因此，本發(fā)明不限于參照圖6描述的直接寫入技術(shù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，直接寫入技術(shù)可以，并且很可能，具有檢 測局部對齊標記330的能力。因此，直接寫入技術(shù)應(yīng)當(dāng)能夠在寫入期 間基于這些局部對齊標記330來進行局部對齊調(diào)整。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以理解，這是該工藝的很有利的特性，因為壓印光刻步驟可以引 入一些局部對齊的問題，然后這些問題可以通過直接寫入技術(shù)解決。
轉(zhuǎn)向圖7，示出在已構(gòu)圖的抗蝕劑層510上和開口 610內(nèi)形成毯 式金屬化層之后圖6的器件200。然后可以去除其上具有金屬化層的 已構(gòu)圖的抗蝕劑層510，最終產(chǎn)生導(dǎo)電特征710。如前所示，導(dǎo)電特 征710對應(yīng)于利用直接寫入技術(shù)在抗蝕劑層510中形成的開口 610。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，導(dǎo)電特征710可以是跡線(trace)、互連 或者跡線和互連的組合，而且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。參照圖5至圖7 所述的工藝有一些類似于參照步驟180描述的工藝。
在本發(fā)明的替換實施例中，導(dǎo)電特征710可以利用熱解工藝形 成。例如在一個實施例中，可以在激光啄光之前將選擇性地吸收激光 波長的有機染料添加到金屬有機化學(xué)物溶液中，從而加強激光在隨后 膝光于激光的金屬有機化學(xué)物膜區(qū)域上的吸收。在曝光區(qū)域上增加光 吸收導(dǎo)致被啄光金屬至少部分熱解。使用溶劑沖洗顯影金屬有機化學(xué) 物膜的沒有受到激光熱解的區(qū)域。隨后該金屬的完全熱解和快速熱退 火可以產(chǎn)生導(dǎo)電的互連線。涉及熱解的更為詳細的信息可以在美國專 利4916115、 4952556和5164565中找到，在此通過引用而將它們都 全文合并于此。
參照圖1的流程圖IOO描述的工藝，或者參照圖2至圖7描述的
ii工藝，都具有優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的很多好處。首先，該工藝為需要用壓印 光刻可能實現(xiàn)的高分辨率的特征獲得壓印光刻的全部優(yōu)點，同時又不 會遇到擴大使用壓印光刻工藝的壓印模具所帶來的問題。其次，該工 藝還利用直接寫入技術(shù)以價廉的方式實現(xiàn)高分辨率特征的互連。
本發(fā)明的工藝還具有更快的全面生產(chǎn)間隔，因為不需要為傳統(tǒng)光 學(xué)光刻步驟獲得光掩模。時間間隔的改善在用于新產(chǎn)品的最初原型制 造時意義重大，由此改善新產(chǎn)品引入的時間間隔。此外，在器件的總
數(shù)很小的適當(dāng)?shù)?niche)、特定于應(yīng)用的器件的情況下，可以實現(xiàn)成本 的節(jié)省。在這種情況下，可以避免用于金屬化層的光掩模的成本。
最后轉(zhuǎn)向圖8，示出組合了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的一個或多個有 源器件810和導(dǎo)電特征820的集成電路(IC) 800的截面圖。IC 800 可以包括諸如用于形成CMOS器件的晶體管，BiCMOS器件、雙極 器件以及電容器或其它類型器件的器件。IC 800還可以包括無源器 件，如電感器或電阻器，或者還可以包括光學(xué)器件、光電子器件或納 米技術(shù)器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉這些不同類型的器件以及它們的 制造，尤其是，這些器件可以，并將經(jīng)常，包括納米尺度的器件。在 圖8所示的具體實施例中，導(dǎo)電特征820位于電介質(zhì)層830內(nèi)部。導(dǎo) 電特征820與有源器件810接觸，由此形成可運行的集成電路800。
盡管詳細描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離 本發(fā)明最廣泛形式的精神和范圍的情況下，可以進行各種改變、替換 和變更。
權(quán)利要求
1. 一種制造方法，包括利用壓印光刻在襯底上形成一個或多個第一類型的器件，以及利用直接寫入技術(shù)在所述襯底上形成一個或多個第二類型的器件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個第一類型的器 件是一個或多個有源器件，并且所述一個或多個笫二類型的器件是用 于與所述一個或多個有源器件接觸的 一個或多個導(dǎo)電特征。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述一個或多個導(dǎo)電特征是過 孔或跡線的任意一種或它們的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用壓印光刻在襯底上形成一 個或多個有源器件的步驟包括利用壓印模具形成多個不同的區(qū)域，每 個不同的區(qū)域包括一個或多個有源器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在襯底上形成一個或多個導(dǎo)電 特征的步驟包括使用對齊標記來形成所述一個或多個導(dǎo)電特征，并 由此精確地與所述多個區(qū)域中的所述一個或多個有源器件接觸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中使用對齊標記包括使用與所述 多個區(qū)域中的每一個關(guān)聯(lián)的局部對齊標記。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個第一類型的器 件是一個或多個納米尺度的器件，并且所述一個或多個第二類型的器 件是一個或多個微米尺度的器件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中利用直接寫入技術(shù)在襯底上形 成一個或多個第二類型的器件的步驟包括使用電子束直接寫入技術(shù)形 成所述一個或多個第二類型的器件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中利用直接寫入技術(shù)在襯底上形 成一個或多個第二類型的器件的步驟包括使用激光電子束直接寫入技 術(shù)形成所述一個或多個第二類型的器件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述一個或多個第一類型的器 件是微電子器件、光電子器件、納米技術(shù)器件或它們的任何組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中利用直接寫入技術(shù)形成一個或 多個第二類型的器件的步驟包括使用熱解工藝形成一個或多個所述第二類型的器件。
12. —種制造集成電路的方法，包括 使用壓印光刻在襯底上形成納米尺度的器件； 在該納米尺度的器件上形成電介質(zhì)層；以及 利用直接寫入技術(shù)在電介質(zhì)層中、在電介質(zhì)層上或者在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電特征，該導(dǎo)電特征至少與所述納米尺度的器件的一部分 接觸。
13. 才艮據(jù)權(quán)利要求12的方法， 器件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法， 的任意一種或它們的組合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述納米尺度的器件是有源 其中所述導(dǎo)電特征是過孔或跡線 其中利用壓印光刻在襯底上形成納米尺度的器件的步驟包括利用壓印模具形成多個不同的區(qū)域，每個不同的區(qū)域包括納米尺度的器件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在電介質(zhì)層中、在電介質(zhì)層上或在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電特征的步驟包括使用對齊標記來形成所述導(dǎo)電特征，并由此精確地與所述多個區(qū)域中的所述納米尺度的器件接觸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中使用對齊標記包括使用與所述多個區(qū)域中的每一個關(guān)聯(lián)的局部對齊標記。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述納米尺度的器件是微電子器件、光電子器件、納米技術(shù)器件或它們的任何組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中利用直接寫入技術(shù)在電介質(zhì)層中、在電介質(zhì)層上或在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電特征的步驟包括使用電子束直接寫入技術(shù)形成所述導(dǎo)電特征。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中利用直接寫入技術(shù)在電介質(zhì)層中、在電介質(zhì)層上或在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電特征的步驟包括使用激光束直接寫入技術(shù)形成所述導(dǎo)電特征。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造方法以及制造集成電路的方法。除其它步驟外，該制造方法可以包括利用壓印光刻在襯底上形成一個或多個第一類型的器件，而且利用直接寫入技術(shù)在該襯底上形成一個或多個第二類型的器件。
文檔編號G03F7/00GK101479661SQ200680009268
公開日2009年7月8日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者克里斯托弗·P·布朗, 塞勒西·奇逖皮迪, 弗萊德瑞克·R·佩佛爾 申請人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司