專利名稱：利用具有插入?yún)^(qū)域的間隔物掩模的頻率三倍化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉 及制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
在過去幾十年中，集成電路中的特征的尺寸縮減已經(jīng)成為日益增長的 半導(dǎo)體工業(yè)的驅(qū)動力。將特征縮小到越來越小的尺寸可以增大半導(dǎo)體芯片 的有限可用面積上的功能單元的密度。例如，縮減晶體管尺寸允許增加在 微處理器上所包括的邏輯和存儲器件的數(shù)量，從而可以制造具有更大復(fù)雜 度的產(chǎn)品。
但是，尺寸縮減并非沒有后果。隨著微電子電路的基礎(chǔ)構(gòu)建塊的尺寸 被減小并且隨著在給定區(qū)域中制造的基礎(chǔ)構(gòu)建塊的絕對數(shù)量增大，對于用 于圖案化這些構(gòu)建塊的光刻工藝的約束變?yōu)閴旱剐缘?。具體地，在半導(dǎo)體 疊層圖案化的特征的最小尺寸(臨界尺寸)和這些尺寸之間的間距之間可
能存在制衡。圖1A-1C示出了表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)半導(dǎo)體光刻工藝的 剖視圖。
參考圖1A，光刻膠層104被提供在半導(dǎo)體疊層102上方。掩模或者光 罩106被布置在光刻膠層104上方。光刻工藝包括將光刻膠層104暴露于 具有特定波長的光(hv)，如圖1A中的箭頭所示。參考圖1B，光刻膠層 104隨后被顯影，以在半導(dǎo)體疊層102上方提供圖案化的光刻膠層108。 光刻膠層104的經(jīng)曝光的部分現(xiàn)在被去除。圖案化的光刻膠層108的每一 個特征的寬度由寬度"x"表示。各個特征之間的間距由間距"y"表示。 通常，對于具體光刻工藝的限制將提供臨界尺寸等于特征之間的間距 (即，x=y)的特征，如圖1B所示。
參考圖1C，特征的臨界尺寸(即，寬度"x")可以被減小，以在半導(dǎo)體疊層102上方形成圖案化的光刻膠層110?？梢酝ㄟ^在圖1A中所示的 光刻操作過程中過度曝光光刻膠層104或者通過隨后修飾圖1B中的圖案 化的光刻膠層108來縮減臨界尺寸。這樣的臨界尺寸的減小付出的代價是 特征之間的間距增大，如圖1C中的間距"y"所示。在圖案化的光刻膠層 110中的各個特征的最小可實(shí)現(xiàn)尺寸和各個特征之間的間距之間可能存在 制衡。
因此，本文描述了用于將半導(dǎo)體光刻工藝的頻率三倍化的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法包括提供 具有犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層，其中所述犧牲掩模由一系列線構(gòu)成；形成間隔物 掩模，所述間隔物掩模包括與所述一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線和處于 所述間隔物線之間的插入線；以及去除所述犧牲掩模。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面， 一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法包括提 供具有由一系列線構(gòu)成的犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層；在所述半導(dǎo)體疊層上方 并且與所述犧牲掩模共形地沉積間隔物層；在所述間隔物層上方并且在所 述犧牲掩模的所述一系列線之間內(nèi)插地沉積和圖案化光刻膠層；刻蝕所述 間隔物層，以提供間隔物掩模，其中所述間隔物掩模具有與所述犧牲掩模 的所述一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線和插入線，其中所述刻蝕所述間隔 物層暴露所述犧牲掩模的頂表面；以及去除所述犧牲掩模。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面， 一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法包括提 供具有掩模層的半導(dǎo)體疊層；在所述掩模層上方沉積和圖案化第一光刻膠 層，以形成圖像；刻蝕所述掩模層，以形成具有所述圖像的犧牲掩模，其 中所述犧牲掩模由一系列線構(gòu)成；在所述半導(dǎo)體疊層上方并且與所述犧牲 掩模共形地沉積間隔物層；在所述間隔物層上方沉積并圖案化第二光刻膠 層，以形成插入掩模和面積保留掩模；刻蝕所述間隔物層，以提供由間隔 物線、插入線和面積保留區(qū)域構(gòu)成的間隔物掩模，其中所述間隔物線與所 述犧牲掩模的所述一系列線的側(cè)壁鄰接，所述插入線處于所述間隔物線之 間，并且刻蝕所述間隔物層暴露所述犧牲掩模的頂表面；在所述間隔物掩模和所述犧牲掩模上方沉積和圖案化第三光刻膠層，以暴露所述間隔物掩 模的所述間隔物線的至少一部分；刻蝕所述間隔物掩模的所述間隔物線的
所述暴露部分，以修剪所述間隔物掩模；以及去除所述犧牲掩模。


在附圖中，作為示例而非限制示出了本發(fā)明的實(shí)施例。 圖1A-1C示出了表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)半導(dǎo)體光刻工藝的剖視圖。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的間隔物掩模制造工藝的示例性方法。 圖3A-3J示出了表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的依據(jù)圖2的流程圖的一系列
操作當(dāng)應(yīng)用到半導(dǎo)體疊層時的剖視圖和頂視圖。
圖4A-4B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的間隔物掩模制造工藝的示例性方
法的頂視圖。
圖5A-5D示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的間隔物掩模制造工藝的示例性方 法的剖視圖。
圖6A-6B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的間隔物掩模制造工藝的示例性方 法的頂視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述用于將半導(dǎo)體光刻工藝的頻率三倍化的方法。在下面的描 述中，為了提供對本發(fā)明的完全理解，闡述了大量的具體細(xì)節(jié)，例如制造 條件和材料配方。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，在沒有這些 具體細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其他實(shí)例中，沒有詳細(xì)描述諸如 集成電路設(shè)計(jì)布局或者光刻膠顯影工藝之類的公知特征，以便不無謂地模 糊本發(fā)明。此外，應(yīng)該理解，附圖中所示的各種實(shí)施例是示例性表示，不 必按比例進(jìn)行繪制。
在一個實(shí)施例中，提供了用于制造半導(dǎo)體掩模的方法。可以首先提供 具有由一系列線構(gòu)成的犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層。在一個實(shí)施例中，隨后形 成間隔物掩模，間隔物掩模包括與犧牲掩模的一系列的線的側(cè)壁鄰接的間 隔物線。間隔物掩模還具有處于間隔物線之間的插入線。去除犧牲掩模，以僅僅提供具有插入線的間隔物掩模。在具體實(shí)施例中，間隔物掩模通過 首先在半導(dǎo)體疊層上方并且與犧牲掩模共形地沉積間隔物層來形成。然后 在間隔物層上方并且在所述犧牲掩模的所述一系列線之間內(nèi)插地沉積和圖 案化光刻膠層。間隔物層被刻蝕以提供間隔物掩模，所述間隔物掩模具有 與犧牲掩模的一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線以及處于間隔物線之間的插 入線?？涛g工藝還暴露犧牲掩模的頂表面。最后，犧牲掩模被去除，僅僅 留下具有插入線的間隔物掩模。
通過制造具有插入線的間隔物掩模，光刻圖案的頻率可以被多倍化， 例如三倍化。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制造了間隔物掩模，所述間隔 物掩模具有鄰接光刻圖案化的犧牲掩模的側(cè)壁形成的間隔物線以及處于間 隔物線之間的插入線。對于犧牲掩模中的每一個線，產(chǎn)生間隔物掩模的兩 個間隔物線以及一個插入線。在去除犧牲掩模之后可以制造如下的半導(dǎo)體 圖案化掩模，該掩模對于每一線提供基本相同的臨界尺寸(或者相同的特 征寬度)，但是在特定區(qū)域中將具有三倍的線密度。例如，根據(jù)本發(fā)明的
實(shí)施例，犧牲掩模的節(jié)距被選為6，以便最終提供節(jié)距為2的間隔物掩 模。
為了提供不包繞犧牲掩模的線的末端的間隔物線，間隔物掩模可能需 要修剪。通過將犧牲掩模保留到間隔物掩模被修剪完為止，可以防止修剪 操作過程中對間隔物掩模的損傷。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物掩 模包括間隔物線，其與犧牲掩模中的線(包括每一個線的末端的周圍)的 側(cè)壁直接鄰接。與犧牲掩模的每一線相關(guān)的間隔物掩模的每一對間隔物線 是連續(xù)的或者相連的。
在間隔物掩模中產(chǎn)生彼此不相連的線可能是理想的。在一個實(shí)施例 中，間隔物掩模的包繞犧牲掩模中的線的末端的部分在圖案化/刻蝕工藝中 被修剪。在不存在犧牲掩模的情況下，間隔物掩?？赡懿痪哂凶阋阅褪軋D 案化/刻蝕工藝的完整性。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在修剪工藝過程中犧 牲掩模被保留，以提供在整個工藝過程中對間隔物掩模的結(jié)構(gòu)支撐。間隔 物掩模的插入線沒有沿犧牲掩模的線的側(cè)壁形成，并且在間隔物掩模修剪 步驟過程中可能沒有被支撐。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物掩模的插入線被形成為具有小于間隔物掩模的間隔物線的高度的高度。通過相對于間隔 物線的高寬比減小這些插入線的高寬比，提高了間隔物掩模的插入線的結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性。在修剪間隔物掩模之后，犧牲掩模可以被去除，以僅僅提供經(jīng) 修剪的間隔物掩模，所述間隔物掩模由經(jīng)修剪的間隔物線和插入線構(gòu)成。 在具體實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模的圖像隨后被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體疊層。
間隔物掩模的制造可以包括修剪工序，在修剪工序中，犧牲掩模被保 留以為間隔物掩模提供結(jié)構(gòu)完整性。圖2包括表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的
間隔物掩模制造的示例性方法的流程圖200。圖3A-3J示出了表示根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例的由流程圖200所示/與流程圖200相關(guān)的操作當(dāng)應(yīng)用到半導(dǎo)體 疊層時的剖視圖和頂視圖。
參考流程圖200的操作202以及對應(yīng)的圖3A，提供半導(dǎo)體疊層300。 半導(dǎo)體疊層300由半導(dǎo)體層308上方的第一掩模疊層304和第二掩模疊層 306構(gòu)成。經(jīng)圖案化的光刻膠層302被形成在半導(dǎo)體疊層300上方。
經(jīng)圖案化的光刻膠層302可以由任何適用于光刻工藝的材料構(gòu)成。經(jīng) 圖案化的光刻膠層302可以通過如下操作來形成首先掩蔽光刻膠材料的 覆蓋層，然后將其暴露于光源。然后可以通過顯影覆蓋光刻膠層來形成經(jīng) 圖案化的光刻膠層302。在實(shí)施例中，在顯影光刻膠層時，光刻膠層的暴 露于光源的部分被去除。經(jīng)圖案化的光刻膠層302由正型光刻膠材料構(gòu) 成。在具體實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302由選自248 nm光刻膠、 193 nm光刻膠、157 nm光刻膠和具有二偶氮萘醌光敏劑的酚樹脂基體的 正型光刻膠材料構(gòu)成。在另一個實(shí)施例中，在顯影光刻膠層時，光刻膠層 的暴露于光源的部分被保留。經(jīng)圖案化的光刻膠層302由負(fù)型光刻膠材料 構(gòu)成。在具體實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302由選自聚順異戊二烯和 聚肉桂酸乙烯基酯的負(fù)型光刻膠材料構(gòu)成。
經(jīng)圖案化的光刻膠層302可以具有任意適于間隔物掩模制造工藝的尺 寸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)圖案化的光刻膠層302的各個特征的寬度 "x"被選擇為與半導(dǎo)體器件特征的期望臨界尺寸實(shí)質(zhì)相關(guān)，例如定義柵 電極的空間的寬度。在一個實(shí)施例中，寬度"x"為10-100 nm的范圍。線 之間的間距"y"可以被選擇來優(yōu)化頻率三倍化方案。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隨后將制造的間隔物掩模被定為使得間隔物掩模的間隔物線和插入線 的寬度與經(jīng)圖案化的光刻膠層302的各個特征的寬度"X"基本相同。此 外，隨后將形成的間隔物線之間的間距被定為基本等于各個間隔物區(qū)域的 寬度。在一個實(shí)施例中，因?yàn)轭l率將最終被三倍化，所以經(jīng)圖案化的光刻
膠層302中的各個特征之間的間距"y"大致等于值"x"的5倍，如圖3A 所示。經(jīng)圖案化的光刻膠層302的節(jié)距被選為大致為6，以便最終提供具 有節(jié)距大致為2的間隔物線和插入線的間隔物掩模。在具體實(shí)施例中， 193 nm光刻術(shù)被用于產(chǎn)生經(jīng)圖案化的光刻膠層302，其具有大致40 nm的 特征寬度和大致200 nm的特征之間的間距。
在一個實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302的特征的大致5: 1的間
距寬度比可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)在曝光步驟時過度曝光正型光刻膠層
或者在光刻/顯影工藝之后修飾光刻膠層。在一個實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光
刻膠層302由利用由選自N2、 02、 CF4、 Ar和He的氣體構(gòu)成的等離子體 刻蝕化學(xué)方法進(jìn)行了顯影后修飾的193 nm正型光刻膠構(gòu)成。雖然對于頻 率三倍化方案，經(jīng)圖案化的光刻膠層302中的各個特征的理想寬度是經(jīng)圖 案化的光刻膠層302的節(jié)距的1/6，但是初始目標(biāo)寬度可能需要稍寬，以 補(bǔ)償用于圖案化第一掩模疊層304的刻蝕工藝。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng) 圖案化的光刻膠層302的各個線的初始寬度被定為處于節(jié)距的0.14和0.18 倍之間。
參考流程圖200的操作204和對應(yīng)的圖3B，經(jīng)圖案化的光刻膠層302 的圖像通過刻蝕工藝被轉(zhuǎn)移到第一掩模疊層304，以形成犧牲掩模310。 用于轉(zhuǎn)移圖像的刻蝕工藝可以是任何適于將基本相同的圖像從經(jīng)圖案化的 光刻膠層302轉(zhuǎn)移到第一掩模疊層304的工藝。
第一掩模疊層304以及犧牲掩模310可以由任何適于在間隔物掩模制 造工藝中充當(dāng)犧牲掩模的材料或者材料組合構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 第一掩模疊層304由一種材料構(gòu)成，如圖3A中所描繪的一個陰影部分所 示的。由一種材料構(gòu)成的第一掩模疊層304的組成和厚度可以適于用對經(jīng) 圖案化的光刻膠層302基本上沒有影響的刻蝕工藝來刻蝕。在一個實(shí)施例 中，選擇由一種材料構(gòu)成的第一掩模疊層304的尺寸和刻蝕特性，以適應(yīng)圖案化，而在該圖案化過程中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302基本保持完整。 在具體實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302由碳基材料構(gòu)成，并且第一掩 模疊層304由選自氮化硅、氧化硅和無定型或多晶硅的材料構(gòu)成。在具體 實(shí)施例中，第一掩模疊層304基本由氮化硅構(gòu)成，并且用于形成犧牲掩模 310的刻蝕工藝?yán)眠x自CH2F2和CH&的氣體。在另一個具體實(shí)施例中， 第一掩模疊層304基本由氧化硅構(gòu)成，并且用于形成犧牲掩模310的刻蝕 工藝?yán)眠x自C^8和CHF3的氣體。在另一個具體實(shí)施例中，第一掩模疊 層304基本由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且用于形成犧牲掩模310的刻蝕工 藝?yán)眠x自Cl2和HBr的氣體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，選擇由一種材料構(gòu) 成的第一掩模疊層304的厚度，以優(yōu)化頻率三倍化方案中的隨后的間隔物 掩模的形成。第一掩模疊層304的厚度可以小到足以防止隨后形成的間隔 物掩模的間隔物掩模線倒塌，并且大到足以允許間隔物掩模線的臨界尺寸 控制。在一個實(shí)施例中，由一種材料構(gòu)成的第一掩模疊層304的厚度為犧 牲掩模310的目標(biāo)線寬度的4.06-5.625倍。
根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，第一掩模疊層304由第一掩模層304B上 方的第一硬掩模層304A構(gòu)成，如圖3A中描繪的兩個層所示出的。犧牲掩 模310由犧牲掩模部分310B上方的犧牲硬掩模部分310A構(gòu)成，如圖3B 所示。在一個實(shí)施例中，以兩個單獨(dú)的刻蝕操作，利用經(jīng)圖案化的光刻膠 層302的圖像圖案化第一硬掩模層304A和第一掩模層304B。第一硬掩模 層304A可以由任何適于利用對于經(jīng)圖案化的光刻膠層302基本沒有影響 的刻蝕工藝來刻蝕的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，選擇第一硬掩模層 304A的尺寸和刻蝕特性，以適應(yīng)圖案化，而在該圖案化過程中，經(jīng)圖案 化的光刻膠層302基本保持完整。在具體實(shí)施例中，第一掩模層304B (其 處于第一硬掩模層304A下方)由刻蝕特征與經(jīng)圖案化的光刻膠層302的 刻蝕特性相似的材料構(gòu)成。第一硬掩模層304A被用于在隨后的第一掩模 層304B的刻蝕過程中保存來自經(jīng)圖案化的光刻膠層302的圖像。在具體 實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的光刻膠層302和第一掩模層304B由碳基材料構(gòu) 成，并且第一硬掩模層304A由選自氮化硅、氧化硅和無定型或多晶硅的 材料構(gòu)成。在具體實(shí)施例中，第一硬掩模層304A基本由氮化硅構(gòu)成，并且對于經(jīng)圖案化的光刻膠層302和第一掩模層304B具有選擇性的用于圖 案化第一硬掩模層304A的刻蝕工藝?yán)眠x自CH2F2和CHF3的氣體。在另 一個具體實(shí)施例中，第一硬掩模層304A基本由氧化硅構(gòu)成，并且對于經(jīng) 圖案化的光刻膠層302和第一掩模層304B具有選擇性的用于圖案化第一 硬掩模層304A的刻蝕工藝?yán)眠x自C4&和CHFs的氣體。在另一個具體 實(shí)施例中，第一硬掩模層304A基本由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且對于經(jīng) 圖案化的光刻膠層302和第一掩模層304B具有選擇性的用于圖案化第一 硬掩模層304A的刻蝕工藝?yán)眠x自Cb和HBr的氣體。第一硬掩模層 304A的厚度可以小到足以允許相對于經(jīng)圖案化的光刻膠層302的高選擇性 刻蝕，并且大到足以避免可能不希望地暴露第一掩模層304B的針眼。在 一個實(shí)施例中，第一硬掩模層304A的厚度為20-50 nm的范圍。
在第一掩模疊層304由第一掩模層304B上方的第一硬掩模層304A構(gòu) 成的情況下，第一掩模層304B可以由任何適于經(jīng)受住受控刻蝕工藝和隨 后的間隔物掩模形成工藝的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，第一掩模層 304B的刻蝕特性與經(jīng)圖案化的光刻膠層302的相似。在具體實(shí)施例中，選 擇經(jīng)圖案化的光刻膠層302和第一掩模層304B的厚度，以使在第一硬掩 模層304A的刻蝕之后保留的經(jīng)圖案化的光刻膠層302的所有部分在第一 掩模層304B的刻蝕過程中被去除。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)圖案 化的光刻膠層302和第一掩模層304B兩者都基本由碳原子構(gòu)成。在一個 實(shí)施例中，第一掩模層304B由利用烴前驅(qū)體分子的化學(xué)氣相沉積工藝所 形成的sp、金剛石型)-、sp、石墨類型)和sp乂熱解碳型)-雜化碳原子構(gòu)成。 這樣的膜可以是現(xiàn)有技術(shù)中作為無定型碳膜或者Advanced Patterning Film (APF)而已知的。在具體實(shí)施例中，第一掩模層304B由這樣的無 定型碳膜構(gòu)成，并且由選自由02和N2的組合或者CH4和N2與02的組合 組成的組中的氣體刻蝕。在具體實(shí)施例中，在與用于圖案化第一掩模層 304B的同一刻蝕操作中，去除基本全部的經(jīng)圖案化的光刻膠層302。第一 掩模層304B的厚度可以小到足以防止隨后形成的間隔物掩模的間隔物掩 模線倒塌，并且大到足以允許間隔物掩模線的臨界尺寸控制。在一個實(shí)施 例中，由第一硬掩模層304A和第一掩模層304B構(gòu)成的第一掩模疊層304的總厚度為犧牲掩模310的目標(biāo)線寬度的4.06-5.625倍。
再次參考圖3B，對于第二掩模疊層306選擇性地圖案化第一掩模疊層 304，以形成犧牲掩模310。第二掩模疊層306由第二掩模層306B上方的 第二硬掩模層306A構(gòu)成，如圖3B所示。第二硬掩模層306A可以具有適 于保護(hù)第二掩模層306B免受用于形成犧牲掩模310的刻蝕工藝的影響的 任何性能。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一掩模疊層304由一種材料構(gòu)成，并 且被相對于第二硬掩模層306A選擇性刻蝕。在一個實(shí)施例中，第一掩模 疊層304由碳化硅構(gòu)成，并且第二硬掩模層306A由選自氧化硅和無定型 或多晶硅的材料構(gòu)成。在另一個實(shí)施例中，第一掩模疊層304由氧化硅構(gòu) 成，并且第二硬掩模層306A由選自氮化硅和無定型或多晶硅的材料構(gòu) 成。在另一個實(shí)施例中，第一掩模疊層304由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且 第二硬掩模層306A由選自氮化硅和氧化硅的材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另 一個實(shí)施例，第一掩模疊層304由第一硬掩模層304A和第一掩模層304B 構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，第一掩模層304B由無定型碳膜構(gòu)成，并且由選 自由02和N2的組合或者CH4和N2與02的組合組成的組中的氣體刻蝕， 而第二硬掩模層306A由選自氮化硅、氧化硅和無定型或多晶硅的材料構(gòu) 成。第二硬掩模層306A的厚度可以小到足以允許隨后的相對于第二掩模 層306B的高選擇性刻蝕，并且大到足以避免可能不希望地將第二掩模層 306B暴露于應(yīng)用到第一掩模疊層304的刻蝕工藝的針眼。在一個實(shí)施例 中，第二硬掩模層306A的厚度為15-40 nm的范圍。
參考流程圖200的操作206和對應(yīng)的圖3C，間隔物層312被共形沉積 在犧牲掩模310上和第二硬掩模層306A上方。間隔物層312是用于最終 將變?yōu)橛糜陬l率三倍化方案中的間隔物掩模的材料來源。
間隔物層312可以由任何適于形成用于隨后的刻蝕工藝的可靠掩模的 材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物層312由選自氮化硅、氧化硅和 無定型或多晶硅的材料構(gòu)成。間隔物層312可以通過任何適于在犧牲掩模 310的側(cè)壁上提供共形層(如圖3C所示)的工藝來沉積。在一個實(shí)施例 中，間隔物層312通過選自分子有機(jī)CVD、低壓CVD和等離子體增強(qiáng) CVD的化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)來沉積?？梢赃x擇間隔物層312的厚度，以確定隨后形成的間隔物掩模中的特征的寬度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施
例，間隔物層312的厚度與犧牲掩模310的特征的寬度基本相同，如圖3C 所示。雖然對于頻率三倍化方案，間隔物層312的理想厚度與犧牲掩模 310的特征的寬度相同，但是初始目標(biāo)寬度可能需要稍寬，以補(bǔ)償用于圖 案化間隔物層312的刻蝕工藝。在一個實(shí)施例中，間隔物層312的厚度為 犧牲掩模310的特征的寬度的大致1.06倍，即隨后形成的間隔物掩模中的 線的期望特征寬度的1.06倍。
參考流程圖200的操作208和對應(yīng)的圖3D，光刻膠疊層315被沉積在 間隔物層312上方。在一個實(shí)施例中，光刻膠疊層315可以具有光刻膠層 315B，所述光刻膠層315B由任何針對圖3A的經(jīng)圖案化的光刻膠層302 所述的材料構(gòu)成。此外，光刻膠疊層315可以包括處于光刻膠層315B和 間隔物層312之間的底部抗反射涂層(BARC)層315A，以為光刻膠層 315B提供平坦表面，如圖3D所示。在一個實(shí)施例中，用于圖案化光刻膠 疊層315的光刻工藝包括具有基本平坦的底表面的光刻膠層315B的曝光 和顯影。在具體實(shí)施例中，BARC層是具有有機(jī)基團(tuán)的旋涂玻璃材料。在 替換實(shí)施例中，光刻膠疊層315整體上由光刻膠層構(gòu)成，即光刻膠疊層 315不包括BARC下方層。
光刻膠疊層315可以通過任何為光刻膠疊層315提供平坦頂表面的工 藝來沉積。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光刻膠疊層315包括BARC層 315A上方的光刻膠層315B，光刻膠層315B和BARC層315A兩者都由旋 涂工藝來沉積。在另一個實(shí)施例中，光刻膠疊層315基本包括由旋涂工藝 沉積的光刻膠層。用于沉積BARC層315A或光刻膠層(在光刻膠疊層 315不包括BARC層的情況下)的旋涂工藝可以產(chǎn)生足以傾倒?fàn)奚谀?310中的薄的特征的力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物層312的連續(xù)性保 護(hù)犧牲掩模310中的精細(xì)特征。
再次參考流程圖200的操作208并現(xiàn)在參考對應(yīng)的圖3E，光刻膠疊層 315被圖案化以形成插入掩模疊層317。光刻膠疊層315可以通過任何針 對圖3A中的經(jīng)圖案化的光刻膠層302的圖案化所述的光刻工藝來圖案 化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，生成插入掩模疊層317，以保留間隔物層312
14的否則將會在間隔物掩模形成刻蝕操作中被去除的部分。在一個實(shí)施例
中，插入掩模疊層317被形成，以便保留間隔物層312的一部分，該一部
分的寬度與隨后形成的直接處于這樣的線之間的間隔物線的寬度基本相
同。在具體實(shí)施例中，插入掩模疊層317的寬度與間隔物層312的厚度基 本相同。在一個實(shí)施例中，插入掩模疊層317被形成，以在頻率三倍化工 藝方案中保留間隔物層312的一部分。
參考流程圖200的操作210和對應(yīng)的圖3F，間隔物層312被刻蝕，并 且插入掩模疊層317被去除，以提供具有插入線319的間隔物掩模314， 并且暴露犧牲掩模310和第二硬掩模層306A的頂表面。間隔物掩模314 的線與犧牲掩模310的特征的側(cè)壁共形。在一個實(shí)施例中，對于犧牲掩模 310的每一線，存在來自犧牲掩模314的兩個線和一個插入線，如圖3F所 示。
間隔物層312可以由任何適于提供良好控制的尺寸的工藝來刻蝕，以 保持犧牲掩模310的臨界尺寸的寬度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物層 312被刻蝕，直到間隔物掩模314的線與犧牲掩模310的特征具有基本相 同的高度，如圖3F所示。在另一個實(shí)施例中，間隔物掩模314的線稍微 凹入到犧牲掩模310的特征的頂表面的下方，以保證在間隔物掩模314的 線上方和之間間隔物層312的連續(xù)性被打破。可以刻蝕間隔物層312，使 得間隔物掩模314的間隔物線保持間隔物層312的大部分原始厚度，并且 使得插入線319的寬度與插入掩模疊層317的寬度基本相同。在具體實(shí)施 例中，間隔物掩模314的每一間隔物線和每一插入線的頂表面的寬度與間 隔物掩模314和第二硬掩模層306A的界面處的寬度基本相同，如圖3F所7K。
也可以在相對于犧牲掩模310和第二硬掩模層306A的高刻蝕選擇性 下，刻蝕間隔物層312，以形成間隔物掩模314。在具體實(shí)施例中，犧牲 掩模310是單層掩模，期望的刻蝕選擇性是針對該單層的。在另一個具體 實(shí)施例中，犧牲掩模310是層疊的層，并且期望的刻蝕選擇性是針對犧牲 硬掩模部分，或者是針對第一硬掩模層304A的材料的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例，間隔物層312和間隔物掩模314由與犧牲掩模310的頂部和第二硬掩模層306A的材料不同的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，犧牲掩模310的 頂部由氮化硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由氧化硅構(gòu)成，并且間隔物層 312由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且利用采用由Cl2或HBr氣體產(chǎn)生的等離 子體的干法刻蝕工藝來刻蝕，以形成間隔物掩模314。在另一個實(shí)施例 中，犧牲掩模310的頂部由氧化硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由氮化硅構(gòu) 成，并且間隔物層312由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且利用采用由(312或 HBr氣體產(chǎn)生的等離子體的干法刻蝕工藝來刻蝕，以形成間隔物掩模 314。在另一個實(shí)施例中，犧牲掩模310的頂部由無定型或多晶硅構(gòu)成， 第二硬掩模層306A由氮化硅構(gòu)成，并且間隔物層312由氧化硅構(gòu)成，并
且利用采用由C4F8氣體產(chǎn)生的等離子體的干法刻蝕工藝來刻蝕，以形成間
隔物掩模314。在另一個實(shí)施例中，犧牲掩模310的頂部由無定型或多晶 硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由氧化硅構(gòu)成，并且間隔物層312由氮化硅 構(gòu)成，并且利用采用由CH2F2氣體產(chǎn)生的等離子體的干法刻蝕工藝來刻 蝕，以形成間隔物掩模314。在另一個實(shí)施例中，犧牲掩模310的頂部由 氧化硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且間隔物層 312由氮化硅構(gòu)成，并且利用采用由CHF3和CH2F2氣體的組合產(chǎn)生的等離 子體的干法刻蝕工藝來刻蝕，以形成間隔物掩模314。在另一個實(shí)施例 中，犧牲掩模310的頂部由氮化硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由無定型或 多晶硅構(gòu)成，并且間隔物層312由氧化硅構(gòu)成，并且利用采用由CHFs氣 體產(chǎn)生的等離子體的干法刻蝕工藝來刻蝕，以形成間隔物掩模314。在本 發(fā)明的具體實(shí)施例中，用于形成間隔物掩模314的刻蝕工藝在暴露犧牲掩 模310和第二硬掩模層306A的頂表面時達(dá)到終點(diǎn)。在具體實(shí)施例中，在 終點(diǎn)檢測之后應(yīng)用輕微的過度刻蝕，以保證間隔物掩模314在犧牲掩模 310的特征到特征之間(例如，線到線之間)是不連續(xù)的。插入掩模疊層 317可以隨后通過02/N2干法灰化工藝或者濕法清潔操作去除。
參考流程圖200的操作212和對應(yīng)的圖3G和3G'，光刻膠疊層320被 沉積在間隔物掩模314上方和犧牲掩模310以及第二硬掩模層306A的暴 露部分上方。在結(jié)合圖3F所述的刻蝕形成間隔物掩模314的過程中，在 一個實(shí)施例中，使得來自間隔物掩模314的間隔物線和插入線在犧牲掩模310的相鄰線之間不連續(xù)。在一個實(shí)施例中，與來自犧牲掩模310的同一 線相關(guān)的間隔物掩模314的間隔物線圍繞犧牲掩模310的每一線的末端保 持連續(xù)，如圖3G'的頂視圖中所示的間隔物掩模314的端部316所描繪 的。在某些應(yīng)用中，對于隨后的半導(dǎo)體器件制造可能理想的是，打破這樣 的間隔物線對之間的連續(xù)性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在圖案化光刻膠疊層 320時，端部316由窗口 330暴露，如圖3G'所示。
光刻膠疊層320可以由任何針對圖3A的經(jīng)圖案化的光刻膠層302所 述的材料構(gòu)成。此外，光刻膠疊層320可以包括處于光刻膠層324和間隔 物掩模314之間的底部抗反射涂層(BARC)層322，以為光刻膠層324提 供平坦表面，如圖3G所示。在一個實(shí)施例中，用于圖案化光刻膠疊層 320的光刻工藝包括具有基本平坦的底表面的光刻膠層324的曝光和顯 影。在具體實(shí)施例中，BARC層是具有有機(jī)基團(tuán)的旋涂玻璃材料。在替代 實(shí)施例中，光刻膠疊層320整體上由光刻膠層構(gòu)成。
光刻膠疊層320可以通過任何為光刻膠疊層320提供平坦頂表面的工 藝來沉積。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光刻膠疊層320包括BARC層 322上方的光刻膠層324，光刻膠層324和BARC層322兩者都由旋涂工 藝來沉積。在另一個實(shí)施例中，光刻膠疊層320基本包括通過旋涂工藝沉 積的光刻膠層。用于沉積BARC層322或光刻膠層(在光刻膠疊層320不 包括BARC層的情況下)的旋涂工藝可以產(chǎn)生足以傾倒間隔物掩模中的薄 的特征或者線的力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，犧牲掩模310在整個間隔物修 剪工藝中被保留，以提供對于間隔物掩模314中的各個間隔物線的結(jié)構(gòu)支 撐。在具體實(shí)施例中，通過保留犧牲掩模310，在用于沉積光刻膠疊層 320的旋涂工藝中，沒有來自間隔物掩模314的間隔物線被傾倒。因?yàn)椴?入線319沒有鄰接犧牲掩模310的特征的側(cè)壁形成，所以其沒有受到犧牲 掩模310的結(jié)構(gòu)支撐。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，間隔物掩模314的高寬比較 之間隔物掩模314的間隔物線不那么容易傾倒，因?yàn)榍罢叩母邔挶雀　?在一個實(shí)施例中，插入線319的高寬比大致等于1。在一個實(shí)施例中，在 旋涂工藝過程中，較矮的插入線319由間隔物掩模314的較高的間隔物線 保護(hù)。光刻膠疊層320可以通過任何針對圖3A中的經(jīng)圖案化的光刻膠層302 的圖案化所述的光刻工藝來圖案化。在一個實(shí)施例中，光刻膠疊層320被 圖案化，以形成暴露間隔物掩模314的端部316的窗口 330。窗口 330的 尺寸可以是任何適于修剪間隔物掩模314的尺寸。窗口 330可以至少暴露 間隔物掩模314的整個端部316。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，選擇窗口 330的 尺寸，從而還暴露犧牲掩模310的一部分。在一個實(shí)施例中，選擇光刻膠 疊層320中的窗口 330的尺寸和位置，以容許圖案化以及修剪工藝中的任 何輕微偏移。
再次參考流程圖200的操作212并現(xiàn)在參考對應(yīng)的頂視圖3H，間隔物 掩模314被修剪，以形成具有插入線341的經(jīng)修剪的間隔物掩模340。間 隔物掩模314可以通過任何去除間隔物掩模314的暴露部分的刻蝕工藝來 修剪。如圖所示，端部316相對于光刻膠疊層320和第二硬掩模層306A 被選擇性去除?？涛g工藝不必對于犧牲掩模310的暴露部分具有選擇性。 但是，根據(jù)一個實(shí)施例，修剪刻蝕工藝對于犧牲掩模310的暴露部分具有 選擇性，如圖3H所示。結(jié)合圖3C和3F針對間隔物層312的刻蝕所述的 任何材料和刻蝕工藝組合可以用于形成經(jīng)修剪的間隔物掩模340。修剪工 藝和插入掩模形成工藝可以不必遵守特定次序。根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施 例，修剪工藝在插入掩模形成工藝之前進(jìn)行。
參考流程圖200的操作214和對應(yīng)的圖31和31'，光刻膠疊層320和 犧牲掩模310被去除。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，犧牲掩模310被保留，以在 整個修剪間隔物掩模314以形成具有插入線341的經(jīng)修剪的間隔物掩模 340的過程中提供結(jié)構(gòu)支撐。 一旦經(jīng)修剪的間隔物掩模被形成，犧牲掩模 310就可以被去除，以完成頻率三倍化掩模制造工藝。
光刻膠疊層320可以在與犧牲掩模310的去除相同的工藝操作中或者 在在先的工藝步驟中被去除。在一個實(shí)施例中，光刻膠疊層320由含碳物 質(zhì)構(gòu)成，并在在先的濕法操作或者利用02和N2氣體的干法灰化步驟中被 去除。犧牲掩模310可以通過任何對于經(jīng)修剪的間隔物掩模340和第二硬 掩模層306A具有高選擇性的技術(shù)去除。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，犧牲掩模 由一個單層構(gòu)成，并且在單個工藝步驟中相對于經(jīng)修剪的間隔物掩模340被選擇性去除。在一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由無定型或多 晶硅構(gòu)成，第二硬掩模層306A由氧化硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由 氮化硅構(gòu)成，并通過選自熱H3P04濕法刻蝕或SiCoNi刻蝕的單個刻蝕操 作去除。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由無定型或多晶硅 構(gòu)成，第二硬掩模層306A由氮化硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由氧化 硅構(gòu)成，并通過選自含水氫氟酸濕法刻蝕或SiCoNi刻蝕的單個刻蝕操作 去除。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由氧化硅構(gòu)成，第二 硬掩模層306A由氮化硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由無定型或多晶硅
構(gòu)成，并通過選自Cl2等離子體刻蝕和CF4/02等離子體刻蝕的單個刻蝕操
作去除。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由氮化硅構(gòu)成，第 二硬掩模層306A由氧化硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由無定型或多晶
硅構(gòu)成，并通過選自Cl2等離子體刻蝕和CF4/02等離子體刻蝕的單個刻蝕
操作去除。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由氮化硅構(gòu)成， 第二硬掩模層306A由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由氧 化硅構(gòu)成，并通過選自含水氫氟酸濕法刻蝕或SiCoNi刻蝕的單個刻蝕操 作去除。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340由氧化硅構(gòu)成，第 二硬掩模層306A由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且犧牲掩模310基本由氮化' 硅構(gòu)成，并通過選自熱H3P04濕法刻蝕或SiCoNi刻蝕的單個刻蝕操作去 除。
在替代實(shí)施例中，犧牲掩模310由犧牲掩模部分上方的犧牲硬掩模部 分構(gòu)成，如在與圖3B相關(guān)的替代實(shí)施例中所述的。例如，在一個實(shí)施例 中，犧牲硬掩模部分由選自氮化硅、氧化硅和無定型或多晶硅的材料構(gòu) 成，而犧牲掩模部分由無定型碳材料構(gòu)成，所述無定型碳材料諸如是針對 第一掩模層304B所述的無定型碳材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述實(shí)施 來用于相對于經(jīng)修剪的間隔物掩模340和第二硬掩模層306A選擇性去除 犧牲掩模310的同樣的材料組合和刻蝕工藝被用于相對于經(jīng)修剪的間隔物 掩模340和第二硬掩模層306A選擇性去除犧牲硬掩模部分。層疊犧牲掩 模的在犧牲硬掩模部分下方的犧牲掩模部分可以在用于去除犧牲硬掩模部 分的同一刻蝕操作中被基本去除?；蛘撸赡苄枰诙涛g操作，以去除犧牲掩模部分。在一個實(shí)施例中，犧牲掩模部分由無定型碳構(gòu)成，并且利 用具有由選自02和N2的組合或CH4、 N2和02的組合的氣體構(gòu)成等離子 體的干法刻蝕去除。
參考流程圖200的操作216和對應(yīng)的圖3J，具有插入線341的經(jīng)修剪 的間隔物掩模340的圖像被轉(zhuǎn)移到第二掩模疊層306，以在半導(dǎo)體層308 上方形成刻蝕掩模370。在一個實(shí)施例中，第二掩模疊層306基本由一種 材料構(gòu)成，并且在單個刻蝕操作中被刻蝕以形成刻蝕掩模370。在具體實(shí) 施例中，第二掩模疊層306基本由選自氮化硅、氧化硅和無定型或多晶硅 的一種材料構(gòu)成。在替換實(shí)施例中，第二掩模疊層306由第二掩模層306B 上方的第二硬掩模層306A構(gòu)成，如針對3B所示和所述的。在一個實(shí)施例 中，刻蝕掩模370由硬掩模部分370A和掩模部分370B構(gòu)成，如圖3J所 示。對于第二硬掩模層306A (從而，硬掩模部分370A)的材料組成和厚 度的實(shí)施例結(jié)合圖3B進(jìn)行了描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)修剪的間隔 物掩模340的圖像在與最終用于形成掩模部分370B的圖案化操作不同的 刻蝕操作中被轉(zhuǎn)移到第二硬掩模層306A。在一個實(shí)施例中，第二硬掩模 層306A基本由無定型或多晶硅構(gòu)成，并且利用采用CHF3氣體的干法刻蝕 進(jìn)行刻蝕，以形成硬掩模部分370A。在另一個實(shí)施例中，第二硬掩模層 306A基本由氧化硅構(gòu)成，并且利用采用選自Cl2和HBr的組合和CH2FJ々 氣體的干法刻蝕進(jìn)行刻蝕，以形成硬掩模部分370A。在另一個實(shí)施例 中，第二硬掩模層306A基本由氮化硅構(gòu)成，并且利用采用選自C4F8、 Cl2 和HBr的氣體的干法刻蝕進(jìn)行刻蝕，以形成硬掩模部分370A。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在第二刻蝕操作中，經(jīng)修剪的間隔物掩模340 的圖像被從硬掩模部分370A轉(zhuǎn)移到掩模部分370B。第二掩模層306B (從而刻蝕掩模370的掩模部分370B)可以由任何適于基本經(jīng)受住用于隨 后圖案化半導(dǎo)體層308的刻蝕工藝的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，第二掩 模層306B由無定型碳材料構(gòu)成，所述無定型碳材料諸如是針對第一掩模 層304B的組成實(shí)施例所述的無定型碳材料。在具體實(shí)施例中，第二掩模 層306B (從而，刻蝕掩模370的掩模部分370B)的厚度為刻蝕掩模370 的每一線的寬度的3.125-6.875倍。第二掩模層306B可以通過任何保持刻蝕掩模370的每一線的基本垂直的外形的刻蝕工藝進(jìn)行刻蝕，以形成掩模 部分370B，如圖3J所示。在一個實(shí)施例中，第二掩模層306B由無定型碳 構(gòu)成，并且利用具有由選自02和N2的組合或CH4、 N2和02的組合的氣 體構(gòu)成等離子體的干法刻蝕去除。
通過各種實(shí)施例，描述了一種或者多種用于制造刻蝕掩模370的方 法，所述刻蝕掩模370由將來自犧牲掩模的線的頻率三倍化的線構(gòu)成?？?蝕掩模370然后可以用于圖案化半導(dǎo)體層308，用于例如集成電路器件制 造。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，刻蝕掩模370具有基本由無定型碳材料構(gòu)成的 掩模部分370B。在用于圖案化半導(dǎo)體層308的刻蝕工藝過程中，無定型碳 材料變?yōu)殁g化的，因此能夠在半導(dǎo)體層308的整個刻蝕中保持其圖像和尺 度。雖然經(jīng)修剪的間隔物掩模340具有圖案化半導(dǎo)體層308所期望的尺 寸，但是經(jīng)修剪的間隔物掩模340的材料可能不適于經(jīng)受住到半導(dǎo)體層的 精確圖像轉(zhuǎn)移，例如其可能在刻蝕工藝過程中降解。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 例，在將圖像轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層之前，經(jīng)修剪的間隔物掩模的圖像首先被轉(zhuǎn) 移到包括無定型碳材料的層，如結(jié)合圖31和3J所述的。
半導(dǎo)體層308可以是任何適于器件制造或任何其它需要三倍化頻率掩 模的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造的層。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半導(dǎo)體層308包括任何 可以被適當(dāng)?shù)貓D案化成清晰定義的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的陣列的材料。在一個實(shí)施 例中，半導(dǎo)體層308由基于IV族的材料或者III-V族材料構(gòu)成。此外，半 導(dǎo)體層308可以包括任何可以被適當(dāng)?shù)貓D案化成清晰定義的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 陣列的形態(tài)。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體層308的形態(tài)選自無定型態(tài)、單晶 體態(tài)和多晶態(tài)。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體層308包括電荷-載流子摻雜劑雜 質(zhì)原子。半導(dǎo)體層308可以進(jìn)一步存在于襯底上方。襯底可以是由任何適 于經(jīng)受住制造工藝的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，襯底由柔性塑料片構(gòu) 成。襯底還可以由適于經(jīng)受住制造工藝并且半導(dǎo)體層可以合適地存在于其 上的材料構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，襯底由諸如晶體硅、鍺或硅/鍺的基于 IV族的材料構(gòu)成。在另一個實(shí)施例中，襯底由in-v族材料構(gòu)成。襯底還 可以包括絕緣層。在一個實(shí)施例中，絕緣層由選自氧化硅、氮化硅、氧氮 化硅和高k電介質(zhì)層的材料構(gòu)成。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)被限制成在圍繞犧牲掩模中線的末端 的區(qū)域處被修剪的間隔物掩模的制造。在根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例中， 間隔物掩模的圍繞除線末端之外的結(jié)構(gòu)的部分在結(jié)構(gòu)支撐犧牲掩模的存在
下被修剪。圖4A-4B示出了表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的間隔物掩模制造工藝
中的操作的頂視圖。
參考圖4A，經(jīng)圖案化的光刻膠層420被形成在具有插入線419并由犧 牲掩模414進(jìn)行結(jié)構(gòu)支撐的間隔物掩模414上方。間隔物掩模414的圍繞 犧牲掩模410中的非線性特征的末端區(qū)域416被經(jīng)圖案化的光刻膠層420 中的窗口 430暴露。此頂視圖對應(yīng)于圖3G'，并且可以表示間隔物掩模 314的不同于圖3G'中所示的線末端的區(qū)域。參考圖4B，間隔物掩模414 被修剪，以形成具有插入線441的經(jīng)修剪的間隔物掩模440。此外，經(jīng)圖 案化的光刻膠層420和犧牲掩模410被去除。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中， 在間隔物掩模414的非線性部分被修剪時，犧牲掩模410被保留用于結(jié)構(gòu) 支撐。此方法能夠形成經(jīng)修剪的間隔物掩模440，其中間隔物末端480由 大于經(jīng)修剪的間隔物掩模440的線的間距的距離分離，如圖4B所示。在 一個實(shí)施例中，隨后的到每一個間隔物末端480的接觸端點(diǎn)形成可以方便 地進(jìn)行，而不會存在由一個接觸不利地接觸多于一個的經(jīng)修剪的間隔物掩 模440的間隔物線或插入線的危險。
在形成間隔物掩模時，可能理想的是，不僅僅是保留間隔物線和插入 線。在間隔物掩模的形成過程中，可以保留面積保留區(qū)域。圖5A-5D示出 了表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括面積保留操作的間隔物掩模制造方法中的 一系列操作的剖視圖。
參考圖5A，與犧牲掩模510共形地沉積間隔物層512。插入掩模疊層 517被形成在間隔物層512上方并處于犧牲掩模510的線之間。間隔物層 512是用于最終將變?yōu)橛糜诎娣e保留步驟的頻率三倍化方案中的間隔 物掩模的材料來源。圖5A對應(yīng)于上述的圖3E。面積保留掩模疊層590在 與插入掩模疊層517的形成相同的步驟中被形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 光刻膠層590被圖案化，以保留間隔物層512的一部分(該部分否則將在 間隔物掩模形成刻蝕操作中被去除)。在一個實(shí)施例中，間隔物層512在用于形成插入壓模疊層517和面積保留掩模疊層590的光刻膠疊層的沉積 和圖案化過程中為犧牲掩模510提供結(jié)構(gòu)支撐。
參考圖5B，間隔物層512被刻蝕，并且插入掩模疊層517和面積保留 掩模疊層590被去除，以形成具有插入線519的間隔物掩模514。間隔物 掩模514還包括面積保留部分592，所述面積保留部分592因?yàn)槊娣e保留 掩模疊層590的保護(hù)而被保留。然后，間隔物掩模514在修剪工序中被修 剪，其中，在整個修剪工藝中，犧牲掩模510被保留。此外，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例，在整個修剪工藝中，面積保留部分592也被保留。
參考圖5C，犧牲掩模510被去除，僅僅留下具有插入線541和面積保 留部分592的經(jīng)修剪的間隔物掩模540。參考圖5D，具有插入線541和面 積保留部分592的經(jīng)修剪的間隔物掩模540的圖像被轉(zhuǎn)移到第二掩模疊層 506，以形成刻蝕掩模570。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于面積保留工藝，刻 蝕掩模570包括至少一個其寬度大于刻蝕掩模570中的最細(xì)線的寬度的特 征，如圖5D所示。修剪工藝和面積保留/插入掩模形成工藝可以不必遵循 特定次序。根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例，修剪工藝在面積保留/插入掩模形成 工藝之前進(jìn)行。
面積保留工藝可以與間隔物掩模工藝結(jié)合使用，以最終形成半導(dǎo)體層 中的可以用于形成接觸的區(qū)域。圖6A-6B示出了表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 包括面積保留工藝的間隔物掩模制造方法中的操作的頂視圖。
參考圖6A，相對于犧牲掩模610形成具有插入線619和面積保留區(qū)域 692的間隔物掩模614，如結(jié)合圖5B所述的。參考圖6B，間隔物掩模614 被修剪，以形成具有插入線619和面積保留區(qū)域692的經(jīng)修剪的間隔物掩 模640，然后去除犧牲掩模610。面積保留部分692可以提供更大的接觸 可以被形成在其上的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用面積保留掩模，間 隔物層中的否則將在間隔物掩模形成刻蝕操作中被去除的一部分被保留。
上面己經(jīng)公開了用于制造半導(dǎo)體掩模的方法。在實(shí)施例中，提供了具 有犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層，所述犧牲掩模由一系列線構(gòu)成。然后形成間隔 物掩模，其具有與該一系列的線的側(cè)壁鄰接的間隔物線。間隔物掩模還具 有處于間隔物線之間的插入線。犧牲掩模最終被去除，以僅僅提供間隔物掩模。在一個實(shí)施例中，間隔物掩模通過在半導(dǎo)體疊層上方并與犧牲掩模 共形地沉積間隔物層來形成。然后在所述間隔物層上方并且在所述犧牲掩 模的所述一系列線之間內(nèi)插地沉積和圖案化光刻膠層。隨后，間隔物層被 刻蝕以提供間隔物掩模，所述間隔物掩模具有與犧牲掩模的一系列線的側(cè) 壁鄰接的間隔物線以及處于間隔物線之間的插入線。最后，犧牲掩模被去 除，以僅僅提供間隔物掩模。在具體實(shí)施例中，間隔物掩模的間隔物線和 插入線使得犧牲掩模的一系列線的頻率三倍化。
相關(guān)申請交叉引用
此申請要求2007年6月1日遞交的美國臨時申請No. 60/932,618的權(quán) 益，其通過引用被包括于此。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法，包括提供具有犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層，其中所述犧牲掩模由一系列線構(gòu)成；形成間隔物掩模，所述間隔物掩模包括與所述一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線和處于所述間隔物線之間的插入線；以及去除所述犧牲掩模。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述間隔物掩模的間隔物線和插 入線的頻率是所述犧牲掩模的所述一系列線的頻率的三倍。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述犧牲掩模的所述一系列線的 節(jié)距為大致6。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括修剪所述間隔物掩模的每一個所述間隔物線的一部分，以形成具有插 入線的經(jīng)修剪的間隔物掩模，其中在形成所述具有插入線的經(jīng)修剪的間隔 物掩模之后，所述犧牲掩模被去除。
5. —種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法，包括提供具有由一系列線構(gòu)成的犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層； 在所述半導(dǎo)體疊層上方并且與所述犧牲掩模共形地沉積間隔物層； 在所述間隔物層上方并且在所述犧牲掩模的所述一系列線之間內(nèi)插地沉積和圖案化光刻膠層；刻蝕所述間隔物層，以提供間隔物掩模，其中所述間隔物掩模具有與所述犧牲掩模的所述一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線和插入線，其中所述刻蝕所述間隔物層暴露所述犧牲掩模的頂表面；以及 去除所述犧牲掩模。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括修剪所述間隔物掩模的每一個所述間隔物線的一部分，以形成具有插 入線的經(jīng)修剪的間隔物掩模，其中在形成所述具有插入線的經(jīng)修剪的間隔 物掩模之后，所述犧牲掩模被去除。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔物層基本由硅構(gòu)成，所述犧牲掩模的頂部基本由選自氮化硅和氧化硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自Cl2和HBr的氣體的干 法刻蝕工藝。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選自 熱H3P04濕法刻蝕、含水氫氟酸濕法刻蝕和SiCoNi刻蝕的刻蝕工藝。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔物層基本由氧化硅構(gòu) 成，所述犧牲掩模的頂部基本由選自氮化硅和硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所 述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自C4Fs和CHF3的氣體 的干法刻蝕工藝。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選 自熱H3P04濕法刻蝕、SiCoNi刻蝕、CU等離子體刻蝕和CF4/02等離子體 刻蝕的刻蝕工藝。
11. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔物層基本由氮化硅構(gòu) 成，所述犧牲掩模的頂部基本由選自氧化硅和硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所 述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自CH2F2和CH&的氣 體的干法刻蝕工藝。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選 自含水氫氟酸濕法刻蝕、SiCoNi亥i」蝕、Cl2等離子體刻蝕和CFV02等離子 體刻蝕的刻蝕工藝。
13. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述間隔物掩模的間隔物線和 插入線的頻率是所述犧牲掩模的所述一系列線的頻率的三倍。
14. 一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法，包括 提供具有掩模層的半導(dǎo)體疊層；在所述掩模層上方沉積和圖案化第一光刻膠層，以形成圖像； 刻蝕所述掩模層，以形成具有所述圖像的犧牲掩模，其中所述犧牲掩模由一系列線構(gòu)成；在所述半導(dǎo)體疊層上方并且與所述犧牲掩模共形地沉積間隔物層； 在所述間隔物層上方沉積并圖案化第二光刻膠層，以形成插入掩模和面積保留掩模；刻蝕所述間隔物層，以提供由間隔物線、插入線和面積保留區(qū)域構(gòu)成 的間隔物掩模，其中所述間隔物線與所述犧牲掩模的所述一系列線的側(cè)壁 鄰接，所述插入線處于所述間隔物線之間，并且刻蝕所述間隔物層暴露所述犧牲掩模的頂表面；在所述間隔物掩模和所述犧牲掩模上方沉積和圖案化第三光刻膠層，以暴露所述間隔物掩模的所述間隔物線的至少一部分；刻蝕所述間隔物掩模的所述間隔物線的所述暴露部分，以修剪所述間 隔物掩模；以及去除所述犧牲掩模。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述間隔物層基本由硅構(gòu)成， 所述犧牲掩模的頂部基本由選自氮化硅和氧化硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所 述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自Cl2和HBr的氣體的 干法刻蝕工藝。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選 自熱H3P04濕法刻蝕、含水氫氟酸濕法刻蝕和SiCoNi刻蝕的刻蝕工藝。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述間隔物層基本由氧化硅構(gòu) 成，所述犧牲掩模的頂部基本由選自氮化硅和硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所 述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自C4Fs和CHF3的氣體 的干法刻蝕工藝。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選 自熱H3P(V濕法刻蝕、SiCoNi刻蝕、Cl2等離子體刻蝕和CFV02等離子體 刻蝕的刻蝕工藝。
19. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述間隔物層基本由氮化硅構(gòu) 成，所述犧牲掩模的頂部基本由選自氧化硅和硅的材料構(gòu)成，并且刻蝕所 述間隔物層以提供所述間隔物掩模包括利用采用選自CH2F2和CH&的氣 體的干法刻蝕工藝。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，去除所述犧牲掩模包括利用選 自含水氫氟酸濕法刻蝕、SiCoNi刻蝕、Cl2等離子體刻蝕和CFV02等離子 體刻蝕的刻蝕工藝。
全文摘要
本發(fā)明利用具有插入?yún)^(qū)域的間隔物掩模的頻率三倍化。本發(fā)明描述了一種用于制造半導(dǎo)體掩模的方法。首先提供具有由一系列線構(gòu)成的犧牲掩模的半導(dǎo)體疊層。然后形成間隔物掩模，其包括與所述一系列線的側(cè)壁鄰接的間隔物線。間隔物掩模還具有處于間隔物線之間的插入線。最后，去除所述犧牲掩模，以僅僅提供間隔物掩模。具有插入線的間隔物掩模使得犧牲掩模的一系列線的頻率三倍化。
文檔編號G03F1/30GK101315515SQ20081009836
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者克里斯多佛·D·本徹爾, 堀岡啟治 申請人:應(yīng)用材料公司