專利名稱：形成由半導(dǎo)體襯底支撐的結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成由半導(dǎo)體襯底支撐的結(jié)構(gòu)的方法。
技術(shù)背景
集成電路制造可涉及在半導(dǎo)體襯底上方形成經(jīng)光刻圖案化掩模，繼之以通過一個 或一個以上蝕刻而將圖案從掩模轉(zhuǎn)印至一種或一種以上材料中。
經(jīng)光刻圖案化掩?？砂魏魏线m輻射可成像材料，例如，聚酰亞胺或光致抗蝕 劑。圖案是通過以下操作而形成于輻射可成像材料中使材料經(jīng)受經(jīng)圖案化光化輻射(例 如，紫外光)，使得輻射可成像材料的一些部分暴露至輻射，而其它部分未暴露至輻射。經(jīng)暴 露部分或未經(jīng)暴露部分中的任一者可通過適當(dāng)顯影溶液相對于經(jīng)暴露部分及未經(jīng)暴露部 分中的另一者而經(jīng)選擇性地移除，借此在輻射可成像材料中產(chǎn)生圖案。
集成電路制造的持續(xù)目標(biāo)是產(chǎn)生較小結(jié)構(gòu)。在試圖通過傳統(tǒng)光刻處理來產(chǎn)生較小 結(jié)構(gòu)時可能遇到許多困難，其在于可通過光刻工藝而實現(xiàn)的最小尺寸是由所述工藝中所 利用的光化輻射的波長強加。現(xiàn)代工藝正逼近由光化輻射的物理性質(zhì)所強加的可縮放性的 極限。
將需要開發(fā)形成用于集成電路制造的圖案的新方法，其可延伸可縮放性的極限。


圖1至圖7為在實施例的各種工藝階段時所顯示的半導(dǎo)體晶片構(gòu)造的一部分的圖 解橫截面視圖。
圖8至圖10為在實施例的各種工藝階段時所顯示的半導(dǎo)體晶片構(gòu)造的一部分的 三維視圖。
圖11及圖12為圖1至圖7中在實施例的各種工藝階段時所顯示的部分的視圖。 圖11的處理階段跟隨圖1的處理階段，且圖12的處理階段跟隨圖11的處理階段。
具體實施方式
參看圖1至圖10來描述實例實施例。
參看圖1，此圖說明半導(dǎo)體構(gòu)造10的一部分。所述構(gòu)造包括基底或襯底12，其可 (例如)包含通過本底P型摻雜劑而輕度摻雜的單晶硅、基本上由通過本底P型摻雜劑而輕 度摻雜的單晶硅組成或由通過本底P型摻雜劑而輕度摻雜的單晶硅組成。術(shù)語“半導(dǎo)電襯 底”及“半導(dǎo)體襯底”意謂包含半導(dǎo)電材料的任何構(gòu)造，包括(但不限于)例如半導(dǎo)電晶片 等塊體半導(dǎo)電材料(其上單獨地或組合地包含其它材料)及半導(dǎo)電材料層(單獨地或組合 地包含其它層)。術(shù)語“襯底”指代包括(但不限于)上文所描述的半導(dǎo)電襯底的任何支撐 結(jié)構(gòu)。
多種材料14、16及18在基底12上方。所述材料可包含可在形成集成電路時利用 的任何組合物。因此，材料中的一者或一者以上可包含電絕緣組合物(例如，二氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃，等等)；材料中的一者或一者以上可包含導(dǎo)電組合物(例如，金屬、金屬 氮化物、金屬硅化物、經(jīng)導(dǎo)電摻雜硅，等等)；和/或材料中的一者或一者以上可包含半導(dǎo)體 組合物(例如，硅、鍺，等等)。材料14、16及18可包含任何合適厚度。
經(jīng)光刻圖案化輻射可成像材料20在材料18上方。材料20可(例如)包含光致 抗蝕劑、基本上由光致抗蝕劑組成或由光致抗蝕劑組成。材料20經(jīng)圖案化為多個單獨特征 22,24,26,28及30 ；且這些特征通過間隙21、23、25及27而彼此間隔開。雖然顯示五個單 獨特征，但可利用任何合適數(shù)目的特征。通常，將存在至少兩個單獨特征，且因此，通常將存 在至少一個間隙。
在所顯示的橫截面視圖中，特征中的每一者具有一對相對側(cè)壁17(僅針對特征22 而進行標(biāo)記)及一頂部19 (僅針對特征22而進行標(biāo)記)。
參看圖2，在特征22、24、沈、觀及30上且在特征之間的間隙21、23、25及27內(nèi)(或 換句話說，跨越特征之間的間隙21、23、25及27)形成材料40。材料40可被稱為第二材料 以使其與輻射可成像材料20區(qū)分。
材料40可類似于作為所謂的“AZ R”材料而購自科萊恩國際有限公司(Clariant International, Ltd.)的材料種類，例如，稱為 AZ R200 、AZ R500 及 AZ R600 的材料。
"AZ R”材料含有在暴露至從化學(xué)放大型抗蝕劑所釋放的酸后即交聯(lián)的有機組合 物。具體來說，可跨越光致抗蝕劑而涂布“AZ R”材料，且隨后可在從約100°C至約120°C的 溫度下烘烤抗蝕劑以使酸從抗蝕劑擴散且進入材料中以在材料的接近于抗蝕劑的區(qū)內(nèi)形 成化學(xué)交聯(lián)。材料的鄰近于抗蝕劑的部分因此相對于材料的未充分接近于抗蝕劑的其它部 分而經(jīng)選擇性地硬化。材料可接著暴露至可相對于經(jīng)硬化部分而選擇性地移除未經(jīng)硬化 部分的條件。此移除可利用(例如)離子化水中的10%異丙醇或科萊恩國際有限公司的 以“SOLUTION C ”銷售的溶液來實現(xiàn)。利用“AZ R”材料的工藝有時被認(rèn)為是RELACS (由 化學(xué)微縮輔助的分彭爭率增強光亥Ij (Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink))工藝的實例。
"AZ R”材料的問題可為其組成與光致抗蝕劑夠相近，使得難以相對于經(jīng)硬化“AZ R”材料而選擇性地移除光致抗蝕劑。
材料40可與“AZ R”材料類似之處在于材料40可包含類似或相同的有機組合 物，所述有機組合物在暴露至在輻射可成像材料經(jīng)烘烤時從所述材料釋放的一種或一種以 上物質(zhì)(例如，酸)后即經(jīng)變更(例如，形成交聯(lián))。然而，不同于“AZ R”材料，材料40也 可含有分散于有機組合物中的一種或一種以上組份，所述一種或一種以上組份經(jīng)提供以相 對于輻射可成像材料(例如，光致抗蝕劑)而化學(xué)地改變材料40，使得輻射可成像材料可相 對于材料40而經(jīng)選擇性地移除。分散于材料40的有機組合物中的組份可包括鈦、碳、氟、 溴、硅及鍺中的一者或一者以上。分散于有機組合物中的碳可為碳化物化合物的一部分，使 得其化學(xué)地不同于有機組合物的塊體碳。氟及溴可(例如)由氫氟酸及氫溴酸包含。在一 些實施例中，分散于材料40的有機組合物中的組份包括一種或一種以上無機組份，例如， 硅、鍺、金屬(例如，鈦、鎢、鉬，等等)，和/或含金屬化合物(例如，金屬氮化物、金屬硅化 物，等等)。
材料40的類似于“AZ R”材料的組份可被稱為“AZ R”型組合物。因此，在一些實 施例中，可認(rèn)為材料40具有分散于有機“AZ R”型組合物中的一種或一種以上無機組份。
材料40可通過包括(例如)旋轉(zhuǎn)涂布的任何合適方法而形成于特征22、24J6、28 及30上且形成于其之間。
參看圖3，使構(gòu)造10經(jīng)受導(dǎo)致至少一種物質(zhì)從特征22、24、沈、觀及30的材料20 擴散至材料40的接近于這些特征的區(qū)中的條件。所述物質(zhì)變更材料40以接近于特征22、 24,26,28及30而形成經(jīng)變更區(qū)42，且留下未經(jīng)變更區(qū)44作為材料40的較不接近于特征 的片段。經(jīng)變更區(qū)在圖3中通過交叉影線表示以強調(diào)不同區(qū)42及44。經(jīng)變更區(qū)可一起視 為界定材料40的經(jīng)變更部分，且未經(jīng)變更區(qū)可一起視為界定材料40的未經(jīng)變更部分。
在一些實施例中，材料20包含化學(xué)放大型光致抗蝕劑，且從此光致抗蝕劑所擴散 的物質(zhì)為酸。通過在至少約100°c的溫度下烘烤構(gòu)造10而引起從光致抗蝕劑釋放酸。酸在 材料40的“AZ R”型組合物內(nèi)形成交聯(lián)。交聯(lián)量及交聯(lián)從光致抗蝕劑特征伸展的距離可通 過修改烘烤時間及烘烤溫度中的一者或兩者來調(diào)整。
材料40的未經(jīng)變更區(qū)44相對于經(jīng)變更區(qū)42是可選擇性地移除，且圖4顯示在已 移除未經(jīng)變更區(qū)之后的構(gòu)造10。此移除可利用異丙醇和/或SOLUTION C 來實現(xiàn)。如上 文所論述，材料40可包含分散于“AZ R”型組合物中的各種額外組份(例如，金屬、二氧化 硅，等等)。在一些實施例中，額外組份可隨著移除材料40的未經(jīng)變更區(qū)而簡單地清洗掉。 在其它實施例中，這些額外組份可通過對于額外組份為特定的溶劑來移除。舉例來說，如果 將二氧化硅用作材料40的組份，則可在材料40的未經(jīng)變更區(qū)的移除期間利用氫氟酸以確 保除了未經(jīng)變更區(qū)的“AZ R”型組合物以外還移除未經(jīng)變更區(qū)的二氧化硅。
材料40的經(jīng)變更區(qū)42形成在特征22、24、洸、沘及30的頂部19及側(cè)壁17上方 延伸的頂蓋。在一些實施例中，具有與其相關(guān)聯(lián)的頂蓋的特征可用于圖案化下伏材料14、16 及18中的一者或一者以上。在其它實施例中，可能需要選擇性地移除輻射可成像材料20 以留下僅包含材料40的經(jīng)變更區(qū)42的結(jié)構(gòu)。參看圖5及圖6來描述用于選擇性地移除輻 射可成像材料的方法。
參看圖5，從特征22、對、26、觀及30的頂部19上方移除材料40，同時沿著這些特 征的側(cè)壁17而留下材料40。材料40從特征的頂部上方的移除可利用包括(例如)定向物 理蝕刻和/或化學(xué)機械拋光(CMP)的任何合適處理來實現(xiàn)。
參看圖6，移除輻射可成像材料20(圖幻以在材料18上方留下材料40的經(jīng)變更 區(qū)42的結(jié)構(gòu)50、5254、56、58、60、62、64、66及68。這些結(jié)構(gòu)相對于輻射可成像材料20的 特征22,24,26,28及30 (圖1)的原始間距為雙倍間距。
材料20(圖5)可歸因于包含除了“AZ R”型組合物以外的一種或一種以上組份的 這些經(jīng)變更區(qū)而相對于材料40的經(jīng)變更區(qū)42經(jīng)選擇性地移除。舉例來說，如果額外組份 為耐氧化的，則可利用灰化或另一氧化工藝來移除光致抗蝕劑。此工藝可歸因于“AZ R”型 組合物中的一些的移除而弱化材料40的區(qū)42。然而，額外組份可形成在從材料40的區(qū)42 移除“AZ R”型組合物中的至少一些之后保留的基質(zhì)。
材料40的區(qū)42的結(jié)構(gòu)可用作掩模。舉例來說，結(jié)構(gòu)可在材料18的摻雜期間用以 保護材料的一區(qū)，而另一區(qū)經(jīng)摻雜；和/或結(jié)構(gòu)可在進入下伏材料14、16及18中的一者或 一者以上中的一個或一個以上蝕刻期間用以界定待在這些下伏材料中形成的圖案。
圖7顯示在結(jié)構(gòu)50、52、54、56、58、60、62、64、66及68在穿過下伏材料14、16及18 的蝕刻期間已用作掩模之后的構(gòu)造10。
圖2至圖5的處理利用材料40的薄保形涂布(其中材料40是可為“AZ R”型組 合物的材料)。在其它實施例中，材料40的厚層可經(jīng)形成以填充間隙21、23、25及27且覆 蓋特征22、24、沈、觀及30。這些其它實施例的實例顯示于圖11中，其中顯示在圖1的處 理階段之后的處理階段時的構(gòu)造10。圖11的結(jié)構(gòu)是在類似于圖3的處理階段的處理階段 時，且因此，材料40在經(jīng)變更區(qū)42與未經(jīng)變更區(qū)44之中進行再分。在后續(xù)處理中，未經(jīng)變 更區(qū)44及經(jīng)變更區(qū)42的上部部分可經(jīng)移除以形成圖12的構(gòu)造。圖12的構(gòu)造等同于圖5 的構(gòu)造。未經(jīng)變更區(qū)42及經(jīng)變更區(qū)44的上部部分的移除可包含類似于圖4及圖5的步驟 的兩個單獨步驟，或可在單一步驟中進行。
圖6及圖7的結(jié)構(gòu)50、52、M、56、58、60、62、64、66及68在所顯示的橫截面視圖中呈基座的形式。這些基座可為相對于所顯示的橫截面視圖而延伸至頁面中和延伸出頁面的 壁(或線)的一部分。無論如何，基座為非管狀的。在其它實施例中，類似于圖1至圖6的 方法的方法可用以形成管狀結(jié)構(gòu)。圖8至圖10說明可用于形成管狀結(jié)構(gòu)的實施例的實例。 類似編號將如同以上用以描述圖1至圖6 —般用以描述圖8至圖10。
參看圖8，此圖顯示在類似于圖1的處理階段的處理階段時的構(gòu)造10的三維視圖。 然而，不同于圖1，輻射可成像材料20經(jīng)顯示成圖案化為圓柱。
緊接著參看圖9，顯示在圖8的處理階段之后且類似于圖5的處理階段的處理階段 時的構(gòu)造10。材料40已圍繞輻射可成像材料20而形成且經(jīng)受形成經(jīng)變更區(qū)42的處理。 隨后，材料40已從輻射可成像材料20上方經(jīng)移除以留下經(jīng)變更區(qū)42作為圍繞圓柱狀輻射 可成像材料20而延伸的管路。
緊接著參看圖10，移除材料20以留下材料40的經(jīng)變更區(qū)42的結(jié)構(gòu)70，其中結(jié)構(gòu) 70為在材料18上方的管路(換句話說，中空圓柱)。在后續(xù)處理(未圖示)中，管路可用 以界定用于至下伏材料中的摻雜和/或蝕刻的掩蔽圖案。所顯示的管路可表示同時形成于 半導(dǎo)體基底上方的多個管路。
圖1至圖10的處理可用于許多集成電路制造應(yīng)用中的任一者中。舉例來說，所述 處理可用以形成快閃存儲器或動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)。所述處理可用于在小于35納 米(nm)的范圍內(nèi)成像；例如，從約IOnm到小于35nm的范圍內(nèi)成像。
權(quán)利要求
1.一種形成結(jié)構(gòu)的方法，其包含在半導(dǎo)體襯底上形成輻射可成像材料；將所述輻射可成像材料光刻圖案化為至少兩個經(jīng)分離特征；所述經(jīng)分離特征之間具有 一個或一個以上間隙；在所述至少兩個經(jīng)分離特征上且跨越所述至少兩個經(jīng)分離特征之間的所述一個或一 個以上間隙形成第二材料；烘烤在其上具有所述第二材料的所述特征以釋放變更所述第二材料的至少一種物質(zhì)； 未經(jīng)變更第二材料相對于所述經(jīng)變更第二材料可選擇性地移除，且所述特征相對于所述經(jīng) 變更材料可選擇性地移除；所述烘烤將所述至少一種物質(zhì)從所述特征轉(zhuǎn)移至所述第二材料 的接近于所述特征的區(qū)中以變更所述區(qū)，同時留下所述第二材料的其它區(qū)未經(jīng)變更；相對于所述第二材料的所述經(jīng)變更區(qū)而選擇性地移除所述第二材料的所述未經(jīng)變更 區(qū)；以及相對于所述第二材料的所述經(jīng)變更區(qū)而選擇性地移除所述特征以留下所述第二材料 的所述經(jīng)變更區(qū)的至少一個結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料包含分散于有機組合物中的一種或 一種以上無機組份，所述有機組合物在暴露至酸后即為可交聯(lián)的，其中從所述特征釋放的 所述至少一種物質(zhì)包括酸，且其中所述區(qū)的所述變更包含在暴露至從所述特征釋放的所述 酸后即在所述有機組合物內(nèi)形成交聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述一種或一種以上無機組份包括硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述一種或一種以上無機組份至少包括金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料包含混合物，所述混合物包括分散于有機組合物中的一種或一種以上組 份，所述有機組合物在暴露至酸后即為可交聯(lián)的；從所述特征釋放的所述至少一種物質(zhì)包括酸；所述區(qū)的所述變更包含在暴露至從所述特征釋放的所述酸后即在所述有機組合物內(nèi) 形成交聯(lián)；且所述一種或一種以上組份包括鈦、碳、氟、溴、硅及鍺中的一者或一者以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底包含基底半導(dǎo)體材料及在所述基 底半導(dǎo)體材料上的一種或一種以上材料；且所述方法進一步包含在進入所述一種或一種以 上材料中的至少一者的蝕刻期間利用所述第二材料的所述經(jīng)變更區(qū)的所述至少一個結(jié)構(gòu) 作為掩模。
7.一種形成由半導(dǎo)體襯底支撐的結(jié)構(gòu)的方法，其包含在半導(dǎo)體襯底上形成至少兩個經(jīng)分離光致抗蝕劑特征；在所述至少兩個光致抗蝕劑特征上且跨越所述至少兩個光致抗蝕劑特征之間的一個 或一個以上間隙形成材料；所述光致抗蝕劑特征經(jīng)配置以釋放變更所述材料的至少一種物 質(zhì)；未經(jīng)變更材料相對于所述經(jīng)變更材料可選擇性地移除，且所述光致抗蝕劑特征相對于 所述經(jīng)變更材料可選擇性地移除；從所述光致抗蝕劑特征釋放所述至少一種物質(zhì)且進入所述材料的接近于所述光致抗 蝕劑特征的區(qū)中以變更所述區(qū)；所述區(qū)借此變?yōu)樗霾牧系慕?jīng)變更的一部分，而所述材料的另一部分保持未經(jīng)變更；相對于所述材料的所述經(jīng)變更部分而選擇性地移除所述材料的所述未經(jīng)變更部分；以及相對于所述材料的所述經(jīng)變更部分而選擇性地移除所述光致抗蝕劑特征以在所述半 導(dǎo)體襯底上方留下所述材料的所述經(jīng)變更部分的至少一個結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述材料包含分散于有機組合物中的一種或一種 以上無機組份，所述有機組合物在暴露至酸后即為可交聯(lián)的，其中從所述光致抗蝕劑特征 釋放的所述至少一種物質(zhì)包括酸，且其中所述區(qū)的所述變更包含在暴露至從所述光致抗蝕 劑特征釋放的所述酸后即在所述有機組合物內(nèi)形成交聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述一種或一種以上無機組份包括硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述一種或一種以上無機組份至少包括金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述材料包含混合物，所述混合物包括分散于有機組合物中的一種或一種以上組份， 所述有機組合物在暴露至酸后即為可交聯(lián)的；從所述光致抗蝕劑特征釋放的所述至少一種物質(zhì)包括酸；所述區(qū)的所述變更包含在暴露至從所述光致抗蝕劑特征釋放的所述酸后即在所述有 機組合物內(nèi)形成交聯(lián)；且所述一種或一種以上組份包括鈦、碳、氟、溴、硅及鍺中的一者或一者以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底包含基底半導(dǎo)體材料及在所述 基底半導(dǎo)體材料上的一種或一種以上材料；且所述方法進一步包含在進入所述一種或一種 以上材料中的至少一者的蝕刻期間利用所述材料的所述經(jīng)變更部分的所述至少一個結(jié)構(gòu) 作為掩模。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述材料的所述經(jīng)變更部分的所述至少一個結(jié)構(gòu)包含管路。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述材料的所述經(jīng)變更部分的所述至少一個結(jié) 構(gòu)包含多個非管狀基座。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述材料的所述經(jīng)變更部分延伸至所述光致抗 蝕劑特征上；且所述方法進一步包含在所述相對于所述材料的所述經(jīng)變更部分而選擇性 地移除所述光致抗蝕劑特征之前，從所述光致抗蝕劑特征上方移除所述材料的所述經(jīng)變更 部分，同時沿著所述光致抗蝕劑特征的側(cè)壁而留下所述材料的所述經(jīng)變更部分。
全文摘要
一些實施例包括形成由半導(dǎo)體襯底支撐的結(jié)構(gòu)的方法?？稍谝r底上形成輻射可成像材料且將其圖案化為至少兩個經(jīng)分離特征。可在所述特征上且跨越所述特征之間的一個或一個以上間隙形成第二材料?？蓮乃鎏卣麽尫胖辽僖环N物質(zhì)且將其用以變更所述第二材料的一部分。可相對于所述第二材料的未經(jīng)變更的另一部分而選擇性地移除所述第二材料的所述經(jīng)變更部分。又，可相對于所述第二材料的所述經(jīng)變更部分而選擇性地移除輻射可成像材料的所述特征。所述第二材料可含有分散于有機組合物中的一種或一種以上無機組份。從輻射可成像材料的所述特征釋放的所述物質(zhì)可為在此有機組合物內(nèi)形成交聯(lián)的酸、羥基或任何其它合適物質(zhì)。
文檔編號G03F7/26GK102037543SQ200980118153
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者安東·德維利耶 申請人:美光科技公司