專利名稱：使用間距倍增的集成電路制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明涉及集成電路制造，更具體而言，涉及掩模技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代電子儀器中，作為包括增加的可攜帶性、計算能力、存儲容量和能量效率的需要的諸多因素的結(jié)果，集成電路正在不斷降低尺寸。為了促進這種尺寸降低，形成集成電路的組件特征的尺寸如電器件和互連線寬度也在不斷降低。
例如，在存儲電路或器件如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、鐵電(FE)存儲器等中，降低特征尺寸的趨向是明顯的。舉例來說，DRAM典型地包含數(shù)百萬相同的稱為存儲單元的電路元件。在其最普通的形式中，存儲單元典型地由兩種電器件組成存儲電容器和存取場效應(yīng)晶體管。每一個存儲單元是可以存儲數(shù)據(jù)的一個位(二進制數(shù)字)數(shù)據(jù)的可尋址位置?？梢酝ㄟ^晶體管將位寫入到單元中，并且通過從參比電極側(cè)感應(yīng)在存儲電極上的電荷進行讀取。通過降低組件電器件和然后接觸的導(dǎo)線的尺寸，可以降低結(jié)合這些特征的存儲器的尺寸。另外，通過將更多的存儲單元安裝到存儲器中，可以增加存儲容量。
特征尺寸的連續(xù)降低對用于形成所述特征的技術(shù)寄予更高的要求。例如，通常使用光刻將襯底上的特征如導(dǎo)線形成圖案?？梢允褂瞄g距的概念描述這些特征的尺寸。間距定義為在兩個相鄰的特征中的相同點之間的距離。這些特征典型地由相鄰的特征之間的空間限定，所述空間典型地由一種材料如絕緣體填充。結(jié)果，間距可以被視為特征寬度和隔開該特征與相鄰特征的空間的寬度之和。然而，由于如光學(xué)和光或輻射波長的因素，每一種光刻技術(shù)均具有最小間距，在該最小間距之下，特定的光刻技術(shù)不能可靠地形成特征。因此，光刻技術(shù)的最小間距可能限制特征尺寸的降低。
間距加倍是提出用于將光刻技術(shù)的能力擴展到它們的最小間距之外的一種方法。在圖1A-1F中說明了這種方法，并且在授予Lowrey等的美國專利5,328,810中描述了這種方法。參考圖1A，首先使用光刻在覆蓋在消耗性材料層20和襯底30上面的光致抗蝕劑層中形成線10的圖案。如圖1B所示，然后通過刻蝕步驟(優(yōu)選為各向異性的)將所述圖案轉(zhuǎn)移到層20中，從而形成占位符或者芯棒40。如圖1C中所示，可以剝離光致抗蝕劑線10，并且可以各向同性刻蝕芯棒40以增加在相鄰芯棒40之間的距離。如圖1D所示，隨后在芯棒40上沉積材料層50。如圖1E所示，然后通過在定向隔體刻蝕中從水平表面70和80優(yōu)先刻蝕隔體材料，在芯棒40的側(cè)部形成隔體60，即延伸的或原來形成的從另一種材料的側(cè)壁延伸的材料。如圖1F所示，然后除去保留的芯棒40，從而只留下隔體60，隔體60同時擔(dān)當(dāng)用于形成圖案的掩模。因此，在原來包含限定一個特征和一個空間的圖案的給定間距的地方，現(xiàn)在相同的寬度包含兩個特征和由隔體60限定的兩個空間。結(jié)果，有效降低了光刻技術(shù)所能實現(xiàn)的最小特征尺寸。
應(yīng)該理解，盡管間距在上述實例中實際上是減半的，但是這種間距的降低常規(guī)上稱為間距″加倍″，或者更普遍地稱為間距″倍增″。即，常規(guī)上通過某個因素的間距″倍增″實際上涉及通過該因素降低間距。在此保留常規(guī)的術(shù)語。
因為隔體材料層50典型地具有單一的厚度90(參見圖1D和圖1E)，并且因為通過隔體60形成的特征的尺寸通常對應(yīng)厚度90，所以間距加倍典型地制造只有一個寬度的特征。然而，電路通常使用不同尺寸的特征。例如，隨機存取存儲電路典型地在所謂″外圍″中包含存儲單元陣列和邏輯電路。在所述陣列中，所述存儲單元典型地通過導(dǎo)線連接，并且在所述外圍中，導(dǎo)線典型地接觸用于將陣列連接到邏輯電路上的連接焊盤(landingpad)。然而，外圍特征如連接焊盤可以大于導(dǎo)線。另外，外圍電器件如晶體管可以大于在陣列中的電器件。此外，即使可以形成與陣列間距相同的外圍特征，典型地，限定電路需要的靈活性在使用單個掩模時是不可能的，特別是如果圖案限于可以沿著形成圖案的光致抗蝕劑的側(cè)壁形成的那些，更是如此。
一些提出的用于在外圍和在陣列形成圖案的方法包括將圖案獨立地刻蝕到襯底的陣列區(qū)中和襯底的外圍中。因此，首先形成在陣列中的圖案并且使用一個掩模將其轉(zhuǎn)移到襯底中，然后形成在外圍中的另一圖案并且使用另一個掩模將其獨立地轉(zhuǎn)移到所述襯底中。因為這些方法在襯底上的不同位置使用不同的掩模形成圖案，所以它們在形成需要交疊圖案的特征的能力方面是有限的，例如當(dāng)連接焊盤與互連線交疊時，并且還可能需要第三掩模以使用互連″縫合″兩個獨立的圖案。另外，由于使用間距倍增技術(shù)限定的精細(xì)特征，這種第三掩模將面臨關(guān)于掩模對準(zhǔn)的更大挑戰(zhàn)。
因此，需要形成不同尺寸的特征的方法，特別是在特征需要不同的交疊圖案并且特別是與間距倍增結(jié)合時。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于半導(dǎo)體加工的方法。所述方法包括提供襯底，所述襯底具有覆蓋在該襯底上面的初級掩模層，覆蓋在所述初級掩模層上面的臨時層和覆蓋在所述臨時層上面的第一光致抗蝕劑層。在第一光致抗蝕劑層中形成光致抗蝕劑圖案。在所述臨時層中形成第一圖案，第一圖案具有由所述光致抗蝕劑圖案的特征得到的特征。隨后在第一圖案的水平面(level)上形成第二光致抗蝕劑層，并且在第二光致抗蝕劑層中形成其它光致抗蝕劑圖案。將所述其它光致抗蝕劑圖案和第一圖案轉(zhuǎn)移到所述初級掩模層中以在所述初級掩模層中形成混合圖案。通過所述初級掩模層中的混合圖案加工所述襯底。應(yīng)該理解所述襯底可以包含通過所述初級掩模層加工的任何一種或多種材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于形成集成電路的方法。所述方法包括提供襯底和在所述襯底上形成無定形碳層。在第一無定形碳層上形成第一硬質(zhì)掩模層。在第一硬質(zhì)掩模層上形成臨時層，并且在所述臨時層上形成第二硬質(zhì)掩模層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于半導(dǎo)體制造的方法。所述方法包括通過間距倍增形成第一圖案和通過沒有間距倍增的光刻獨立形成第二圖案。將第一和第二圖案轉(zhuǎn)移到掩模層中，并且通過所述掩模層刻蝕襯底。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于形成集成電路的方法。所述方法包括形成掩模圖案，其中所述掩模圖案的第一部分具有第一間距并且所述掩模圖案的第二部分具有第二間距。第一間距在用于限定第二圖案的光刻技術(shù)的最小間距以下。所述方法還包括通過所述掩模圖案刻蝕襯底。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于形成存儲器的方法。所述方法包括在第一碳層上的層中形成臨時占位符的圖案。將掩模材料層沉積在所述臨時占位符的表面上，然后從存儲器的水平表面上選擇性除去。相對于所述掩模材料選擇性除去所述臨時占位符，形成與在所述存儲器的陣列區(qū)中的特征對應(yīng)的掩模材料圖案。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于制造集成電路的方法。所述方法包括形成多個芯棒條。在每一個芯棒條的側(cè)壁上形成隔體。除去所述芯棒條以形成間隔的隔體的圖案。在所述隔體上的平面中形成掩模層，并且在所述掩模層中形成圖案。將所述圖案轉(zhuǎn)移到與所述隔體相同的水平面中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于制造集成電路的方法。所述方法包括在襯底上提供多根掩模材料的間隔線，其中所述掩模材料與光致抗蝕劑不同。通過光刻技術(shù)，在所述襯底上的可光限定的材料中限定多個特征。在所述間隔線下面的無定形碳層中復(fù)制所述間隔線和所述多個特征。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于形成掩模圖案以制造集成電路的方法。所述方法包括提供多根第一掩模材料的線。所述線由第一臨時材料隔開。選擇性刻蝕第一臨時材料。使用第二臨時材料填充在所述線之間的空間。選擇性刻蝕第二臨時材料以打開所述空間。然后通過所述空間進行選擇性刻蝕，在所述多根線下面的另一種掩模材料層中形成圖案。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于制造集成電路的方法。所述方法包括提供在部分制造的集成電路的第一和第二區(qū)上延伸的掩模層。在所述掩模層中形成圖案。與第一區(qū)對應(yīng)的所述圖案的一部分的最小特征尺寸等于或小于與第二區(qū)對應(yīng)的所述圖案的另一部分的最小特征尺寸的約一半。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種部分形成的集成電路。所述部分形成的集成電路包含碳層和在覆蓋在所述碳層上面的水平面上的多個間距倍增的隔體。所述隔體具有約為100nm或更小的間距。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種部分形成的集成電路。所述部分形成的集成電路包含襯底和覆蓋在所述襯底上面的初級掩模層。所述初級掩模層由與光致抗蝕劑不同的材料形成。將限定第一圖案的掩模材料設(shè)置于覆蓋在所述初級掩模層上面的第一平面中。將限定第二圖案的可光限定的材料設(shè)置于覆蓋在所述掩模材料上面的第二平面中。


從優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述和后附的附圖可以更好地理解本發(fā)明，所附的附圖意在說明而不是限制本發(fā)明，其中圖1A-1F是部分形成的導(dǎo)線的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，所述導(dǎo)線是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)間距加倍方法形成的；圖2A-2B是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案部分形成的存儲器的示意性橫截面的頂視圖和側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖2的部分形成的存儲器在所述存儲器的陣列中的可選擇性限定層內(nèi)形成線之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖3的部分形成的存儲器在加寬光致抗蝕劑線之間的空間之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖4的部分形成的存儲器在通過硬質(zhì)掩模層進行刻蝕之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖5的部分形成的存儲器在將圖案從光致抗蝕劑層轉(zhuǎn)移到臨時層中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖6的部分形成的存儲器在沉積隔體材料層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖8是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖7的部分形成的存儲器在隔體刻蝕之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖8的部分形成的存儲器在除去臨時層的保留部分以在存儲器的陣列中留下隔體的圖案之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖9的部分形成的存儲器在使用可除去材料包圍所述隔體并且在所述隔體上形成硬質(zhì)掩模層和可選擇性限定層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖11是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖10的部分形成的存儲器在所述存儲器的外圍中的可選擇性限定層內(nèi)形成圖案之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖12是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖11的部分形成的存儲器在通過頂部硬質(zhì)掩模層進行刻蝕之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖13是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖12的部分形成的存儲器在將所述圖案從所述可選擇性限定層轉(zhuǎn)移到與所述隔體相同的水平面(level)中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖14是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖13的部分形成的存儲器在將外圍中的圖案和陣列中的隔體圖案刻蝕到下面的硬質(zhì)掩模層中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖15是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖14的部分形成的存儲器在將外圍中的圖案和陣列中的隔體圖案一起轉(zhuǎn)移到初級掩模層中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖16是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，圖15的部分形成的存儲器在將外圍圖案和隔體圖案轉(zhuǎn)移到下面的襯底中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖17A和17B分別是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案形成的部分形成的存儲器的刻蝕到陣列和外圍中的圖案通過掃描電子顯微鏡觀察的顯微圖。
具體實施例方式
除在形成不同尺寸特征的情況下的問題以外，還發(fā)現(xiàn)間距加倍技術(shù)可能難以將隔體圖案轉(zhuǎn)移到襯底中。特別是，在轉(zhuǎn)移圖案的普通方法中，使隔體和下面的襯底均暴露于優(yōu)先刻蝕襯底材料的蝕刻劑中。然而，應(yīng)該理解盡管速度較慢，但是蝕刻劑還損耗隔體。因此，在轉(zhuǎn)移圖案的過程中，在圖案轉(zhuǎn)移完成之前隔體可能被蝕刻劑損耗。降低特征尺寸的趨向，例如由于這些溝的寬度降低，從而愈加導(dǎo)致更高的縱橫比，加重了這些困難。連同制造不同特征尺寸的結(jié)構(gòu)體的困難，這些圖案轉(zhuǎn)移限制使得將間距加倍原理用于集成電路制造更加困難。
考慮到這些困難，本發(fā)明的優(yōu)選實施方案允許結(jié)合間距加倍改善圖案轉(zhuǎn)移并且形成不同尺寸的特征。在所述方法的第一階段中，優(yōu)選使用光刻和間距加倍形成隔體圖案。這典型地在芯片的一個區(qū)域，例如存儲器芯片的陣列中形成一種尺寸的特征。在第二階段中，在覆蓋在隔體圖案上面的層中再次進行光刻以在芯片的另一個區(qū)域，例如存儲器芯片的外圍中形成第二圖案。然后將隔體圖案和第二圖案均轉(zhuǎn)移到下面的初級掩模層中，所述初級掩模層優(yōu)選可以相對于下面的襯底進行優(yōu)先刻蝕。然后，在單個步驟中將隔體和第二圖案從初級掩模層轉(zhuǎn)移到下面的襯底中。因此，可以形成用于形成不同尺寸特征的圖案，所述不同尺寸特征中的一些在用于形成圖案的光刻技術(shù)的最小間距以下，并且可以將這些圖案成功地轉(zhuǎn)移到下面的襯底中。
此外，因為首先在覆蓋在隔體圖案上面的層上形成第二圖案，所以第二圖案與隔體圖案可以交疊。結(jié)果，可以有利地形成不同尺寸的交疊特征，如導(dǎo)線和連接焊盤或外圍晶體管。
優(yōu)選地，初級掩模層是直接上覆的掩模層，并且由于刻蝕選擇性，主要用于通過該初級掩模層在襯底上進行加工(例如，刻蝕)。特別是，初級掩模層優(yōu)選由如下材料形成，所述材料相對于隔體材料和襯底材料均可以有良好的刻蝕選擇性，使得可以將隔體圖案有效地轉(zhuǎn)移到其中；使得可以在不損害襯底的情況下，在加工之后選擇性地除去初級掩模層；并且在將掩模用于刻蝕襯底時，使得可以將其中的圖案有效地轉(zhuǎn)移到所述襯底中。由于其相對于包括氧化物、氮化物和硅的各種材料的優(yōu)異的刻蝕選擇性，初級掩模層優(yōu)選由碳形成，并且更優(yōu)選由無定形碳形成。
應(yīng)該理解襯底可以包含通過所述初級掩模層加工的任何一種或多種材料。因此，襯底可以包含單一材料層、多個不同材料的層、其中具有不同材料或結(jié)構(gòu)的區(qū)域的一層或多層等。這些材料可以包含半導(dǎo)體、絕緣體、導(dǎo)體或它們的組合。典型地，所述襯底包含最終形成制造的集成電路的一部分的結(jié)構(gòu)或?qū)印?br> 還應(yīng)該理解將圖案從第一水平面(level)轉(zhuǎn)移到第二水平面涉及形成通常與第一水平面上的特征對應(yīng)的處于第二水平面的特征。例如，第二水平面的線的路徑通常遵循在第一水平面上的線的路徑，并且在第二水平面上的其它特征的位置對應(yīng)在第一水平面上的類似特征的位置。然而，從第一水平面到第二水平面，特征的精確形狀和尺寸可以變化。例如，依賴于刻蝕化學(xué)和條件，相對于在第一水平面上的圖案，可以放大或減小形成轉(zhuǎn)移圖案的特征的尺寸和之間的相對間距，但是仍然類似于上述最初的″圖案″。
現(xiàn)在將參考附圖，其中相同的標(biāo)記全部指相同的部件。應(yīng)該理解圖2-16沒有必要按比例進行繪制。
盡管優(yōu)選實施方案將應(yīng)用于其中在襯底上形成不同尺寸的特征的任何環(huán)境中，但是在特別有利的實施方案中，通過間距倍增形成將要轉(zhuǎn)移到襯底中的圖案的一部分，該部分的間距在用于加工襯底的光刻技術(shù)的最小間距以下。另外，盡管優(yōu)選實施方案可以用于形成任何集成電路，但是它們特別有利地用于形成具有電器件的陣列，包括邏輯或柵極陣列的器件以及易失性或非易失性存儲器如DRAM、ROM或閃存。在這些器件中，可以使用間距倍增以形成例如晶體管柵極電極和芯片的陣列區(qū)中導(dǎo)線，而可以使用常規(guī)的光刻以在芯片的外圍形成較大的特征，如接觸。在附圖中說明了在制造存儲器芯片的過程中的示例性掩模步驟。
圖2A顯示了部分制造的集成電路或存儲器芯片100的頂視圖。中心區(qū)102，即″陣列″被外圍區(qū)104，即″外圍″包圍。應(yīng)該理解在完成集成電路100的制造之后，陣列102典型地密集組裝有導(dǎo)線和電器件如晶體管和電容器。如下所述，適宜地，可以使用間距倍增以在陣列102中形成特征。另一方面，外圍104可以具有比陣列102中的特征更大的特征。因為位于外圍104中的邏輯電路的幾何結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得使用間距倍增困難，所以典型地使用常規(guī)光刻，而不是間距倍增將這些特征形成圖案。另外，由于電約束，外圍中的一些器件需要更大的幾何結(jié)構(gòu)，從而使得與常規(guī)光刻相比，間距倍增對于這些器件不太有利。
參考圖2B，提供部分形成的集成電路100。將襯底110安置在多層120-160下面。如下所述，將襯底110形成圖案以形成各種特征，并且刻蝕層120-160以形成用于圖案的掩模。優(yōu)選基于在此所述的各種圖案形成和圖案轉(zhuǎn)移步驟的化學(xué)和加工條件要求的考慮，選擇覆蓋在襯底110上面的層的材料。因為在最上面的可選擇性限定層120，其優(yōu)選可用平版印刷方法限定，和襯底110之間的層起著將從可選擇性限定層120得到的圖案轉(zhuǎn)移到襯底110上的作用，所以優(yōu)選選擇在可選擇性限定層120和襯底110之間的層，使得在它們的刻蝕過程中，它們可以相對于其它暴露材料進行選擇性刻蝕。應(yīng)該理解在材料的刻蝕速率比材料周圍的刻蝕速率大至少約5倍，優(yōu)選約10倍，更優(yōu)選約20倍并且最優(yōu)選約40倍時，該材料被認(rèn)為是選擇性或優(yōu)先刻蝕的。
在舉例說明的實施方案中，可選擇性限定層120覆蓋在第一硬質(zhì)掩模，或刻蝕阻止層130上面，所述第一硬質(zhì)掩模層130覆蓋在臨時層140上面，所述臨時層140覆蓋在第二掩?；蚩涛g阻止層150上面，所述第二掩模層150覆蓋在初級掩模層160上面，而所述初級掩模層160覆蓋在將通過掩模進行加工(例如，刻蝕)的襯底110上面。所述層的厚度優(yōu)選根據(jù)與在此所述的刻蝕化學(xué)和加工條件的相容性進行選擇。例如，在通過選擇性刻蝕下面的層，將圖案從覆蓋層轉(zhuǎn)移到下面的層時，某種程度上將材料從兩層中均除去。因此，上層優(yōu)選足夠厚，使其在刻蝕過程中不被消耗殆盡。
在舉例說明的實施方案中，第一硬質(zhì)掩模層130優(yōu)選厚度在約10-50nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約10-30nm之間。所述臨時層140優(yōu)選厚度在約100-300nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約100-200nm之間。第二硬質(zhì)掩模層150優(yōu)選厚度在約10-50nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約20-40nm之間，并且初級掩模層160優(yōu)選厚度在約100-1000nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約100-500nm之間。
參考圖2，可選擇性限定層120優(yōu)選由包括本領(lǐng)域中已知的任何光致抗蝕劑的光致抗蝕劑形成。例如，所述光致抗蝕劑可以是與13.7nm、157nm、193nm、248nm或365nm波長系統(tǒng)、193nm波長浸沒系統(tǒng)或電子束光刻系統(tǒng)相容的任何光致抗蝕劑。優(yōu)選的光致抗蝕劑的實例包括氟化氬(ArF)敏感的光致抗蝕劑，即適合與ArF光源一起使用的光致抗蝕劑，和氟化氪(KrF)敏感的光致抗蝕劑，即適合與KrF光源一起使用的光致抗蝕劑。優(yōu)選將ArF光致抗蝕劑與使用較短波長光，例如193nm的光刻系統(tǒng)一起使用。優(yōu)選將KrF光致抗蝕劑與較長波長光刻系統(tǒng)，如248nm系統(tǒng)一起使用。在其它實施方案中，所述層120和任何隨后的抗蝕劑層可以由抗蝕劑形成，所述抗蝕劑可以通過納米刻印光刻(nano-imprintlithography)，例如通過使用模具或機械力形成圖案，從而將抗蝕劑形成圖案。
用于第一硬質(zhì)掩模層130的材料優(yōu)選包含氧化硅(SiO2)、硅或電介質(zhì)抗反射涂料(DARC)，如富含硅的氧氮化硅。因為DARC可以通過將光反射減至最低而提高分辨率，所以它們對于形成具有接近光刻技術(shù)的分辨率極限的間距的圖案特別有利。應(yīng)該理解，光反射可以降低光刻可以限定圖案邊緣的精確度。任選地，除第一硬質(zhì)掩模層130以外，還可以類似地使用底部抗反射涂層(BARC)(沒有顯示)以控制光反射。
臨時層140優(yōu)選由相對于優(yōu)選的硬質(zhì)掩模材料提供很高的刻蝕選擇性的無定形碳形成。更具體而言，無定形碳是對光高度透明且由于對用于這種對準(zhǔn)的光的波長透明而進一步改善光對準(zhǔn)的透明碳的形式。在A.Helmbold，D.Meissner，Thin Solid Films，283(1996)196-203中可以找到用于形成高透明碳的沉積技術(shù)。
與第一硬質(zhì)掩模層130一樣，第二硬質(zhì)掩模層150優(yōu)選包含電介質(zhì)抗反射涂料(DARC)(例如，氧氮化硅)、二氧化硅(SiO2)或硅。另外，還可以任選使用底部抗反射涂層(BARC)(沒有顯示)以控制光反射。盡管第一硬質(zhì)掩模層130和第二硬質(zhì)掩模層150可以由不同材料形成，但是這些層優(yōu)選由相同的材料形成，以易于加工并且如下所述將使用的不同刻蝕化學(xué)品的數(shù)量減至最低。如同臨時層140，初級掩模層160優(yōu)選由無定形碳形成，并且更優(yōu)選由透明碳形成。
應(yīng)該理解可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法形成在此所述的各種層。例如，可以使用各種氣相沉積方法，如化學(xué)氣相沉積，以形成硬質(zhì)掩模層。優(yōu)選地，使用低溫化學(xué)氣相沉積法以在掩模層160上沉積硬質(zhì)掩模層或任何其它材料，例如隔體材料(圖7)，其中掩模層160由非晶硅形成。這種低溫沉積方法有利地防止無定形碳層的化學(xué)或物理破裂。
可以使用旋涂法形成可光限定層。另外，通過使用烴化合物或這些化合物的混合物作為碳前體的化學(xué)氣相沉積，可以形成無定形碳層。示例性前體包括丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯和乙炔。在于2003年6月3日授予Fairbairn等的美國專利6,573,030 B1中描述了用于形成無定形碳層的適合的方法。
在根據(jù)優(yōu)選實施方案的方法的第一階段中并且參考圖3-9，在部分形成的集成電路100的陣列中進行間距倍增。如圖3所示，在可光限定層120上形成圖案?？梢酝ㄟ^例如光刻將可光限定層120形成圖案，其中使層120暴露于通過分劃板的輻照中，然后進行顯影。在顯影之后，保留的可光限定材料，在這種情況下為光致抗蝕劑，包含限定空間124的線122。
如圖4所示，可以將空間122和光致抗蝕劑線122的寬度改變至需要的尺寸。例如，可以通過刻蝕光致抗蝕劑線124加寬空間122。優(yōu)選使用各向同性刻蝕，如氧化硫等離子體，例如包含SO2、O2、N2和Ar的等離子體，刻蝕光致抗蝕劑線124。優(yōu)選選擇刻蝕的程度，使得到的線124a具有與將要形成的隔體的所需間距對應(yīng)的寬度，如從下面對圖8-16的論述中所理解的。有利地，除允許形成比通過用于將可光限定層120形成圖案的光刻技術(shù)限定的特征更窄的線124a以外，這種刻蝕可以使線124的邊緣變平滑，從而提高線124的均勻性。由此得到的光致抗蝕劑線124和124a構(gòu)成其上將形成隔體175(圖9)的圖案的占位符或芯棒。在其它實施方案中，可以通過將線124擴充至需要的尺寸使空間122之間的空間變窄。例如，可以在線124上沉積另外的材料，或者可以使線124進行化學(xué)反應(yīng)，形成具有更大體積的材料以增加它們的尺寸。
優(yōu)選將(改變的)可光限定層120的圖案轉(zhuǎn)移到可以承受下述用于隔體材料沉積的處理條件的材料的層140中。除具有比光致抗蝕劑更高的耐熱性以外，優(yōu)選選擇形成臨時層140的材料，使得相對于隔體材料和下面的層可以選擇性除去它。如上所述，層140優(yōu)選由無定形碳形成。因為用于刻蝕光致抗蝕劑的優(yōu)選的化學(xué)品還典型地刻蝕顯著量的無定形碳，并且因為化學(xué)品可用于刻蝕相對于各種材料具有優(yōu)異選擇性的無定形碳，所以選自這些材料的硬質(zhì)掩模層130優(yōu)選隔開層120和140。用于硬質(zhì)掩模層130的適合的材料包括，例如DARC、二氧化硅或氮化硅和硅。
如圖5所示，優(yōu)選將可光限定層120中的圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層130中。盡管如果硬質(zhì)掩模層130薄，則濕法(各向同性)刻蝕也可以是適合的，但是優(yōu)選使用各向異性刻蝕，如使用氟碳等離子體的刻蝕實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移。優(yōu)選的氟碳等離子體刻蝕化學(xué)品可以包括CF4、CFH3、CF2H2、CF3H等。
如圖6所示，然后優(yōu)選使用含SO2的等離子體，例如含SO2、O2和Ar的等離子體，將圖案轉(zhuǎn)移到臨時層140中。有利地，所述含SO2等離子體可以以比刻蝕硬質(zhì)掩模層130的速率大20倍、更優(yōu)選大40倍的速率刻蝕優(yōu)選的臨時層140的碳。在2004年8月31日提交的Abatchev等的題目為Critical Dimension Control的美國專利申請10/931,772中描述了適合的含SO2等離子體。應(yīng)該理解所述含SO2等離子體同時刻蝕臨時層140并且除去可光限定層120。
如圖7所示，接著優(yōu)選在硬質(zhì)掩模層130和臨時層140上沉積隔體材料層170。優(yōu)選通過化學(xué)氣相沉積或原子層沉積來沉積隔體材料。隔體材料可以是能夠用作將圖案轉(zhuǎn)移到下面的初級掩模層160中的掩模的任何材料。所述隔體材料優(yōu)選1)可以以良好的階梯覆蓋度進行沉積，2)可以在與臨時層140相容的低溫進行沉積，并且3)可以相對于臨時層140和在臨時層140下面的任何層進行選擇性刻蝕。優(yōu)選的材料包括氮化硅和二氧化硅。
如圖8所示，然后將隔體層170進行各向異性刻蝕以從部分形成的集成電路100的水平表面180除去隔體材料。這種刻蝕也稱為隔體刻蝕，可以使用氟碳等離子體進行，所述氟碳等離子體還可以有利地刻蝕硬質(zhì)掩模層130。接著，可以使用例如含SO2的等離子體選擇性除去無定形碳層140。圖9顯示了在無定形碳刻蝕之后留下的隔體175的圖案。因此，可以在部分形成的集成電路100的陣列中實現(xiàn)間距倍增，并且在舉例說明的實施方案中，隔體的間距是最初通過光刻形成的光致抗蝕劑線124(圖3)的間距的一半。應(yīng)該理解隔體175通常遵循最初在可光限定層120中形成的圖案或線124的輪廓。
接著，在根據(jù)優(yōu)選實施方案的方法的第二階段中，在外圍104中形成第二圖案。為了形成這種第二圖案，如圖10所示，將隔體175保護起來并且形成另一個可光限定層220，以允許將第二圖案在外圍104形成圖案。通過形成在隔體175上形成保護層200保護隔體175。保護層200優(yōu)選至少與隔體175一樣高，并且優(yōu)選厚約100-500nm，更優(yōu)選厚約100-300nm。接著，優(yōu)選在保護層200上形成硬質(zhì)掩模層210以幫助將圖案從可光限定層220轉(zhuǎn)移到保護層200中。優(yōu)選地，硬質(zhì)掩模層210厚約40-80nm，并且更優(yōu)選厚約50-60nm。
保護層200優(yōu)選由相對于隔體175容易選擇性除去的材料形成。例如，保護層200可以由光致抗蝕劑形成，并且可以是與用于形成可光限定層120(圖2-5)的光致抗蝕劑相同或不同的光致抗蝕劑，其可以是與用于形成可光限定層220(圖10)的材料相同或不同的材料。更具體而言，保護層200由可以相對于隔體175以優(yōu)異的選擇性進行刻蝕的無定形碳形成。
在其中保護層200由可以相對于隔體175和可光限定層220進行選擇性刻蝕的材料形成的其它實施方案中，可以省略硬質(zhì)掩模層210。例如，保護層200可以由底部抗反射涂層(BARC)形成，并且可以在BARC的正上方形成光致抗蝕劑。隔體175可以由對于BARC允許良好的刻蝕選擇性的材料形成，所述材料包括氮化硅或二氧化硅。
盡管可以使用任何光刻技術(shù)將它形成圖案，但是優(yōu)選使用與用于將可光限定層120形成圖案的相同光刻技術(shù)將可光限定層220形成圖案。因此，參考圖11，在可光限定層220中形成圖案230。盡管圖案177優(yōu)選具有比光刻技術(shù)的最小間距或分辨率更小的間距或分辨率，但是圖案230優(yōu)選具有等于或大于光刻技術(shù)的最小間距或分辨率的最小間距或分辨率。應(yīng)該理解在外圍104的圖案230可以用于形成連接焊盤、晶體管、局部互連等。還應(yīng)該理解，盡管是與圖案177橫向隔開進行說明的，但是圖案230還可以與圖案177交疊。因此，這些圖案的不同參考標(biāo)記(177和230)的使用表明它們最初是在不同步驟中形成的。
然后，將圖案230轉(zhuǎn)移到與隔體175的圖案177相同的水平面。如圖12中所示，優(yōu)選使用各向異性刻蝕如氟碳等離子體刻蝕，相對于可光限定層220選擇性刻蝕硬質(zhì)掩模層210。備選地，因為硬質(zhì)掩模層210是適當(dāng)薄的，所以濕法(各向同性)刻蝕也可以是適合的。如圖13所示，然后通過另一各向異性刻蝕，如使用含SO2等離子體的刻蝕，將圖案230轉(zhuǎn)移到保護層200中。因為已經(jīng)預(yù)先除去了覆蓋在隔體175上面的硬質(zhì)掩模層210，所以這種刻蝕還可以除去在隔體175周圍的保護層200，從而讓這些隔體175暴露。
參考圖14和15，然后將圖案177和230向下轉(zhuǎn)移到初級掩模層160中，所述初級掩模層160優(yōu)選包含對于襯底110具有良好的刻蝕選擇性的材料，反之亦然，以允許將圖案177和230同時轉(zhuǎn)移到襯底110中。因此，圖案177和230在初級掩模層160中形成混合圖案。
為了轉(zhuǎn)移圖案177和230，首先刻蝕覆蓋在初級掩模層160上面的硬質(zhì)掩模層150(圖14)。優(yōu)選使用氟碳等離子體，優(yōu)選各向異性刻蝕硬質(zhì)掩模層150。備選地，如果硬質(zhì)掩模層150相對薄，則可以使用各向同性刻蝕。
然后優(yōu)選使用含SO2等離子體各向異性刻蝕初級掩模層160，同時可以除去可光限定層200(圖15)。如上所述，相對于硬質(zhì)掩模層150，含SO2等離子體對于初級掩模層160的無定形碳具有優(yōu)異的選擇性。因此，在初級掩模層160中可以形成足夠厚的掩模，以隨后使用常規(guī)的刻蝕化學(xué)品并且在圖案轉(zhuǎn)移完成之前不損耗初級掩模層160的情況下，將掩模圖案有效地轉(zhuǎn)移到襯底110中。
如圖16中說明，在將兩種圖案轉(zhuǎn)移到初級掩模層160中后，使用層160作為掩模將圖案177和230轉(zhuǎn)移到襯底110中。假定典型用于初級掩模層160和襯底110的完全不同材料(例如，分別為無定形碳和硅或硅化合物)，可以使用適于包含襯底110的一種或多種材料的常規(guī)刻蝕容易地實現(xiàn)圖案轉(zhuǎn)移。例如，可以將包含含CF4、CHF3和/或NF3等離子體的氟碳刻蝕用于刻蝕氮化硅，可以將包含含CF4、CHF3、CH2F2和/或C4F8等離子體的氟碳刻蝕用于刻蝕二氧化硅，并且可以將包含HBr、Cl2、NF3、SF6和/或CF4的等離子體刻蝕用于刻蝕硅。另外，對于其它襯底材料，如導(dǎo)體，包括鋁、過渡金屬和過渡金屬氮化物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易確定適合的刻蝕化學(xué)品。例如，可以使用氟碳刻蝕來刻蝕鋁襯底。
應(yīng)該理解，在襯底110包含不同材料層時，可以使用一系列不同化學(xué)品，優(yōu)選使用干法刻蝕化學(xué)品以通過這些不同層連續(xù)地進行刻蝕。還應(yīng)該理解，根據(jù)使用的一種或多種化學(xué)品，可以刻蝕隔體175和硬質(zhì)掩模層150。然而，對于常規(guī)的刻蝕化學(xué)品，特別是用于刻蝕含硅材料的那些，初級掩模層160的無定形碳有利地提供優(yōu)異的抵抗力。因此，可以有效地使用初級掩模層160作為通過多個襯底層進行刻蝕的掩模，或用于形成高的縱橫比的溝的掩模。另外，可以在單個刻蝕步驟中，將間距加倍的圖案177和通過常規(guī)技術(shù)形成的圖案230同時轉(zhuǎn)移到襯底110或襯底110的各個層中。
圖17A和17B顯示了得到的結(jié)構(gòu)。圖17A顯示了集成電路100的陣列部分，而圖17B顯示了集成電路100(圖2-16)的外圍。如上所述，襯底110可以是在其中刻蝕圖案177和230的一種或多種材料的任何層。襯底110的組成可以取決于例如將要形成的電器件。因此，在圖17A和17B中，襯底110包含Si3N4層110a、多晶硅層110b、SiO2層110c和硅層110d。在例如晶體管的形成中可以有利地使用這種層結(jié)構(gòu)。
應(yīng)指出刻蝕表面具有特別低的邊緣粗糙度。另外，即使以低的100nm的間距拍攝，在陣列中形成的溝也顯示出優(yōu)異的均勻性。有利地，如圖17B所示，還在外圍中形成界限分明和平滑的線時得到這些結(jié)果。
應(yīng)該理解，根據(jù)優(yōu)選實施方案形成圖案提供許多優(yōu)點。例如，因為在轉(zhuǎn)移到襯底之前，可以將具有不同尺寸特征的多個圖案合并到單個最后的掩模層上，所以可以將交疊圖案容易地轉(zhuǎn)移到襯底中。因此，可以容易相互連接地形成間距加倍的特征和通過常規(guī)技術(shù)形成的特征。此外，如在圖17A和17B中顯而易見的，可以形成特別小的特征，同時達到特別并且意外低的線邊緣粗糙度。盡管不限于理論，但是據(jù)認(rèn)為這種低的線邊緣粗糙度是使用層140和160的結(jié)果。據(jù)認(rèn)為形成隔體175并且進行多次各向異性刻蝕以將圖案177和230從臨時層140的水平面轉(zhuǎn)移到初級掩模層160中，然后轉(zhuǎn)移到襯底110中有利地使形成圖案177和230的特征的表面變平滑。此外，在此公開的優(yōu)選的無定形碳的刻蝕化學(xué)品允許使用薄的硬質(zhì)掩模層如層130和150，所述薄的硬質(zhì)掩模層是相對于刻蝕下面的無定形碳層如層140和160的深度而言的。這有利地降低對覆蓋在硬質(zhì)掩模層上面的層(例如，光致抗蝕劑層)的同一性的要求，并且還降低對用于刻蝕硬質(zhì)掩模層的化學(xué)品的要求，同時確保初級掩模層形成足夠厚的掩模以承受隨后的襯底刻蝕。
還應(yīng)該理解，舉例說明的工藝流程的各種變更是可以的。例如，因為圖案是由包圍芯棒的隔體形成的，所以間距倍增的圖案典型地形成閉合回路。因此，在間距倍增的圖案用于形成導(dǎo)線時，優(yōu)選使用另外的加工步驟除去這些回路的端部，使得每一個回路形成兩根獨立的、不連接的線。
而且，盡管基于刻蝕化學(xué)品和加工條件的考慮選擇在此所述的各種層的組成，但是與初級掩模層一樣，各種硬質(zhì)掩模層優(yōu)選各自由相同材料形成。有利地，這種安置降低加工復(fù)雜性。
另外，可以使圖案177的間距增加兩倍以上。例如，通過在隔體175周圍形成隔體，然后除去隔體175，然后在原先在隔體175周圍的隔體周圍形成隔體，等等，可以將圖案177進一步進行間距倍增。在Lowrey等的美國專利5,328,810中描述了用于進一步間距倍增的示例性方法。另外，盡管優(yōu)選實施方案可以有利地用于形成的同時具有間距倍增和常規(guī)光刻限定的特征的圖案，但是圖案177和230可以都是間距倍增的，或者可以具有不同的間距倍增程度。
此外，在需要時可以將多于兩種圖案177和230的圖案合并到初級掩模層160中。在這種情況下，可以將附加掩模層沉積在層140和160之間。例如，可以將圖案177和230轉(zhuǎn)移到覆蓋在硬質(zhì)掩模層150上面的附加掩模層中，然后可以進行在圖10-16中說明的一系列步驟以保護圖案77和230，在上覆的可光限定層中形成新圖案并且將所述圖案轉(zhuǎn)移到襯底110中。所述附加掩模層優(yōu)選包含相對于硬質(zhì)掩模層150和在轉(zhuǎn)移到該附加掩模層中之后包圍圖案177和230的保護層可以進行選擇性刻蝕的材料。
而且，盡管通過各種掩模層的″加工″優(yōu)選涉及刻蝕下面的層，但是通過所述掩模層的加工可以涉及將在所述掩模層下面的層進行任何半導(dǎo)體制造加工。例如，加工可以涉及通過掩模層且在下面的層上的離子注入、擴散摻雜、沉積或濕法刻蝕等。另外，可以使用掩模層作為化學(xué)機械拋光(CMP)用的阻止或阻擋層，或者可以在掩模層上進行CMP以既允許掩模層的平面化又允許下面的層的刻蝕。
因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對上述方法和結(jié)構(gòu)進行各種其它的省略、添加和修改。所有這些修改和改變意在落入由后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體加工的方法，所述方法包括提供襯底，其中初級掩模層覆蓋在所述襯底上面，其中臨時層覆蓋在所述初級掩模層上面，其中第一光致抗蝕劑層覆蓋在所述臨時層上面；在第一光致抗蝕劑層中形成光致抗蝕劑圖案；在所述臨時層中形成第一圖案，其中第一圖案的特征由所述光致抗蝕劑圖案的特征得到；在第一圖案的水平面上形成第二光致抗蝕劑層；在第二光致抗蝕劑層中形成其它光致抗蝕劑圖案；將所述其它光致抗蝕劑圖案和第一圖案轉(zhuǎn)移到所述初級掩模層中以在所述初級掩模層中形成混合圖案；和通過在所述初級掩模層中的所述混合圖案加工所述襯底。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中加工所述襯底包括通過刻蝕所述襯底，將所述混合圖案轉(zhuǎn)移到所述襯底中。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成光致抗蝕劑圖案和/或形成其它光致抗蝕劑圖案包括進行電子束光刻。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成光致抗蝕劑圖案和形成其它光致抗蝕劑圖案包括使用波長選自13.7nm、157nm、193nm、248nm或365nm的光波長的光進行光刻。
5.權(quán)利要求4所述的方法，其中第一和第二光致抗蝕劑層包含相同的光致抗蝕劑材料。
6.權(quán)利要求4所述的方法，其中形成第一圖案還包括通過各向同性刻蝕所述光致抗蝕劑，將在進行光刻之后保留的所述光致抗蝕劑的寬度降低至需要的寬度。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中第一圖案遵循在各向同性刻蝕之后保留的光致抗蝕劑的線的輪廓，其中形成第一圖案包括通過所述光致抗蝕劑層刻蝕所述臨時層；在刻蝕所述臨時層之后，在所述臨時層的剩余物的側(cè)壁上形成隔體；和相對于所述隔體優(yōu)先除去臨時層材料，其中所述隔體形成第一圖案。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述臨時層包含無定形碳。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述初級掩模層包含無定形碳。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中硬質(zhì)掩模層直接覆蓋在所述臨時層和所述初級掩模層上。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硬質(zhì)掩模層包含選自硅、二氧化硅或抗反射涂層材料中的材料。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述抗反射涂層材料是電介質(zhì)抗反射涂料。
13.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述臨時層包含底部抗彎曲涂層。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中第二光致抗蝕劑層直接接觸并且覆蓋在所述底部抗彎曲涂層上面。
15.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底是絕緣體。
16.權(quán)利要求15所述的方法，其中加工所述襯底限定存儲器陣列的導(dǎo)線。
17.一種用于形成集成電路的方法提供襯底；在所述襯底上形成無定形碳層；在第一無定形碳層上形成第一硬質(zhì)掩模層；在第一硬質(zhì)掩模層上形成臨時層；和在所述臨時層上形成第二硬質(zhì)掩模層。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中形成無定形碳層包括化學(xué)氣相沉積。
19.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述臨時層包含無定形碳。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中形成第二無定形碳層包括化學(xué)氣相沉積。
21.權(quán)利要求17所述的方法，其中形成第一硬質(zhì)掩模層和形成第二硬質(zhì)掩模層包括化學(xué)氣相沉積。
22.權(quán)利要求17所述的方法，其中第一硬質(zhì)掩模層包含選自氧化硅、硅或電介質(zhì)抗反射涂料中的材料。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第二硬質(zhì)掩模層包含選自氧化硅、硅或電介質(zhì)抗反射涂料中的材料。
24.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述無定形碳層厚約100-1000nm。
25.權(quán)利要求17所述的方法，其中第一硬質(zhì)掩模層厚約10-50nm。
26.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述臨時碳層厚約100-300nm。
27.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二硬質(zhì)掩模層厚約10-50nm。
28.權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括通過納米刻印在第二硬質(zhì)掩模層上的抗蝕劑層中沉積并且形成圖案。
29.權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括在第二硬質(zhì)掩模層上沉積光致抗蝕劑層。
30.權(quán)利要求29所述的方法，所述方法還包括將所述光致抗蝕劑層形成圖案以形成光致抗蝕劑圖案。
31.權(quán)利要求30所述的方法，所述方法還包括改變在所述光致抗蝕劑圖案中的開口的尺寸。
32.權(quán)利要求31所述的方法，其中改變所述開口的尺寸包括使所述開口的尺寸變窄。
33.權(quán)利要求31所述的方法，其中改變所述開口的尺寸包括各向同性刻蝕所述光致抗蝕劑圖案以形成加寬的光致抗蝕劑圖案。
34.權(quán)利要求33所述的方法，所述方法還包括將所述加寬的光致抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到第二硬質(zhì)掩模層中。
35.權(quán)利要求34所述的方法，所述方法還包括將所述加寬的光致抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到所述臨時層中。
36.權(quán)利要求35所述的方法，所述方法還包括在轉(zhuǎn)移所述加寬的光致抗蝕劑圖案形成的臨時層的側(cè)壁上形成隔體。
37.權(quán)利要求36所述的方法，所述方法還包括相對于所述隔體優(yōu)先除去所述臨時層以形成隔體圖案。
38.權(quán)利要求37所述的方法，所述方法還包括將所述隔體圖案轉(zhuǎn)移到第一硬質(zhì)掩模層中。
39.權(quán)利要求38所述的方法，所述方法還包括將所述隔體圖案轉(zhuǎn)移到所述無定形碳層中。
40.權(quán)利要求39所述的方法，所述方法還包括將所述隔體圖案轉(zhuǎn)移到所述襯底中。
41.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述襯底包含多個不同材料的層。
42.權(quán)利要求41所述的方法，其中所述多個層包含半導(dǎo)體、絕緣體和/或?qū)w。
43.一種用于半導(dǎo)體制造的方法，所述方法包括通過間距倍增形成第一圖案；通過沒有間距倍增的光刻獨立形成第二圖案；將第一和第二圖案轉(zhuǎn)移到掩模層中；和通過所述掩模層刻蝕襯底。
44.權(quán)利要求43所述的方法，其中形成所述第一圖案包括形成由無定形碳組成的多根芯棒；在所述芯棒上沉積含硅材料的覆蓋層；和各向異性刻蝕所述覆蓋層。
45.權(quán)利要求43所述的方法，其中形成第一圖案是通過間距加倍實現(xiàn)的。
46.權(quán)利要求43所述的方法，其中獨立形成第二圖案包括使第二圖案與第一圖案交疊。
47.權(quán)利要求43所述的方法，其中所述襯底包含多個不同材料的層。
48.權(quán)利要求47所述的方法，其中刻蝕襯底包括對所述多個層的每一個使用不同的刻蝕化學(xué)品。
49.一種用于形成集成電路的方法，所述方法包括形成掩模圖案，其中所述掩模圖案的第一部分具有第一間距并且其中所述掩模圖案的第二部分具有第二間距，其中第一間距在用于限定第二圖案的光刻技術(shù)的最小間距以下；和通過所述掩模圖案刻蝕襯底。
50.權(quán)利要求49所述的方法，其中形成掩模圖案包括將對應(yīng)第二部分的區(qū)域形成圖案和將對應(yīng)第一部分的區(qū)域獨立形成圖案。
51.權(quán)利要求50所述的方法，其中將對應(yīng)第二部分的區(qū)域形成圖案是使用采用248nm的光的光刻技術(shù)進行的。
52.權(quán)利要求50所述的方法，其中形成掩模圖案包括刻蝕無定形碳層。
53.權(quán)利要求50所述的方法，其中刻蝕無定形碳層包括使所述無定形碳層暴露于含SO2的等離子體中。
54.權(quán)利要求50所述的方法，其中所述襯底包含絕緣層和導(dǎo)電層。
55.一種用于形成存儲器的方法，所述方法包括在碳層上的層中形成臨時占位符的圖案；將掩模材料層沉積在所述臨時占位符的表面上；從水平表面上選擇性除去所述掩模材料；和相對于所述掩模材料選擇性除去所述臨時占位符以形成與所述存儲器的陣列區(qū)中的特征對應(yīng)的掩模材料圖案。
56.權(quán)利要求55所述的方法，其中沉積掩模材料層包括通過低溫化學(xué)氣相沉積法沉積所述掩模材料。
57.權(quán)利要求56所述的方法，其中所述掩模材料包含氮化硅或氧化硅。
58.權(quán)利要求57所述的方法，其中選擇性除去所述掩模材料包括使用氟碳等離子體進行刻蝕。
59.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述臨時占位符包含無定形碳。
60.權(quán)利要求59所述的方法，其中選擇性除去所述臨時占位符包括使用含二氧化硫的等離子體進行刻蝕。
61.權(quán)利要求55所述的方法，其中硬質(zhì)掩模層隔開所述臨時占位符和所述碳層。
62.權(quán)利要求55所述的方法，所述方法還包括將所述掩模材料的圖案轉(zhuǎn)移到所述碳層中。
63.權(quán)利要求62所述的方法，其中將所述掩模材料的圖案轉(zhuǎn)移到所述碳層中包括使所述硬質(zhì)掩模層暴露于氟碳等離子體中。
64.權(quán)利要求63所述的方法，其中將所述掩模材料的圖案轉(zhuǎn)移到所述碳層中包括隨后使第二碳層暴露于含二氧化硫的等離子體中。
65.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述掩模材料的圖案的掩模材料的位置對應(yīng)在所述陣列中的導(dǎo)線的位置。
66.一種用于制造集成電路的方法，所述方法包括形成多個芯棒條；在每一個芯棒條的側(cè)壁上形成隔體；除去所述芯棒條以形成間隔的隔體的圖案；在所述隔體上的平面中形成掩模層；在所述掩模層中形成圖案；和將所述圖案轉(zhuǎn)移到與所述隔體相同的水平面中。
67.權(quán)利要求66所述的方法，其中所述隔體至少在垂直所述隔體延伸的第一和第二間隔平面之間以相互間隔的、通常平行的關(guān)系延伸。
68.權(quán)利要求66所述的方法，所述方法還包括將所述圖案和由所述隔體形成的另一圖案轉(zhuǎn)移到在所述水平面下面的另一掩模層中。
69.權(quán)利要求66所述的方法，其中所述芯棒條具有基本垂直的側(cè)壁。
70.權(quán)利要求69所述的方法，其中形成隔體包括將隔體材料沉積在所述芯棒條的暴露表面上，和隨后從除所述芯棒條的側(cè)壁以外的表面選擇性除去所述隔體材料。
71.權(quán)利要求70所述的方法，其中沉積隔體材料包括進行化學(xué)氣相沉積或原子層沉積處理。
72.權(quán)利要求70所述的方法，其中所述隔體材料包含氮化硅或氧化硅。
73.權(quán)利要求66所述的方法，其中形成掩模層包括使用可除去材料層包圍所述隔體，其中所述可除去材料層相對于所述隔體是可選擇性刻蝕的；在所述可除去材料層正上方形成硬質(zhì)掩模層；和在所述隔體上的所述平面中形成光致抗蝕劑層。
74.權(quán)利要求73所述的方法，其中在所述掩模層中形成圖案包括進行光刻。
75.權(quán)利要求66所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到與所述隔體相同的水平面中包括各向異性刻蝕無定形碳。
76.一種用于制造集成電路的方法，所述方法包括在襯底上提供多根掩模材料的間隔線，其中所述掩模材料與光致抗蝕劑不同；通過光刻技術(shù)，在所述襯底上的可光限定的材料中將多個特征形成圖案；和在所述間隔線下面的無定形碳層中復(fù)制所述間隔線和所述多個特征。
77.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述線至少在垂直所述線延伸的第一和第二間隔平面之間以相互間隔的、通常平行的關(guān)系延伸。
78.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述線的間距小于所述用于將多個特征形成圖案的光刻技術(shù)的最小間距。
79.權(quán)利要求78所述的方法，其中將多個特征形成圖案包括使光致抗蝕劑暴露于波長為248nm的光中。
80.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述線基本上在存儲電路的陣列區(qū)中，并且其中所述多個特征基本上在所述存儲電路的外圍中。
81.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述線被相對于所述掩模線可選擇性除去的材料封裝，并且其中所述可光限定的材料在所述多根掩模線和所述可除去的材料上。
82.權(quán)利要求76所述的方法，所述方法還包括通過各向異性刻蝕所述可除去的材料，在所述可除去的材料中復(fù)制開口。
83.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述線包含氮化硅或氧化硅。
84.一種用于形成掩模圖案以制造集成電路的方法，所述方法包括提供多根第一掩模材料的線，所述線通過第一臨時材料隔開；選擇性刻蝕第一臨時材料；使用第二臨時材料填充在所述線之間的空間；選擇性刻蝕第二臨時材料以打開所述空間；和通過所述空間選擇性刻蝕以在另一種掩模材料層中形成圖案。
85.權(quán)利要求84所述的方法，其中選擇性刻蝕第一臨時材料包括刻蝕無定形碳。
86.權(quán)利要求85所述的方法，其中刻蝕無定形碳包括使第一材料暴露于含二氧化硫的等離子體中。
87.權(quán)利要求85所述的方法，其中填充在所述線之間的空間包括沉積無定形碳。
88.權(quán)利要求85所述的方法，其中填充在所述線之間的空間包括沉積下層光致抗蝕劑。
89.權(quán)利要求88所述的方法，其中所述下層抗蝕劑是氟化氪光致抗蝕劑。
90.權(quán)利要求85所述的方法，其中選擇性刻蝕第二材料包括使用含二氧化硫等離子體進行刻蝕。
91.權(quán)利要求85所述的方法，其中通過所述空間進行選擇性刻蝕包括進行硬質(zhì)掩?？涛g，然后使用含二氧化硫的等離子體刻蝕無定形碳層。
92.權(quán)利要求91所述的方法，所述方法還包括通過所述空間進行刻蝕，以在所述無定形碳層下面的襯底中形成開口。
93.權(quán)利要求92所述的方法，其中通過所述空間進行刻蝕以在襯底中形成開口包括在絕緣層中形成所述開口。
94.一種用于制造集成電路的方法，所述方法包括提供在部分制造的集成電路的第一區(qū)和第二區(qū)上延伸的掩模層；在所述掩模層中形成圖案，其中與第一區(qū)對應(yīng)的所述圖案的一部分的最小特征尺寸約等于或小于與第二區(qū)對應(yīng)的所述圖案的另一部分的最小特征尺寸的一半。
95.權(quán)利要求94所述的方法，其中所述掩模層包含無定形碳。
96.權(quán)利要求94所述的方法，其中所述集成電路是存儲器，其中第一區(qū)對應(yīng)所述存儲器的陣列，并且其中第二區(qū)對應(yīng)所述存儲器的外圍。
97.權(quán)利要求94所述的方法，其中在所述掩模層中形成圖案包括對在第一區(qū)上的所述圖案的部分進行間距倍增，并且對在第二區(qū)上的所述圖案的部分進行沒有間距倍增的光刻。
98.一種部分形成的集成電路，其包含碳層；和在覆蓋在所述碳層上面的水平面上的多個間距倍增的隔體，其中所述隔體具有約為100nm或更小的間距。
99.權(quán)利要求98所述的部分形成的集成電路，其中所述隔體至少在垂直所述條延伸的第一和第二間隔平面之間以相互間隔的、通常平行的關(guān)系延伸。
100.權(quán)利要求98所述的部分形成的集成電路，其中所述碳層包含無定形碳。
101.權(quán)利要求98所述的部分形成的集成電路，其中所述多個隔體的每一個包含氮化硅或氧化硅。
102.權(quán)利要求98所述的部分形成的集成電路，其中所述無定形碳層的厚度在約100-1000nm之間。
103.權(quán)利要求98所述的部分形成的集成電路，其中硬質(zhì)掩模層隔開所述無定形碳層和所述多個隔體。
104.權(quán)利要求103所述的部分形成的集成電路，其中所述硬質(zhì)掩模層的厚度在約10-50nm之間。
105.權(quán)利要求103所述的部分形成的集成電路，其中所述隔體基本上位于所述部分形成的集成電路的陣列區(qū)。
106.權(quán)利要求105所述的部分形成的存儲器，所述部分形成的存儲器還包含由覆蓋在所述硬質(zhì)掩模層上面的碳材料限定的圖案。
107.權(quán)利要求106所述的部分形成的存儲器，其中所述由碳材料限定的圖案基本上位于所述部分形成的集成電路的外圍。
108.一種部分形成的集成電路，其包含襯底；和覆蓋在所述襯底上面的初級掩模層，所述初級掩模層由與光致抗蝕劑不同的材料形成；掩模材料，所述掩模材料在覆蓋在所述初級掩模層上面的第一平面中限定第一圖案；和可光限定的材料，所述可光限定的材料在覆蓋在所述掩模材料上面的第二平面中限定第二圖案。
109.權(quán)利要求108所述的部分形成的集成電路，其中所述掩模材料被相對于所述掩模材料可選擇性除去的材料包圍。
110.權(quán)利要求109所述的部分形成的集成電路，其中所述可選擇性除去的材料包括下層抗蝕劑。
111.權(quán)利要求110所述的部分形成的集成電路，其中所述下層抗蝕劑包括氟化氪光致抗蝕劑。
112.權(quán)利要求109所述的部分形成的集成電路，其中所述可選擇性除去的材料包括無定形碳。
113.權(quán)利要求108所述的部分形成的集成電路，其中所述初級掩模層是無定形碳層。
114.權(quán)利要求113所述的部分形成的集成電路，其中硬質(zhì)掩模層隔開所述無定形碳層和所述掩模材料。
115.權(quán)利要求113所述的部分形成的集成電路，其中所述掩模材料包括含硅材料。
116.權(quán)利要求115所述的部分形成的集成電路，其中所述掩模材料是氮化硅或氧化硅。
117.權(quán)利要求115所述的部分形成的集成電路，其中所述的可光限定的材料是光致抗蝕劑。
118.權(quán)利要求117所述的部分形成的集成電路，其中所述光致抗蝕劑是與氟化氪、氟化氬或157nm波長光刻系統(tǒng)，或193nm波長浸沒系統(tǒng)相容的光致抗蝕劑。
119.權(quán)利要求108所述的部分形成的集成電路，其中襯底在所述初級掩模層下面。
120.權(quán)利要求108所述的部分形成的集成電路，其中所述襯底是導(dǎo)電的。
121.權(quán)利要求108所述的部分形成的集成電路，其中所述襯底包含多個不同材料的層。
全文摘要
在單個步驟中，將集成電路(100)的陣列(102)和外圍(104)中的不同尺寸的特征在襯底(110)上形成圖案。特別是，在單個掩模層(160)上形成組合兩個獨立形成圖案(177、230)的混合圖案，然后將其轉(zhuǎn)移到下面的襯底(110)上。通過間距倍增形成第一獨立形成的圖案(177)，并且通過常規(guī)光刻形成第二獨立形成的圖案(230)。第一獨立形成的圖案(177)包含在用于形成第二獨立形成的圖案(230)的光刻法的分辨率以下的特征(175)。通過在光致抗蝕劑上形成圖案，然后在無定形碳層中刻蝕該圖案制造這些線。在所述無定形碳的側(cè)壁上形成寬度小于所述無定形碳的未刻蝕部分的寬度的側(cè)壁隔體(175)。然后除去所述無定形碳，留下所述側(cè)壁隔體(175)以形成所述掩模圖案(177)。因此，所述隔體(175)形成特征尺寸小于用于在所述光致抗蝕劑形成所述圖案的光刻法的分辨率的所述掩模(177)。將保護材料(200)沉積在所述隔體(175)周圍。還使用硬質(zhì)掩模(210)保護所述隔體(175)，然后在所述硬質(zhì)掩模(210)上形成光致抗蝕劑(220)，并且將其形成圖案。將光致抗蝕劑圖案(230)通過所述硬質(zhì)掩模(210)轉(zhuǎn)移到所述保護材料(200)中。然后，將由所述隔體(175)和所述保護材料(200)制造出的所述圖案(177)和(230)的組合轉(zhuǎn)移到下面的無定形碳硬質(zhì)掩模層(160)中。然后將具有不同尺寸的特征的所述組合圖案轉(zhuǎn)移到所述下面的襯底(110)上。
文檔編號H01L21/3213GK101044596SQ200580035764
公開日2007年9月26日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者米爾扎夫·K·阿巴切夫, 古爾特基·桑赫, 侖·德蘭, 威廉·T·熱日哈, 馬克·D·杜爾詹 申請人:微米技術(shù)有限公司