專利名稱：使用蝕刻掩模堆疊的多掩模處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶片處理過程中，在該晶片上使用公知的圖案化和蝕
刻處理形成該半導(dǎo)體器件的特征。在這些過程中，光刻膠(PR)材 料沉積在該晶片上，然后暴露于由中間掩模過濾的光線。該中間掩 才莫通常為玻璃平^^反，其上圖案化有示范性特征幾何形狀，該幾何形 狀阻止光線穿過該中間掩才莫傳播。
在穿過該中間掩才莫后，光線4妄觸該光刻月交材料的表面。該光線 改變該光刻力交材料的化學(xué)成分，這樣顯影劑可去除該光刻膠材料的 一部分。在正光刻月交材料的情況下，暴露區(qū)域—皮去除，而在負(fù)光刻 膠材料的情況下，沒有暴露的區(qū)域被去除。其后，蝕刻該晶片以從 不再受到該光刻月交材料保護(hù)的區(qū)域去除下層材料，并由此在該晶片 中限定所需要的特征。
各代光刻膠是已知的。深紫夕卜(DUV)光刻膠由248nm光線 曝光。為了便于理解，圖1A是在基片104上的層108的示意性橫 截面視圖，其中在待蝕刻的層108上的ARL (抗反射層)110上的 圖案化的光刻月交層112形成堆疊100。該光刻月交圖案具有臨界尺寸 (CD),其可以是最小特征的寬度116。由于依賴于波長的光學(xué)性 質(zhì)，被較長波長光線曝光的光刻膠具有較大的理論最小臨界尺寸。
然后可穿過該光刻月交圖案蝕刻特4正120，如圖IB所示。理想 地，該特征的CD(該特征的寬度)等于光刻膠112中特征的CD 116。 在實(shí)踐中，該特4i 116的CD會(huì)由于光刻月交的端面化(faceting )、 4憂蝕或鉆蝕而大于光刻月交112的CD。該特^正也可能一皮錐^匕，其中 該特征的CD至少與該光刻膠的CD —樣大，但是其中該特征逐漸 變小而在接近該特征底部具有較小的寬度。這種錐化可提供不可靠 的特征。
為才是供具有更小CD的特征，正尋求使用較短波長形成的特征。 193nm光刻膠由193nm光線曝光。使用相移中間掩模和其他技術(shù)， 可使用193nm光刻膠形成90-100nm光刻膠圖案。這可提供具有 90-100nmCD的特征。157nm光刻月交由157nm光線曝光。4吏用相移 中間掩模和其他技術(shù)，可形成低于90nmCD的光刻膠圖案。這可提 供具有4氐于90nmCD的特4正。
額外問題。為了獲得4妄近理論極限的CD，該光刻裝置應(yīng)當(dāng)更加精 密，其要求更貴的光刻設(shè)備。目前，193nm和157nm光刻膠可能不 具有與長波長光刻膠一樣高的選擇性，并且在等離子體蝕刻條件下 更容易變形。
在導(dǎo)電層蝕刻中，如在存儲(chǔ)器件的形成中，期望增加器件密度 而同時(shí)不降^f氐性能。
產(chǎn)導(dǎo)線的圖案化光刻膠的橫截面視圖。在基片204 (如晶片)上， 可設(shè)置阻擋層206。在該阻擋層206上，形成介電層208，如金屬 層或多晶石圭層。在該介電層208上，形成抗反射層(ARL) 210, 如DARC層。在該ARL 210上形成圖案化光刻月交層212a。在這個(gè) 例子中，該圖案化光刻膠線214a具有定義為線寬"L"的寬度，如 所示。間距222具有寬度"S",如所示。節(jié)距長度"P"定義為線 寬與間距寬度的和，P=L+S,如所示。期望減小該節(jié)距長度。
一種減小節(jié)距寬度的方法是通過減小間距寬度。圖2B是根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)線條之間的間距太近時(shí)，用于制造導(dǎo)電或介電溝槽線條 的圖案化光刻膠層的橫截面視圖。在基片204 (如晶片)上，可設(shè) 置阻擋層206。在該阻擋層206上，可形成導(dǎo)電或介電層208,如 金屬層，多晶硅層或介電層。在該層208上，形成抗反射層(ARL) 210,如DARC層。圖案^f匕光刻月交層212在該ARL210上形成。在 這個(gè)例子中，該圖案化光刻膠層212b形成圖案化線條214b，并且 在該圖案^f匕線條214b之間的間3巨內(nèi)形成有光刻月交剩余物218。該光 刻膠剩余物218的存在是由提供了過小的在圖案化線條214b之間 的間距導(dǎo)致的，因?yàn)楹茈y從小的間距中除去剩余物。這會(huì)限制可提 供的導(dǎo)線的密度。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)前述的以及根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種用于在基片 上的蝕刻層中形成特征的方法。由至少 一 層形成的蝕刻掩模堆疊形 成在該蝕刻層上。第一掩模在該蝕刻掩模堆疊上形成，其中該第一 掩模限定多個(gè)具有寬度的間距。側(cè)壁層形成在該第一掩模上，其中 該側(cè)壁層減小由該第一4奄^漠限定的間距的寬度。第一組特征至少部 分地穿過該側(cè)壁層蝕刻入該蝕刻掩模堆疊，其中該第 一組特征中的 特征具有的寬度小于由該第 一掩模限定的間距的寬度。去除該掩模 和側(cè)壁層。執(zhí)行額外的特征步驟，包括在該蝕刻掩模堆疊上形成額 外掩模，其中該額外掩模限定多個(gè)具有寬度的間距，在該額外掩模 上形成側(cè)壁層，其中該側(cè)壁層減小由該額外掩模所限定的間距的寬 度，穿過該側(cè)壁層將第二特征組至少部分地蝕刻入該蝕刻掩模堆 疊，其中該特征所具有的寬度小于由該額外掩模所限定的間距的寬
度，以及去除該掩模和該側(cè)壁層。穿過該蝕刻掩模堆疊中的第一特 ^正組和第二特4i組爿奪多個(gè)特^正蝕刻入該蝕刻層。
在本發(fā)明的另 一個(gè)表現(xiàn)形式中，提供一種用于在蝕刻層中形成 特征的方法。由至少 一層形成的蝕刻掩模堆疊形成在該蝕刻層上。 第 一掩模形成在該蝕刻掩模堆疊上，其中該第 一掩模限定多個(gè)具有 寬度的間距，并且該多個(gè)間距具有臨界尺寸和節(jié)距。側(cè)壁層形成在 該第 一掩才莫上，其中該側(cè)壁層減小由該第一4務(wù)才莫所限定的間距的寬 度。^使用第一蝕刻化學(xué)成分穿過該側(cè)壁層將第一組特征部分地蝕刻 入該蝕刻掩模堆疊，其中，這些特征具有寬度和臨界尺寸，其中該 特征寬度比該第一掩模中的間距的寬度小至少50%,并且這些特征
的臨界尺寸比該第一掩模中的間距的臨界尺寸小至少50%，并且其
中該蝕刻層沒有凈皮蝕刻。去除該掩^f莫和側(cè)壁層。#(^亍額外的特征步 驟，包括在該蝕刻掩模堆疊上形成額外掩模，其中該額外掩模限定 多個(gè)具有寬度的間距并且其中該多個(gè)間距具有臨界尺寸和節(jié)距，在 該額外掩模上形成側(cè)壁層，其中該側(cè)壁層減小由該額外掩模所限定 的間-巨的寬度，穿過該側(cè)壁層將額外的特4正部分蝕刻入該蝕刻堆疊 掩模，其中該額外的特征具有寬度和臨界尺寸，其中該額外特征的
寬度比該額外掩一莫中的間距的寬度小至少50%,以及該額外特征的 臨界尺寸比該額外掩模中的間距的臨界尺寸小至少50%,并且其中 該特4it和額外的特4i所具有的節(jié)距比該第 一掩才莫中的間距的節(jié)距 和該額外掩才莫中的間距的節(jié)距小至少50%，并且其中該蝕刻層沒有 被蝕刻，以及去除該掩模和側(cè)壁層。使用不同于該第一蝕刻化學(xué)成 分的第二蝕刻化學(xué)成分穿過該蝕刻掩^f莫堆疊的第 一特征組和額外 的特4iM夸多個(gè)特4i蝕刻入該蝕刻層。
將在下面的詳細(xì)描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些 和其他特征。


在附圖中通過例子而不是通過限定來說明本發(fā)明，其中相同的
參考標(biāo)號(hào)表示相同的元件，并且其中
圖1A-B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，被蝕刻的堆疊的示意性橫截面視圖2A-B是才艮據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成的圖案化光刻月交層的示意性一黃截 面一見圖3是可用在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的處理的高層流程圖4A-J是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例處理的蝕刻層的示意性橫截 面視圖5是形成第 一特征到該蝕刻掩模步驟中的步驟的更詳細(xì)的流 程圖6是在圖案化的光刻膠層上形成側(cè)壁層的流程圖7是形成額外特征到蝕刻掩模步驟中的步驟的更詳細(xì)的流程
圖8A-F是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例處理的蝕刻層的示意性橫 截面—見圖9A-F是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例處理的蝕刻層的示意性橫截 面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照幾個(gè)如附圖中所示出的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā) 明。在下面的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明徹底地理解而闡述了許多 具體的細(xì)節(jié)。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然本發(fā)明可不使 用這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部而實(shí)現(xiàn)。在其他情況下，為了避免
不必要;也混淆本發(fā)明，7>知的工序步-驟和/或結(jié)構(gòu)沒有詳細(xì)描述。
為了使用較舊工藝光刻膠處理來提供具有小臨界尺寸(CD ) 的特征，開發(fā)出了下一代光刻膠掩模處理，其使用多掩模和蝕刻處 理。
為了便于理解下一代纟奄模處理，圖3是處理的高層流程圖，該 處理可用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中。在蝕刻層上形成蝕刻纟奄才莫堆疊 (步驟304)。圖4A是基片404 (如晶片)的片黃截面一見圖，該基片 上i殳有阻擋層406。在該阻擋層406上，形成蝕刻層408,如導(dǎo)電 金屬層或多晶硅層或介電層。在該蝕刻層408上，形成蝕刻掩模堆 疊410。該蝕刻掩模堆疊410可以是一層或多層。
然后，第一特征-故形成到該蝕刻掩才莫堆疊內(nèi)(步驟308 )。圖5 是形成該第一特征到該蝕刻掩模步驟中的步驟的更詳細(xì)的流程圖。 在該蝕刻掩才莫堆疊410上形成第一圖案化光刻月交層412(步驟504 )。 在這個(gè)例子中，該圖案化線條414具有定義為線寬"Lp"的寬度， 如圖所示。在該光刻膠層中的間距422具有寬度"Sp"，如圖所示。 該圖案化光刻膠層的節(jié)距長度"Pp"定義為該線寬和該間距寬度的 和P『Lp+Sp,如圖所示。這些寬度由用于形成該圖案化光刻膠層 的光刻纟支術(shù)的分辨率確定。期望減小該節(jié)距長度。側(cè)壁層形成在該 圖案化光刻膠層上以減小CD (步驟508 )。圖6是在該圖案化光刻 膠層上形成側(cè)壁層以減小CD (步驟508 )的更詳細(xì)的流程圖，其使 用氣體調(diào)制。在這個(gè)實(shí)施例中，在該圖案化光刻膠層上形成該側(cè)壁
層以減小CD (步驟508 )包括沉積階段604和形貌成形階段608。 該沉積階賴 使用第 一氣體化學(xué)成分以形成等離子體，其在該圖案化 光刻"交層的側(cè)壁上沉積側(cè)壁層。該形貌成形階l史608 4吏用與該第一 氣體化學(xué)成分不同的第二氣體化學(xué)成分形成等離子體，其成形該沉 積的形貌以形成基本上垂直的側(cè)壁。
圖4B是該圖案化的第一圖案化光刻膠層412的示意性橫截面 一見圖，該光刻月交層412具有沉積在該第一圖案化光刻月交層的側(cè)壁上 的側(cè)壁層420。該側(cè)壁層420在該圖案化光刻月交層間3巨內(nèi)形成側(cè)壁 層特征424，其中該側(cè)壁層特征424具有減小的間距CD，其比該第 一圖案化光刻膠層的間距CD小。優(yōu)選地，該沉積的第一圖案化光 刻膠層的減小的間距CD比該第一圖案化光刻膠層特征的間距CD 小至少50%。還期望該側(cè)壁層具有基本上垂直的側(cè)壁428,如所示 其為高度共形(conformal)的。基本上垂直的側(cè)壁的例子是從底部 到頂部與該特征底部形成的角度在88°到90。之間的側(cè)壁。共形 側(cè)壁具有沉積層，其從該特征底部到頂部的厚度基本上相同。非共 形側(cè)壁會(huì)形成端面^f匕或方包化(bread-loafing)構(gòu)成，其產(chǎn)生非基本 垂直的側(cè)壁。41M匕側(cè)壁(/人端面化構(gòu)成)或方包化側(cè)壁會(huì)增加沉積 層CD并提供不良的蝕刻圖案化光刻膠層。優(yōu)選地，在該側(cè)壁上的 沉積比在該第一圖案4匕光刻月交層特4正的底部上的沉積厚。更伊C選 地，在該第 一 圖案化光刻力交層特征的底部沒有沉積層。
然后第一特征組穿過該側(cè)壁層間距蝕刻入該蝕刻堆疊掩才莫410 (步驟512)。圖4C示出被蝕刻入蝕刻堆疊掩模410的第一特征組 432。在這個(gè)例子中，被蝕刻入蝕刻掩模堆疊410的第一特征組432 具有CD寬度，其等于該沉積層特征的間距CD。實(shí)踐中，第一特 4正組432的特4正的CD可稍大于沉積層420特4正的CD。然而，由 于該沉積層特4i的CD明顯小于光刻l交412的CD,蝕刻掩才莫堆疊 410中的特^正的CD仍小于光刻力交412的CD。如果該沉積層的CD 僅稍小于該光刻膠的CD，或如果該沉積層被端面化或方包化，那么該蝕刻掩才莫堆疊的CD不小于該光刻月交的CD。另外，端面化或 方包化的沉積層會(huì)導(dǎo)致在待蝕刻的層中端面化的或者不規(guī)則形狀 的特征。還期望使在該光刻膠特征底部上的沉積最小。在這個(gè)例子 中，在;f寺蝕刻層408中蝕刻的特征的CD比該光刻月交特;f正的CD小 至少50%。另外，在這個(gè)例子中，特征432被部分蝕刻穿過掩模堆 疊410。在其他實(shí)施例中，特征432可被完全蝕刻穿過蝕刻掩模堆 疊410。
然后，剝除該圖案化光刻膠層和沉積層(步驟516)。這可作為 單一步驟完成或者兩個(gè)分開的步驟，即分開的沉積層去除步驟和光 刻月交剝除步驟?；一捎糜谠搫兂^程。圖4D顯示出在該沉積層 和光刻月交層一皮去除之后的基片400。
形成額外的蝕刻纟務(wù)才莫堆疊特征(步驟316 )。圖7是形成該額外 特征到該蝕刻掩模步驟中的更詳細(xì)的流程圖。圖案化的額外光刻膠 層442在該蝕刻掩才莫堆疊410上形成(步驟704 )。圖案化額外光刻 月交層442會(huì)具有與該第一圖案化光刻月交層相同的節(jié)距和CD。側(cè)壁 層形成在該額外的圖案4匕光刻月交層上以減小該CD (步專聚708 )。該 側(cè)壁層可^f吏用與形成在該第 一 圖案化光刻月交層上的側(cè)壁層相同的 處理來形成。圖4F是額外圖案化光刻膠層442的示意性橫截面視 圖，該圖案化光刻月交層442具有沉積在額外圖案化光刻月交層442的 側(cè)壁上的側(cè)壁層450。側(cè)壁層450在該圖案4匕光刻月交層間3巨內(nèi)形成 側(cè)壁層特征454，其中側(cè)壁層特征454具有減小的間距CD，其小于 該額外圖案化光刻月交層的間距CD。優(yōu)選地，該側(cè)壁層特征的減小 的間距比該第二圖案化光刻膠層特征的間距CD小至少50%。還期 望側(cè)壁層450具有基本上垂直的側(cè)壁，如圖所示該側(cè)壁層為高度共 形的。基本上垂直的側(cè)壁的例子是^人底部到頂部與該特4正底部形成 角度在88°到90°之間的側(cè)壁。優(yōu)選地，在該側(cè)壁上的沉積比在 該光刻力交層特4正的底部上的沉積厚。更伊匸選i也，在該光刻力交層特征 的底部上不;冗積層。特征被蝕刻入該蝕刻掩模堆疊(步驟712 )，形成在該第一蝕刻 特征組432之間的第二蝕刻特征組452,如圖4G所示。然后剝除 該圖案4匕光刻月交層和沉積層(步-驟716)，如圖4H所示。完成該額 外蝕刻掩模特征的形成(步驟316 )。
氺企查是否還要形成任何額外特征(步驟320)。在這個(gè)例子中， 僅形成兩組特征，所以該過程進(jìn)行至將特征蝕刻入該蝕刻層的步驟 (步驟324 )。通過使用該蝕刻掩模堆疊410作為蝕刻掩模來完成。
然后將蝕刻掩才莫堆疊410用作蝕刻纟務(wù)才莫以蝕刻該蝕刻層408, 使用蝕刻堆疊掩模410作為蝕刻掩模(步驟324 ),如圖41所示。 優(yōu)選地，這個(gè)處理4吏用的蝕刻化學(xué)成分不同于用來在該蝕刻堆疊掩 模中蝕刻特征的蝕刻化學(xué)成分。另外，優(yōu)選地，該蝕刻化學(xué)成分關(guān) 于蝕刻堆疊掩模410有選擇地蝕刻該蝕刻層408。
然后，去除該蝕刻4奄才莫堆疊(步驟328 )，如圖4J所示。在一 個(gè)實(shí)施例中，在該蝕刻層的蝕刻過程中去除該蝕刻掩模堆疊。在另 一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻掩才莫堆疊在徹底蝕刻該蝕刻層之后在單獨(dú)的 步驟中去除。該蝕刻層的線寬如所示為Lf。該蝕刻層中特征的間距 寬度如所示為Sf。該特征的節(jié)距長度如所示為Pf,其中P產(chǎn)L一Sf。 為了對(duì)比，圖4A的圖案化光刻膠層節(jié)距Pp、光刻膠線寬Lp、和光 刻膠間距Sp，在圖4J中示出，以與特征節(jié)距Pf、特征線寬Lf和特 征間距寬度Sf對(duì)比。在這個(gè)實(shí)施例中，該特征的節(jié)距的長度Pf是該 圖案化光刻膠層節(jié)距的長度Pp的一半，因?yàn)樘卣髦g的線寬Lf是 圖案化光刻膠層線寬Lp的一半，并且特征間距寬度Sf是該圖案化 光刻膠層中間距Sp的一半。因此，通過將節(jié)距長度、線寬、和特征 寬度減半，而使用相同的光刻膠光刻處理，這個(gè)處理可使用兩個(gè)掩 才莫步驟以z使蝕刻特4正分辨率加倍。在這個(gè)例子中，來自該第一圖案 化光刻膠層的第 一蝕刻特征組被蝕刻至與來自該第二圖案化光刻 膠層的第二蝕刻特征組相同或大約相同的深度，如圖所示。通過提
供交替的從該第一蝕刻掩模堆疊特征蝕刻的特征462和來自該第二 蝕刻掩才莫堆疊特征的特征466,而提供減小的節(jié)距。
單層蝕刻^^模堆疊
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻掩模堆疊是單層。在這個(gè)實(shí) 施例中，該單層是4元?jiǎng)兂龑?strip resistant layer )。該:坑剝除層4尤選 地為無定形碳和祝剝除聚合物中至少一個(gè)。更優(yōu)選地，該抗剝除層 為無定形石友。在該i兌明書和權(quán)利要求中，無定形碳定義為不含面素 的聚合物?？箘兂酆衔锘蚱渌糜趩螌游g刻掩模堆疊的材料應(yīng)當(dāng) 與該光刻月交明顯不同，乂人而可使用濕或干處理來圖案化和剝除該光 刻膠而不去除該單層。在一個(gè)實(shí)施例中，形成該單層的材料對(duì)用來 剝除該光刻膠的氧剝除有4氐抗力。在另一個(gè)實(shí)施例中，該單層對(duì)在 該光刻月交處理中4吏用的含氫氣體或液體有4氐^t力。在又一個(gè)實(shí)施例 中，該單層是硬化的，如通過使用UV輻射，從而該單層抗剝除處 理。在備選方案中，該單層可以是固有地4氐抗所使用的剝除處理并 且不需要^^更化的材^K在這種情況中，對(duì)于氫剝除處理，該單層材 料抗含氫等離子體，如H2或NH3，或者對(duì)于氧剝除處理，該單層 材料抗含氧等離子體。
多層蝕刻掩模堆疊
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻掩模堆疊包括兩層。圖8A 是蝕刻掩模堆疊的橫截面視圖，該蝕刻掩模堆疊具有第一層810和 第二層811，并設(shè)在基片804上的阻擋層806上的蝕刻層808上。 光刻膠掩模814設(shè)在該第二層811上。側(cè)壁層820設(shè)在該光刻膠才務(wù) 才莫側(cè)壁上以減小CD。第一纟奄才莫特征832使用第一蝕刻化學(xué)成分部 分i也蝕刻入第二層811,,人而在這個(gè)實(shí)施例中，該第一摘r才莫特4正不 到達(dá)第一層810，如圖所示。 光刻膠掩才莫814和側(cè)壁層820被去除，并且在第二層811上形 成第二光刻膠掩才莫842,如圖8B所示。在第二光刻膠掩才莫842上 形成側(cè)壁層850以減小CD。第二纟奄才莫特征852部分地蝕刻入該第 二層811，從而在這個(gè)實(shí)施例中，該第二掩模特征不到達(dá)第一層810， 如圖所示。該蝕刻可^f吏用第一蝕刻化學(xué)成分，因?yàn)榈诙?11在兩 個(gè)蝕刻中都被蝕刻。
該光刻"交掩才莫和側(cè)壁層乂人該第二層811上一皮去除，如圖8C所 示。第二蝕刻化學(xué)成分^f吏用第二層811作為用于蝕刻該蝕刻纟奄;漠堆 疊的第一層810的蝕刻掩^H如圖8D所示。由于該蝕刻關(guān)于第二 層811有選4奪地蝕刻第一層810,優(yōu)選地，該第二蝕刻化學(xué)成分不 同于該第一蝕刻化學(xué)成分。在一個(gè)實(shí)施例中，該第一層81(H又部分 :故蝕刻穿。在另一個(gè)實(shí)施例中，該第一層810一皮完全蝕刻穿，如圖 所示。
在一個(gè)實(shí)施例中，去除該第二層。在這個(gè)實(shí)施例中，在4吏用第 三蝕刻化學(xué)成分將該特征蝕刻入蝕刻層808之前，該第二層不會(huì)被 去除，如圖8E所示。優(yōu)選地，該第三蝕刻化學(xué)成分不同于該第二 蝕刻化學(xué)成分，因?yàn)槲g刻層808關(guān)于該蝕刻掩^f莫堆疊的第一層810 萍皮有選4奪地蝕刻。A/v第一層810和第二層811形成的剩余的蝕刻掩 才莫堆疊隨后^皮去除，如圖8F所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻掩 才莫堆疊的第二層811在該蝕刻層蝕刻過程中^L去除。在另一個(gè)實(shí)施 例中，在蝕刻層808的蝕刻過程中，第一層810和第二層811均#皮 去除。
在這個(gè)實(shí)施例中，第二層811作為剝除保護(hù)掩模，其作為在第 一層的光刻膠剝除過程中的保護(hù)掩模，該第 一層作為下 一代圖案化 掩模。剝除保護(hù)掩模811保護(hù)下一代圖案化掩模810在該光刻膠掩 模的剝除過程中免予損壞。
盡管在某些實(shí)施例中，單層剝除保護(hù)掩模可提供需要的目的， 但是控制該蝕刻均一性會(huì)成為問題。除非該剝除保護(hù)掩模的均一性 較好，否則，有可能某些特征會(huì)擊破該蝕刻掩模堆疊的第一層并且 將其暴露于該剝除處理，這會(huì)損傷該第一層。為了避免這個(gè)問題，
可使用雙層剝除保護(hù)掩模。圖9A是基片904的橫截面視圖，基片 904在阻擋層卯6下，阻擋層卯6在蝕刻層908下，蝕刻層908在 蝕刻堆疊掩模下，蝕刻堆疊掩模包括第一層910、第二層911、和 第三層913。光刻月交4奄才莫914已在第三層913上形成。側(cè)壁層920 在光刻膠掩才莫914的側(cè)壁上形成。使用第一蝕刻化學(xué)成分的蝕刻處 理用于穿過第三層913蝕刻至第二層911。第二層911用作蝕刻終 止(stop)層，如圖9B所示。因此，該第一蝕刻化學(xué)成分關(guān)于該第 二層有選擇地蝕刻該第三層。通過提供蝕刻終止層，該蝕刻掩模堆 疊的第一層910受到保護(hù)以免于在該剝除處理期間暴露。在這個(gè)例 子中，第三層913作為剝除保護(hù)掩模。
去除光刻力交掩才莫914和側(cè)壁層920并且在第三層913上形成第 二光刻月交掩才莫942。在第二光刻膠掩才莫942上形成側(cè)壁層950,如 圖9C所示。4吏用第一蝕刻化學(xué)成分將第三層913的暴露部分蝕刻 至蝕刻纟冬止層911,以形成第二特4i組952。
去除光刻力交掩才莫942和側(cè)壁層950。與第一蝕刻化學(xué)成分不同 的第二化學(xué)成分用于關(guān)于第三層913有選擇地蝕刻第二層911，如 圖9D所示。第三蝕刻化學(xué)成分用于蝕刻該蝕刻纟奈^t堆疊的第一層 910。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該第三蝕刻化學(xué)成分與該第二化 學(xué)成分相同。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該第三化學(xué)成分與該第 二化學(xué)成分不同。
第四蝕刻化學(xué)成分用來穿過該蝕刻纟奄;漠堆疊的第 一層910將特 ^正蝕刻入該蝕刻層908，如圖9E所示。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該第四 蝕刻化學(xué)成分與該第三蝕刻化學(xué)成分不同，以允許該蝕刻層908關(guān)
于該第一層910被有選擇地蝕刻。然后該蝕刻掩模堆疊被剝除，如
圖9F所示。在一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻4務(wù)才莫堆疊的第三層913以及 可能的第二層911在蝕刻該蝕刻層908之前纟皮去除。
在這個(gè)三層蝕刻掩模堆疊中，可使用很多的材料組合。在一個(gè) 實(shí)施例中，剝除保護(hù)掩模913是Si02,并且蝕刻終止掩模911是SiC、 Si2N3、 SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti、 TiN中的至少一種，或者是可 關(guān)于Si02—皮有選才奪地蝕刻的任何其他材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，剝 除保護(hù)掩模913為SiC，并且蝕刻終止揭r模911是Si02、Si2N3、SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施例中，剝 除保護(hù)掩模913為Si2N3 ，并且蝕刻終止掩模911是Si02、 SiC、 SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施例中，剝 除保護(hù)掩模913是SiON,并且蝕刻終止掩模911是Si02、 SiC、 SiOC、 Si2N3、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施例 中，剝除保護(hù)掩才莫913是SiOC,并且蝕刻終止4奄模911是Si〇2、 SiC、 SiON、 Si2N3、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少 一種。在另一個(gè) 實(shí)施例中，剝除保護(hù)掩模913是TiN、 Ta、 TaN和Ti中的至少一種， 并且蝕刻終止掩模911是Si02、 SiC、 SiON和Si2N3中的至少一種。 最優(yōu)選地，該剝除保護(hù)掩模是Si02，因?yàn)镾i02在光刻膠剝除處理 過程中非?？箵p傷。
本發(fā)明的其他實(shí)施例可使用超過兩組蝕刻掩模堆疊特征。例 如，可4吏用三組蝕刻摘4莫堆疊特征，乂人而該特征布圖所具有的節(jié)距 是每個(gè)中間掩模節(jié)距的三分之一。在另一個(gè)例子中，可使用四組蝕
刻掩模堆疊特征，從而該特征布圖所具有的節(jié)距是每個(gè)中間掩模的 四分之一。這種多掩模處理描述在美國專利申請第11/050， 985號(hào) 中，由Jeffrey Marks和Reza Sadjadi于2005年2月3日遞交，主題 為 "Reduction of Feature Critical Dimensions Using Multiple Masks"， 其通過引用凈皮整體合并于此。如沒有蝕刻掩才莫堆疊，不同的光刻月交材料或不同的工具將導(dǎo)致 處理移^立。該蝕刻掩才莫堆疊減小不同光刻月交材津+和不同工具的處理 移位。該多掩才莫處理l吏一層經(jīng)受多次光刻月交沉積和多次剝除。蝕刻 掩模堆疊減小了可由多次光刻膠沉積和多次剝除導(dǎo)致的對(duì)蝕刻層 的損傷。
盡管根據(jù)多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是存在改變、置換 和各種替代等同方式，其落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)注意，有很 多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的可選方式。因此，其意p木著所附的沖又 利要求解釋為包括落入本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)的所有這些變型、置 換和各種替代等同方式。
權(quán)利要求
1. 一種用于在基片上的蝕刻層中形成蝕刻特征的方法，包括在所述蝕刻層上形成由至少一層形成的蝕刻掩模堆疊；在所述蝕刻掩模堆疊上形成第一掩模，其中，所述第一掩模限定多個(gè)具有寬度的間距；在所述第一掩模上形成側(cè)壁層，其中，所述側(cè)壁層減小由所述第一掩模限定的所述間距的寬度；穿過所述側(cè)壁層將第一特征組至少部分地蝕刻入所述蝕刻掩模堆疊，其中，所述第一特征組中的所述特征具有小于由所述第一掩模限定的所述間距的寬度的寬度；去除所述掩模和側(cè)壁層；執(zhí)行額外的特征步驟，包括在所述蝕刻掩模堆疊上形成額外掩模，其中，所述額外掩模限定多個(gè)具有寬度的間距；在所述額外掩模上形成側(cè)壁層，其中，所述側(cè)壁層減小由所述額外掩模限定的所述間距的寬度；穿過所述側(cè)壁層將第二特征組至少部分地蝕刻入所述蝕刻掩模堆疊，其中，所述特征具有小于由所述額外掩模限定的所述間距的寬度的寬度；以及去除所述掩模和側(cè)壁層；以及穿過所述蝕刻掩模堆疊中的所述第一特征組和所述第二特征組將多個(gè)特征蝕刻入所述蝕刻層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述蝕刻掩模堆疊包括抗 剝除層，所述抗剝除層由比所述第 一掩模和所述第二掩模更抗 剝除的材料制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述抗剝除層包括無定形 碳、碳?xì)浠衔?、氟代烴、和聚合物材料中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述蝕刻掩模堆疊進(jìn)一步 包括在所述抗剝除層上的剝除保護(hù)層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述蝕刻掩模堆疊進(jìn)一步 包括在所述剝除保護(hù)層和所述抗剝除層之間的蝕刻終止層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù) 所述額外的特^正步備聚至少 一次。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述第一 掩模上形成側(cè)壁層是至少一個(gè)循環(huán)，包括沉積階段，使用第一氣體化學(xué)成分形成沉積等離子體， 以在所述第一掩才莫的側(cè)壁上形成沉積；以及形貌成形階段，使用第二氣體化學(xué)成分在所述第一掩模 的側(cè)壁上成形所述沉積的形貌，其中，所述第一氣體化學(xué)成分 不同于所述第二氣體化學(xué)成分；以及其中，所述在所述額外掩模上形成側(cè)壁層是至少一個(gè)循 環(huán)，包括沉積階,殳，4吏用第三氣體化學(xué)成分形成沉積等離子 體，以在所述額外4奄才莫的側(cè)壁上形成;冗積；以及 形貌成形階^:,使用第四氣體化學(xué)成分在所述額外掩才莫的側(cè)壁上成形所述沉積的形貌，其中，所述第三氣體化學(xué)成 分不同于所述第四氣體化學(xué)成分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述在所述第一掩模上形 成所述側(cè)壁層被執(zhí)行至少兩個(gè)循環(huán)，并且所述在所述額外掩模 上形成所述側(cè)壁層一皮寺丸4于至少兩個(gè)循環(huán)。
9. ^f艮據(jù);K利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述形成所 述側(cè)壁層形成基本上垂直的側(cè)壁。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一掩 模和所述額外掩模是光刻膠掩模，并且其中，所述側(cè)壁層由聚 合物材料構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述去除 所述掩一莫和側(cè)壁層包括灰化所述纟奄—莫和側(cè)壁層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一 特征組的所述特征的寬度比由所述第 一掩模限定的所述間距 的寬度小至少50%。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述第 一掩才莫中的所述間^巨具有節(jié)^巨長度，并且其中，在所述蝕刻層 中形成的所述特征具有比由所述第一4奄4莫限定的所述間距的 節(jié)距長度小至少50%的節(jié)距長度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述蝕刻 所述第 一特征—組不蝕刻所述蝕刻層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述蝕刻掩模堆疊。
16. —種通過沖又利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法形成的半導(dǎo)體 器件。
17. —種用于在蝕刻層中形成特征的方法，包括在所述蝕刻層上形成由至少一層形成的蝕刻4務(wù);漠堆疊；在所述蝕刻掩模堆疊上形成第一掩模，其中，所述第一 掩模限定具有寬度的多個(gè)間距，并且其中，所述多個(gè)間距具有 臨界尺寸和節(jié)3巨；在所述第一掩才莫上形成側(cè)壁層，其中，所述側(cè)壁層減小 由所述第一掩模限定的所述間距的寬度；<吏用第 一蝕刻化學(xué)成分，穿過所述側(cè)壁層將第 一特征組 部分地蝕刻入所述蝕刻掩才莫堆疊，其中，所述特征具有寬度和 臨界尺寸，其中，所述特征寬度比所述第一掩模中的所述間距 的寬度小至少50%,并且所述特征的所述臨界尺寸比所述第 一掩模中的所述間距的所述臨界尺寸小至少50%,并且其中， 所述蝕刻層沒有一皮蝕刻；去除所述掩模和側(cè)壁層；寺丸行額外的特征步驟，包括在所述蝕刻纟奄才莫堆疊上形成額外掩模，其中，所述額 外掩模限定多個(gè)具有寬度的間距，并且其中，所述多個(gè)間 距具有臨界尺寸和節(jié)距；在所述額外^奄才莫上形成側(cè)壁層，其中，所述側(cè)壁層減 d 、由所述額外掩模限定的所述間距的寬度； 穿過所述側(cè)壁層將額外的特征部分地蝕刻入所述蝕 刻掩模堆疊，其中，所述額外的特征具有寬度和臨界尺寸， 其中，所述額外的特征的所述寬度比所述額外掩模中的所 述間距的寬度小至少50%,并且所述額外的特征的所述 臨界尺寸比所述額外掩模中的所述間距的臨界尺寸小至少50%,并且其中，所述特4正和額外的特4正具有比在所 述第一掩模中的間距的節(jié)距和所述額外掩模中的間距的 節(jié)距小至少50%的節(jié)距，并且其中，所述蝕刻層沒有4皮 々蟲刻；以及去除所述4奄模和側(cè)壁層；以及-使用不同于所述第一蝕刻化學(xué)成分的第二蝕刻化學(xué)成 分，穿過所述蝕刻掩^t堆疊的第一特征組和額外的特征將多個(gè) 特;f正蝕刻入所述蝕刻層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述在所述第一掩模上 形成側(cè)壁層包4舌至少兩個(gè)循環(huán)，其中，每個(gè)循環(huán)包4舌沉積階^a， ^:用第一氣體化學(xué)成分形成沉積等離子體， 以在所述第一掩才莫的側(cè)壁層上形成沉積；以及形貌成形階段，使用第二氣體化學(xué)成分在所述第一掩模 的側(cè)壁層上成形所述沉積的形貌，其中，所述第一氣體化學(xué)成 分不同于所述第二氣體化學(xué)成分；以及其中，所述在所述額外掩模上形成側(cè)壁層包括至少兩個(gè) 循環(huán)，其中每個(gè)循環(huán)包^r:沉積階,殳，使用第三氣體化學(xué)成分形成沉積等離子 體以在所述額外4奄才莫的側(cè)壁層上形成沉積；以及形貌成形階革殳，4吏用第四氣體化學(xué)成分在所述額外 掩才莫的側(cè)壁上成形所述沉積的形貌，其中，所述第三氣體化學(xué) 成分不同于所述第四氣體化學(xué)成分。
19. 才艮據(jù)4又利要求17至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一掩模是光刻膠掩模，并且其中，所述側(cè)壁層由聚合物材料構(gòu)成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述蝕刻 掩模堆疊包括抗剝除層，所述抗剝除層由比所述第 一掩模和所 述第二掩模更抗剝除的材料制成，并且進(jìn)一步包括去除所述蝕 刻掩模堆疊。
全文摘要
提供一種用于在基片上的蝕刻層中形成蝕刻特征的方法。在該蝕刻層上形成蝕刻掩模堆疊。在該蝕刻掩模堆疊上形成第一掩模。在該第一掩模上形成側(cè)壁層，其減小由該第一掩模限定的間距的寬度。穿過該側(cè)壁層將第一特征組蝕刻入該蝕刻掩模堆疊。去除該掩模和該側(cè)壁層。執(zhí)行額外的特征步驟，包括在該蝕刻掩模堆疊上形成額外掩模，在該額外掩模上形成側(cè)壁層，將第二特征組至少部分蝕刻入該蝕刻掩模堆疊。穿過該蝕刻掩模堆疊中的第一特征組和第二特征組將多個(gè)特征蝕刻入該蝕刻層。
文檔編號(hào)H01L21/461GK101208787SQ200680023375
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者S·M·列扎·薩賈迪 申請人:朗姆研究公司