專利名稱：節(jié)距縮小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備的形成。
背景技術(shù)：
0002半導(dǎo)體晶片處理過程中，采用已知的圖案加工和蝕刻 工藝在晶片上形成半導(dǎo)體設(shè)備的特征。在這些工藝中，光刻膠(PR) 材料一皮沉積在晶片上，然后曝光于經(jīng)中間掩膜(reticle)過濾的光 線。該中間掩膜通常為玻璃面板，其形成有才莫板特征幾何形狀圖案， 該幾何形狀圖案阻止光線穿過中間掩膜。
0003當穿過中間掩膜后，光線接觸光刻膠材料的表面。該 光線改變曝光的光刻膠材料的化學(xué)組成，而使顯影劑能夠去除部 分光刻月交材^K在正型光刻膠材^h的情況下，曝光區(qū)域;故去除，而 在負型光刻膠材料的情況下，未曝光區(qū)域被去除。其后，蝕刻該晶 片以將不再受光刻膠材料保護區(qū)域下面的材料去除，并由此在晶片 上i殳定所需4爭4i。
0004已知各種不同的光刻膠世4戈(generation )。光刻月交圖 案具有臨界尺寸(CD),其為最小特征的寬度。由于基于波長的光 特性，曝光于波長較長的光的光刻膠具有較大的理論最d、臨界尺 寸。通過該光刻膠圖案蝕刻出特征。理想地，特征的CD(特征的寬 乂復(fù))等于光刻月交的特4正的CD。實踐中，由于刻面(faceting )、光刻 月交腐蝕、或底切，特^正的CD可大于光刻月交的CD。該特4正也可逐漸變細(tapered ),此時特征的CD至少與光刻月交的CD相當，1"旦是該特 征逐漸變細而接近特征底部時具有較小的寬度。如此的逐漸變細會 提供不可靠的特征。
0005為了提供具有較小CD的特征，正致力于用較短波長 的光形成特征。193nm光刻月交由193nm的光曝光。 -使用相移中間掩 膜及其它才支術(shù)，采用193nm光刻月交可形成90-100nm的CD光刻"交圖 案。這可提供具有90-100nm的CD的特;f正。157nm光刻力交曝光于 157nm的光線。使用相移中間掩膜及其它技術(shù)，可形成亞90nm的CD 光刻膠圖案。這將會提供具有亞90nmCD的特征。
0006使用較短波長的光刻膠相比于使用較長波長的光刻膠 會產(chǎn)生更多的問題。為了獲得接近理論極限的CD，光刻儀器應(yīng)該更 精密，這將要求更昂貴的光刻裝備。目前的193nm光刻膠與157nm 光刻膠不具有與較長波長的光刻膠同樣高的選擇性，且在等離子蝕 刻條件下更容易變形。
0007在導(dǎo)電層蝕刻中，例如存儲設(shè)備形成中，需要提高裝
設(shè)置邏輯設(shè)備用以控制該存儲器陣列的外圍或邏輯區(qū)域。通常，希 望外圍或邏輯區(qū)域的設(shè)備密度低于陣列或單元區(qū)域的設(shè)備密度。
發(fā)明內(nèi)容
0008為了達到前述的且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供在蝕刻層 提供特征的方法。在蝕刻層上提供具有犧牲特征的圖案化犧牲層 (sacrificial patterned layer )。在犧牲特征中形成共形側(cè)壁，包括至 少兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個循環(huán)包括側(cè)壁沉積階l殳和側(cè)壁 輪廓成形階段。介于共形側(cè)壁間的圖案化犧牲層部分被去除，在該 共形側(cè)壁間圖案化犧牲層部分^皮選4奪性去除之處給該共形側(cè)壁留
10下間隙。用共形側(cè)壁作為蝕刻掩膜在蝕刻層中蝕刻特;f正，其中穿過 共形側(cè)壁之間的間隙在該蝕刻層蝕刻特^正，該間隙處的圖案4匕犧4生 層部分被選擇性去除。
0009本發(fā)明的另 一 實施例提供用于在蝕刻層提供特征的方 法。在蝕刻層上3是供具有犧牲特征的圖案化犧牲層，其中該圖案化 犧牲層限定陣列區(qū)域和邏輯區(qū)域。該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域^皮覆 蓋，其中限定該陣列區(qū)域的圖案化犧牲層部分未^皮覆蓋。在該犧牲 特征內(nèi)形成共形側(cè)壁，至少包4舌兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個 4盾環(huán)包i舌側(cè)壁:;冗積階i殳和側(cè)壁4侖廓成形階,殳，該側(cè)壁沉積階,殳包括_
4是供沉積氣體，乂人該沉積氣體形成等離子，以及4亭止該沉積氣體流；
該側(cè)壁4侖廓成形階革殳包括4是供不同于該沉積氣體的4侖廓成形氣體，
從該輪廓成形氣體形成等離子，以及停止該4侖廓成形氣體流。在共
形側(cè)壁之間的未覆蓋的圖案化犧牲層部分一皮選擇性去除，在該共形 側(cè)壁間圖案化犧牲層部分#1選擇性去除之處給該共形側(cè)壁留下間 隙。露出該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域。用該共形側(cè)壁作為蝕刻掩膜，
在該蝕刻層蝕刻特;f正，其中穿過該共形側(cè)壁之間的間隙蝕刻該蝕刻 層的特征，在該間隙處的該圖案化犧牲層部分凈皮選4奪性去除。
0010本發(fā)明的另 一 實施例提供用于在蝕刻層中形成特征的 裝置。提供等離子處理室。該等離子處理室包括形成等離子處理室 外殼的室壁，用于在該等離子處理室外殼內(nèi)支撐基板的基板支撐 件，用于調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)的壓力的壓力調(diào)節(jié)器，用于提 供能量至該等離子處理室外殼內(nèi)以維持等離子的至少一個電極，用 于4是供氣體至該等離子處理室外殼的氣體入口 ，以及用于從該等離 子處理室外殼4非出氣體的氣體出口。氣體源與該氣體入口流體相 通。該氣體源包纟舌側(cè)壁沉積氣體源、側(cè)壁4侖廓成形氣體源、犧4生層 去除氣體源以及蝕刻層蝕刻氣體源?？刂破饕钥煽氐胤绞竭B4妄至該 氣體源以及該至少一個電極。該控制器包括至少一個處理器以及計
ii算才幾可讀介質(zhì)。該計算纟幾可讀介質(zhì)包括用于在蝕刻層上形成具有犧 牲特征的圖案化犧牲層的計算機可讀代碼，其中該圖案化犧牲層限 定陣列區(qū)域及邏輯區(qū)域，用于在該犧牲特征內(nèi)形成共形側(cè)壁的計算 機可讀代碼，其包括至少兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個循環(huán)包 4舌用于扭^t側(cè)壁沉積階、投的計算才幾可讀代^碼以及用于^是供側(cè)壁專侖
廓成形階4史的計算才幾可讀^^馬，該用于才;U亍側(cè)壁沉積階,殳的計算枳』 可讀代碼包括用于^是供沉積氣體的計算才幾可讀代碼，用于/人該沉積 氣體形成等離子的計算機可讀代碼，以及用于停止該沉積氣體流的 計算機可讀代碼，用于提供側(cè)壁輪廓成形階段的計算機可讀代碼包 括用于提供不同于該沉積氣體的輪廓成形氣體的計算機可讀代碼， 用于從該l侖廓成形氣體形成等離子的計算才幾可讀代碼，以及用于停 止該輪廓成形氣體流的計算才幾可讀代碼，用于選擇性去除介于共形 側(cè)壁之間的圖案化犧牲層部分的計算4幾可讀代碼，在該共形側(cè)壁間 圖案化犧牲層部分^皮選4奪性去除之處給該共形側(cè)壁留下間隙，以及 用于4吏用該共形側(cè)壁作為蝕刻4務(wù)力莫在該蝕刻層內(nèi)蝕刻特4正的計算 沖/L可讀^^碼，其中穿過介于該共形側(cè)壁之間的間隙蝕刻該蝕刻層內(nèi) 的特4正，該間隙處的圖案4匕犧4生層部分凈皮選擇性去除。
0011下面將在本發(fā)明的具體描述部分結(jié)合相關(guān)附圖，對本 發(fā)明的這些及其它特征進4于更加詳細的描述。
0012在附圖中本發(fā)明作為示例而不是作為限制進行描述，
其中相似的標號指的是相似的元件，其中
0013圖1為可用于本發(fā)明實施例的工藝的流程圖。
0014圖2A-I是根據(jù)本發(fā)明實施例處理的堆棧(stack)的剖
面示意圖與俯一見圖。200
0015圖3是形成側(cè)壁的步驟的更加詳細的流程。
0016圖4是可用于實施本發(fā)明的等離子處理室的示意圖。
0017圖5A-B說明適于實現(xiàn)用于本發(fā)明實施例的控制器的
計算才幾系統(tǒng)。
0018圖6是本發(fā)明另一實施例的流程圖，其重復(fù)該工藝以 進一步降低CD。
0019圖7A-L為根據(jù)圖6的實施例處理的堆棧的剖面示意圖
與^f府浮見圖。
具體實施例方式
0020根據(jù)附圖中描述的幾個優(yōu)選實施例，將對本發(fā)明進行 詳細描述。在隨后的描述中，為了提供對本發(fā)明的徹底理解，才是出 了許多具體細節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，在沒有某些或 所有這些具體細節(jié)的情況下，本發(fā)明也可實施。在有的情況下，為 了不對本發(fā)明造成不必要的混淆，沒有對公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu) 進4亍i羊纟田4苗述。
0021為〗更于理解，圖l為可用于本發(fā)明實施例的工藝的流 程圖。在蝕刻層上形成犧牲層(步驟104)。圖2A為形成在蝕刻層208 上的犧牲層212的剖面圖，其在基板204上，形成堆棧200。在本示 例中，該基板204為硅晶片，該犧牲層212為硬質(zhì)掩膜材料，例如無 定形碳，以及蝕刻層208為介電材料如SiO2或SiN，其可形成用于蝕 刻導(dǎo)體材料如Si的硬質(zhì)掩膜。0022如圖2A所示，掩膜214形成在該犧牲層上(步驟108)。 優(yōu)選地，該掩膜214為光刻膠材料。在本示例中，該掩膜為193nm光 刻膠材料。該基板204設(shè)在處理室內(nèi)。
0023圖4是處理室400的示意圖，其可用于本實施例。該等 離子處理室400包括限制環(huán)402、上部電才及404、下部電極408、氣體 源410及排氣泵420。該氣體源410包括收縮(shrink)沉積氣體源412 和4欠縮4侖廓氣體源416。該氣體源可包4舌額外的氣體源，例力口々蟲刻 氣體源418及剝離氣體源422,以允許在同一室內(nèi)進行蝕刻、剝離及 其它工藝。在等離子處理室400內(nèi)，該基板204位于該下部電極408 上。該下部電極408結(jié)合用于夾持該基板204的合適的基板夾緊機制 (如，靜電、機械夾具等)。該反應(yīng)器頂部428包含正對該下部電極 408設(shè)置的上部電才及404。該上部電4及404、下部電4及408以及限制環(huán) 402形成了受限等離子容積440。氣體由該氣體源410供應(yīng)至該受限 等離子容積，并由排氣泵420經(jīng)過該限制環(huán)402和排氣口從受限等離 子容積排出。第一RF源444電連4妄至該上部電4及404。第二RF源448 電連4妾至該下部電才及408。室壁452環(huán)繞該限制環(huán)402、該上部電招_ 404和該下部電極408 。該第一RF源444和該第二RF源448兩者都可 包含27MHz的電源和2MHz的電源。連4妄RF能量至該電才及的不同組 合都是可能的。才尤Fremont, California的LAM Research CoiporationTM 制造的，Lam Research Corporation的只又頻電容(DFC )系纟充而言， 其可用于本發(fā)明的優(yōu)選實施例，27MHz和2MHz的電源兩者構(gòu)成連 4妻至該下部電一及的第二RF電源448,且該上部電才及4妄地。在其它實 施例中，該RF電源可具有高達300MHz的頻率?？刂破?35以可控方 式連4妾至il:RF源444、 448、 4非氣泉420和i亥氣體源410。當4寺々蟲刻的 層208為介電層時，例如二氧化硅或有機硅酸鹽玻璃，將使用該DFC 系統(tǒng)。0024圖5A和5B描述了計算機系統(tǒng)1300,其適于執(zhí)行用于 本發(fā)明實施例的控制器435。圖5A顯示該計算機系統(tǒng)的一個可能的 物理形式。當然，該計算才幾系統(tǒng)可具有多個物理形式，乂人集成電i 各、 印刷電路板以及小型手持式設(shè)備，到巨型超級計算機。計算機系統(tǒng) 1300包括監(jiān)視器1302、顯示器1304、外殼1306、磁盤驅(qū)動器1308、 4定盤1310和鼠標1312?！菲澅P1314為用于與計算才幾系統(tǒng)1300互傳IW居 的計算機刻度介質(zhì)。
0025圖5B是計算機系統(tǒng)1300的框圖的示例。連接至系統(tǒng)總 線1320的是各種各樣的子系統(tǒng)。處理器1322 (也稱為中央處理器或 CPU)耦接至存儲設(shè)備，包括存儲器1324。存儲器1324包括隨機存 取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。本領(lǐng)域公知，ROM用于單向 傳輸數(shù)據(jù)和指令至CPU,而RAM通常用于以雙向方式傳輸數(shù)據(jù)和指 令。這類存儲器均可包括下述任<可合適的計算才幾可讀介質(zhì)。固定,茲 盤1326也雙向耦接至CPU1322;其提供額外的數(shù)據(jù)存儲容量，且也 可包4舌下述4壬4可計算4幾可讀介質(zhì)。固定》茲盤1326可用于存4諸程序、 數(shù)據(jù)等，且通常為比主存儲器'隄的輔助存^f諸介質(zhì)(例如石更盤)。可 以認識到在適當?shù)那闆r下，保留在固定^茲盤1326內(nèi)的信息可以標 準方式作為虛擬內(nèi)存結(jié)合在內(nèi)存1324中?？梢苿印菲澅P1314可采取下 述4壬4可計算才幾可讀介質(zhì)的形式。
0026CPU 1322也耦接至各種輸入/輸出設(shè)備，例如顯示器 1304、 4建盤1310、鼠標1312和揚聲器1330。通常，l餘入/輸出"i殳備可 為下述任何一個視頻顯示器、跟蹤球、鼠標、鍵盤、麥克風(fēng)、觸 控式顯示器、轉(zhuǎn)換讀卡器、》茲帶或紙帶閱讀器、書寫板、觸針、語 音或手寫識別器、生物識別閱讀器、或其它計算才幾。CPU1322可選 地可使用網(wǎng)絡(luò)接口 1340耦接至另 一計算機或通信網(wǎng)絡(luò)。利用這樣的 網(wǎng)紹4妄口，可以預(yù)計，在^Vf亍上述方法步艱《過禾呈中，CPU可4妄收來 自網(wǎng)絡(luò)的信息，或者可輸出信息至網(wǎng)絡(luò)。而且，本發(fā)明的方法實施
15例可在CPU 1322單獨執(zhí)行或者可在如Internet的網(wǎng)絡(luò)上與共享該處 理 一部分的遠程CPU—起執(zhí)行。
0027另外，本發(fā)明的實施例進一步涉及具有計算機可讀介 質(zhì)的計算機存儲產(chǎn)品，其上具有用于執(zhí)行各種計算機執(zhí)行操作的計
算機代碼。該介質(zhì)和計算機代碼可為針對本發(fā)明的目的特別設(shè)計并 構(gòu)建的，或者它們可為計算積4欠件領(lǐng)域的4支術(shù)人員已知或可獲得 的。計算機可讀介質(zhì)的示例包括，但并不限于》茲性介質(zhì)，例如硬
盤、軟盤及磁帶；光介質(zhì)，如CD-ROM及全息設(shè)備；,茲光介質(zhì)如可 移動光盤；以及硬件設(shè)備，其特別配置為存儲和執(zhí)行程序代碼，如 專用集成電路(ASIC )、可編程的邏輯設(shè)備(PLD )以及ROM和RAM 設(shè)備。計算機代碼的示例包括機器代碼，如由編譯器生成的，以及 包含高級代碼的文件，其使用解釋程序(interpreter)通過計算才幾執(zhí) 行。計算機可讀介質(zhì)也可為在載波中由計算機數(shù)據(jù)信號攜帶的計算 機代碼并且表示能夠被處理器執(zhí)行的指令序列。
0028該掩膜被修整(trimmed)(步驟112 )，如圖2B所示， 在該步驟掩膜的結(jié)構(gòu)變薄。調(diào)整修整時間，從而使隨后要形成的隔 板(spacer)設(shè)在所需的位置。用于修整該掩膜的示例制法為4吏用 400mTorr壓力的基于02光刻膠修整工藝。在2MHz的頻率下提供200 瓦特。^是供1000sccm的O2。
0029—尋犧4生層特4正216蝕刻入該犧4生層212 (步駛A116 )，如 圖2C所示。用于蝕刻無定形碳犧牲層制法示例為提供40mTorr的壓 力。在27MHz頻率下4是供300瓦特。4是供100sccm 02和10sccm S02。 犧牲特征的齒形角優(yōu)選具有垂直到略凹入的4侖廓，以防止隨后的隔 板/鰭(fm)特征傾斜。由于該側(cè)壁隔板的暴露側(cè)的齒形角由輪廓成 形階段確定，因此通常稍微有點錐形(tapered),換句話說錐形的 犧牲特征使得所得到的間隔基特征在去除犧牲層后看上去傾斜。0030然后去除該掩膜(步驟120),如圖2D所示。該掩膜可 在蝕刻該犧4生層特4正216過程中去除，或者凈皮隨后的灰4匕步-驟去除， 該灰化步驟〗吏用優(yōu)選不會底切所形成的犧牲材料氧氣灰化。同樣可 被去除的是對該犧牲材料不反應(yīng)的濕溶液。
0031在本示例中，該掩膜圖案用于形成存儲器陣列芯片。 在本示例中，虛線218劃分了用于邏輯設(shè)備例如外圍邏輯設(shè)備圖案 222的區(qū)i或，以及其余芯片用于陣列或單元區(qū)i或224。在本示例中， 在不必增加邏輯或外圍區(qū)域的密度情況下，增加該陣列或單元區(qū)域 的密度，其提供重復(fù)的特征。因此，在本示例中該邏輯區(qū)域被覆蓋 (步驟124)。采用I-line光刻膠建立該覆蓋層(cover) 226。這類覆 蓋層可為低分辨率覆蓋層。優(yōu)選地，該覆蓋層226具有傾斜表面228， 而不是在邊緣的垂直表面，從而在隨后的工藝中，不會沿該^隻蓋層 的邊緣形成不希望的隔4反。
0032在犧牲特征中形成側(cè)壁230 (步驟128)，如圖2E所示。 圖3是在犧牲特征中形成側(cè)壁(步驟128)的更詳細的流程圖。如圖 3所示，在犧4生特4正中形成側(cè)壁包含多個循環(huán)工藝的循環(huán)，該工藝 包括側(cè)壁沉積階段(步驟304 )和側(cè)壁4合廓成形階段(步驟308 )的。
0033優(yōu)選地，該側(cè)壁沉積階l爻(步驟304) -使用沉積氣體， 該沉積氣體至少包含SiHU及其它含Si氣體(>SiH2(CH3)2、 SiCLt等) 的至少一個，以及如He、 Ar、 Ne、 Kr、 Xe等載氣。更優(yōu)選i也，該 沉積氣體進一步包含載氣，如氬氣或氙氣。更優(yōu)選;也，該沉積氣體 進一步至少包含氧化添加劑及還原添加劑的至少一個，例如02、 N2、 H2或NH3。
0034示例性的側(cè)壁沉積階段(步驟304)提供10sccm SiH4 以及1000sccm Ar的氣流。壓力i殳定為400mTorr。該基^反維持在20 。C的溫度。該第二RF源448在頻率27MHz提供400瓦特以及在頻率2MHz提供0瓦特。在沉積階段，提供沉積氣體，該沉積氣體被轉(zhuǎn)換 為等離子，然后停止該沉積氣體。
0035伊G選地，該側(cè)壁lt廓成形階賴 使用不同于該沉積氣體 的壽侖廓成形氣體，其至少包含CxFy、 NF3、 HBr及Cl2的至少一個。 更優(yōu)選地，該輪廓成形氣體進一步包含載氣，如氬氣和氱氣。更優(yōu) 選地，該輪廓成形氣體進一步至少包含氧化添加劑和還原添力o劑的 至少一個，例如02、 H2、 N2或NH3。
0036側(cè)壁輪廓成形階段(步驟308)的示例提供含囟素(即 氟、溴、氯)氣體，例如100sccm CF4。在本示例中，CF4是4侖廓成 形過程中提供的唯一氣體。對該室提供20mTorr的壓力。該第二RF 源448在頻率27MHz提供600瓦特，在2MHz4是供0瓦特。在4侖廊成形 階段，提供輪廓成形氣體，該輪廓成形氣體被轉(zhuǎn)換為等離子，然后 4亭止該4侖廓成形氣體。
0037優(yōu)選地，該工藝被執(zhí)行2至20個循環(huán)。更優(yōu)選地，該 工藝#皮#1^亍3至10個循環(huán)。在多個循環(huán)中的沉積和4侖廓成形的組合 使得垂直側(cè)壁形成。優(yōu)選地，該垂直側(cè)壁從下到上形成與該犧牲層 特^正的底部成88。至90。角。
0038優(yōu)選地，該側(cè)壁導(dǎo)致該犧牲層特4正之間的間隔減少 5-90%。更優(yōu)選;也，該收縮的側(cè)壁導(dǎo)f丈該犧對生層特4正之間的間隔減 少20-70%。該周期性循環(huán)(cyclical cycle )可具有額外的沉積和/或 成形階^殳或可具有其它額外的階4殳。
0039優(yōu)選;也，該側(cè)壁沉積工藝不會沿水平表面形成沉積層。 這可通過在該側(cè)壁沉積階—投允i午某些才才^)"沉積，4妻著在4合廓成形階 段將這些沉積的材料從水平表面去除而實現(xiàn)。通過防止沉積層形成 在水平表面而允許隨后去除犧牲層。該覆蓋層226的傾斜表面228相對于該垂直面足夠傾斜，以防止側(cè)壁形成在該傾斜表面223。優(yōu)選 地，該傾斜表面228相對于水平面小于80?；蛳鄬τ诖怪泵娲笥?0。。
0040去除該犧牲層的未'覆蓋部分(步驟132),從而在側(cè)壁 之間形成間隙240，在該間隙的犧4生層部分凈皮去除，》。圖2F所示。 去除該犧牲層需要可相對于該側(cè)壁230和該覆蓋層226選擇性去除 該犧牲層材料的蝕刻。另外，該覆蓋層226應(yīng)該比該犧牲層厚得多， 以便仍然留下足夠的覆蓋層以保護外圍區(qū)域。在本例中能夠做到這 點的示例制法^是供400mTorr的壓力。在頻率27MHzl是供200瓦特。 才是供2000sccm的O2。
0041去除該邏輯區(qū)域覆蓋層(步驟136)，如圖2G所示。用 于去除該邏輯區(qū)域覆蓋層的制法提供20mTorr的壓力。在27MHz提 供200瓦特。^是供200sccm的O2。此外，該覆蓋層也可用濕法工藝去除。
0042利用該側(cè)壁230及先前覆蓋的該犧牲層部分(其形成 邏輯設(shè)備圖案222)作為蝕刻掩膜，將蝕刻特征250蝕刻入該蝕刻層 (步驟140),如圖2H所示。使用用于蝕刻介電層208的傳統(tǒng)蝕刻方法。
0043去除該側(cè)壁和先前覆蓋的犧對生層(步驟144)，如圖21 所示。這點可用單步法完成，其在一個步驟將該側(cè)壁與該犧牲層兩 者都去除，或者用多步法去除，其在一個步驟去除該側(cè)壁，在另一 步驟去除該犧牲層。該工藝的示例為在含鹵素等離子(HBr、 Cl2、 NF3)中去除該Si基側(cè)壁，以及在02、 H2、 N2或NH3的氧化或還原等 離子中去除該犧牲層(例如無定形)碳層)。
0044可提供額外的步驟以完成半導(dǎo)體"i殳備的形成。
190045本工藝提供具有采用傳統(tǒng)蝕刻工藝使用同一光刻膠掩 膜形成特征的 一半CD以及一半節(jié)距的蝕刻特征。本工藝允許使用單 個光刻力交掩膜和單個蝕刻層蝕刻以將該節(jié)距減半，同時提供額外的 特征與原有特征的自對準。
0046本工藝也允許減小在存儲器設(shè)備的單元或陣列部分的
間隔以及在該部分希望CD減小而節(jié)距加倍，同時保持該存儲器設(shè)備 的外圍邏輯區(qū)域的CD和節(jié)距，在該區(qū)域這些特征不規(guī)則，以及在該 區(qū)域CD和節(jié)距的減小并不重要而且更難處理，可通過使用老一代微 影制禾呈方法以^f氐成本方式形成圖案。
0047該側(cè)壁由這樣的材料構(gòu)成，該種材^"可^f吏用氣體調(diào)制 (提供沉積階段和輪廓成形階段)來共形沉積，以及允許選擇性去 除該犧4生層而不去除該側(cè)壁，以及還允i午相只于于該側(cè)壁選擇性蝕刻 該蝕刻層，以及允許選擇性去除該側(cè)壁而不損壞該蝕刻層。優(yōu)選地， 該側(cè)壁為硅基材料，優(yōu)選為硅。使用氣體調(diào)制形成該側(cè)壁允許在小 于100。C的溫度下形成該側(cè)壁，這減少了設(shè)備損壞，并4吏得可能對 光刻膠材料起作用以形成覆蓋掩膜、犧牲層或者甚至作為待形成圖 案的層。
0048上述優(yōu)選實施例的某些步驟可省略或者改變，而不會 增大CD/或增大該節(jié)距。該優(yōu)選實施例的其它步驟可省略或改變， 提供仍會相對于傳統(tǒng)工藝減小該CD和/或減小節(jié)距的實施例。例如， 在本發(fā)明的另一實施例中，光刻膠掩膜可用作犧牲層。在該實施例 中，在該光刻膠掩膜上未設(shè)置掩膜。而是，該光刻膠掩膜被修整， 然后在光刻l交特征內(nèi)形成側(cè)壁。去除該單元或陣列部分中的光刻月交 掩膜。然后穿過該剩余的側(cè)壁蝕刻該蝕刻層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用其上 放有光刻膠掩膜的分開的犧牲層提供更好的效果，因此是優(yōu)選的。0049通過允許使用比新一代光刻膠更硬的老一代光刻膠， 以及通過使用單個掩膜，本發(fā)明允許減少彎曲(wiggling)。老一代 的光刻膠也允許較厚的光刻膠掩膜，其允許更深地蝕刻該犧牲層。
0050在一個實施例中，可重復(fù)上述禾呈序以更進一步減小該 掩膜特征的CD和節(jié)距。例如，將該原有特征的節(jié)距減小至一半后， 得到的節(jié)距減半的掩膜可隨后用于圖案化該犧牲材料層，以及可去 掉形成側(cè)壁和去除犧牲層的程序以得到原有節(jié)距的％的特征。萬一 需要，該程序可再次重復(fù)。
0051圖6是重復(fù)該工藝以進一步減小該CD的本發(fā)明實施例 的流程圖。形成第一和第二犧牲層。圖7A為其上設(shè)置有蝕刻層708 的基板704 (例如晶片)的剖面圖。在該蝕刻層上形成第一犧牲層 712和第二犧4生層716 (步驟604),在該第一犧4生層712和該第二犧 4生層716之間具有蝕刻4亭止層714。該第一和第二犧4生層712、 716由 石更質(zhì)l奄膜材料(例如無定形^友)構(gòu)成。該蝕刻1亭止層714由蝕刻停 止材料(如Si02、 SiN、 SiC)構(gòu)成。
0052在該第一犧牲層上形成圖案化犧牲層(步驟608)。在 本示例中，可用與前面實施例所述的工藝類似、的工藝形成該圖案^匕 犧牲層。在該第一犧牲層712上形成掩膜720,例如光刻膠掩膜。 <務(wù) 整掩膜720,如圖7B所示。蝕刻第一犧牲層712以在該第一犧牲層712 形成圖案化犧牲層，如圖7C所示。去除光刻月交掩膜720，如圖7D所 示。在邏輯區(qū)域上形成覆蓋層726。
0053在該圖案化犧牲層712的犧牲特4正內(nèi)形成共形側(cè)壁730 (步-驟612)，如圖7E所示。該共形側(cè)壁通過沉積工藝形成，該沉積 工藝包括側(cè)壁沉積階段和側(cè)壁輪廓成形階段的多個循環(huán)。
0054經(jīng)曝光并形成該圖案層的第 一犧牲層部分^皮選4爭性去 除，在該共形側(cè)壁730之間犧4生層曾經(jīng)所在處留下間隙740 (步-驟 616),如圖7F所示。如圖7G所示，去除該覆蓋層。
0055通過該蝕刻停止層714將特征750蝕刻入該第二犧4生層 708 (步-驟620),如圖7H所示。由于該共形側(cè)壁730是由不同于該第 二犧牲層708的材料構(gòu)成，該第二犧牲層708可相對于該共形側(cè)壁 730一皮選^奪性蝕刻。
0056去除該共形側(cè)壁(步驟624),如圖7I所示。在該邏輯 區(qū)域上形成覆蓋層。在該第二犧牲層的特征內(nèi)形成第二組共形側(cè)壁 754 (步-銀628)。在本示例中，該第二組共形側(cè)壁754由沉積工藝形 成，該沉積工藝包^舌側(cè)壁沉^積P介,殳和側(cè)壁4侖廓成形階,殳的多個循環(huán)。
0057選擇性去除暴露的第二犧牲層部分，在該共形側(cè)壁754 之間犧牲層曾經(jīng)所在處留下間隙758 (步驟632)，如圖7J所示。將邏 輯區(qū)i或上的^隻蓋層去除，如圖7K所示。將蝕刻特4i762蝕刻入該蝕 刻層708內(nèi)(步驟636)，如圖7L所示?？?丸行進一步的處理如去除 側(cè)壁754 (步-驟640 )。
0058可使用利用多組共形側(cè)壁的其他實施例。例如，可使 用單個犧牲層。可在該第一組側(cè)壁的側(cè)壁上形成第二組側(cè)壁，其中
該第二組側(cè)壁由不同于第 一組側(cè)壁的材料構(gòu)成，其允許該第 一組側(cè) 壁相對于該第二組側(cè)壁選4奪性去除。
0059上述實施例以及其它可能的實施例允許使用單個光刻 步漆聚多次迭代以進一 步減小CD 。每個后續(xù)的迭4戈本身與先前的迭代 一致，從而使每個迭代不需要光刻步驟，這降低了光刻工藝所需的精度。是存在多種落入本發(fā)明范圍內(nèi)的改變、修飾、置換及各種替換等同
方式。還應(yīng)當注意存在多種實現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。 因此，隨附的權(quán)利要求意欲被解釋為包括所有落入本發(fā)明范圍內(nèi)的 這些改變、修飾、排列及各種等效替換。
權(quán)利要求
1.一種在蝕刻層中提供特征的方法，包括在蝕刻層上形成具有犧牲特征的圖案化犧牲層；在犧牲特征中形成共形側(cè)壁，包括至少兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個循環(huán)包括側(cè)壁沉積階段；和側(cè)壁輪廓成形階段；選擇性去除介于共形側(cè)壁間的部分圖案化犧牲層，在該共形側(cè)壁間圖案化犧牲層部分被選擇性去除之處給該共形側(cè)壁留下間隙；以及用共形側(cè)壁作為蝕刻掩膜在蝕刻層中蝕刻特征，其中穿過共形側(cè)壁之間的間隙在該蝕刻層中蝕刻特征，該間隙處的圖案化犧牲層部分被選擇性去除。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該側(cè)壁沉積階段包括提供沉積氣體；乂人該沉積氣體形成等離子；以及 停止該沉積氣體流。
3. 如斥又利要求1-2中任一項所述的方法，其中該側(cè)壁4&廓成形階 段包括才是供不同于該沉積氣體的輪廓成形氣體； 從該輪廓成形氣體形成等離子；以及 停止該4倉廓成形氣體流。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中該形成圖案化犧牲 層，包括在該蝕刻層上形成犧牲層； 在該犧牲層上形成圖案化掩膜；以及 將犧4生特4正蝕刻入該犧4生層。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中該圖案化掩膜為光 刻月交掩膜，以及其中形成該圖案化犧牲層進一步包括》務(wù)整該光刻膠掩膜。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中形成該圖案化犧牲 層進一步包括在將犧牲特征蝕刻入該犧牲層后去除該光刻膠 掩膜。
7. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中該圖案化犧牲層限 定陣列區(qū)i或和邏輯區(qū)i或，進一步包4舌在形成該圖案4匕犧對生層 后，覆蓋該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域，其中該選擇性去除部分 圖案化犧牲層去除未覆蓋的圖案化犧牲層部分。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括在選4奪性去除部分圖案 化犧牲層后，露出該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域。
9. 如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，進一步包括去除該側(cè)壁 以及留下部分圖案化犧牲層。
10. 如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中該側(cè)壁由沉積的硅 構(gòu)成。
11. 如斥又利要求1-10中4壬一項所述的方法，其中該側(cè)壁為垂直側(cè)壁。
12 如權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，其中該犧牲層為無定形碳。
13. 如權(quán)利要求1-12中4壬一項所述的方法，其中形成該圖案化犧 牲層包括形成第一犧牲層、第二犧牲層、以及蝕刻停止堆對戔，包括在該蝕刻層上形成該第二犧牲層；在該第二犧牲層上形成蝕刻停止層；以及在該蝕刻停止層上形成該第一犧牲層；在該第一犧牲層上形成圖案化掩膜；將犧4生特4i蝕刻入該第 一犧4生層；在該第 一犧牲層的犧牲特征中形成共形側(cè)壁；選才奪性去除介于該共形側(cè)壁之間的部分第一犧4生層，在 該共形側(cè)壁間部分第一犧4生層^皮選擇性去除之處鄉(xiāng)會該共形側(cè) 壁留下間隙；將特4i蝕刻入該第二犧4生層以形成該圖案4匕犧4生層；以及去除該共形側(cè)壁。
14. 如權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，其中該形成共形側(cè)壁 不沿著7jC平表面形成;;咒積。
15. —種用于在蝕刻層中提供特征的方法，包括在蝕刻層上形成具有犧牲特4正的圖案化犧牲層，其中該 圖案化犧牲層限定陣列區(qū)域和邏輯區(qū)域；覆蓋該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域，其中限定該陣列區(qū)域的圖案化犧牲層部分未被覆蓋；在該犧牲特征內(nèi)形成共形側(cè)壁，包括至少兩個側(cè)壁形成 工藝循環(huán)，其中每個循環(huán)包括側(cè)壁^l積階l殳，包4舌 提供沉積氣體；乂人該沉積氣體形成等離子；以及4亭止該沉積氣體流；以及側(cè)壁4合廓成形階,殳，包4舌提供不同于該沉積氣體的輪廓成形氣體；從該4侖廓成形氣體形成等離子；以及4亭止該4&廓成形氣體^危；選擇性去除在共形側(cè)壁之間的未覆蓋圖案化犧牲層部 分，在該共形側(cè)壁間部分圖案化犧牲層凈皮選擇性去除之處鄉(xiāng)會該 共形側(cè)壁留下間隙；露出該圖案化犧牲層的邏輯區(qū)域；以及用該共形側(cè)壁作為蝕刻掩膜，在該蝕刻層中蝕刻特征， 其中穿過該共形側(cè)壁之間的間隙在該蝕刻層中蝕刻特4正，在該 間隙處的該圖案化犧牲層部分^皮選才奪性去除。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成該圖案化犧牲層包括 在該蝕刻層上形成犧牲層； 在該犧牲層上形成光刻膠掩膜； 修整該光刻膠掩膜； 將犧牲特4i蝕刻入該犧牲層；以及去除該光刻力交掩膜。
17.—種用于在蝕刻層中形成特征的裝置，包括 等離子處理室，包括形成等離子處理室外殼的室壁；用于在該等離子處理室外殼內(nèi)支撐基板的基板支撐件；用于調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)的壓力的壓力調(diào)節(jié)器；用于提供能量至該等離子處理室外殼內(nèi)以維持等離 子的至少一個電才及；用于提供氣體至該等離子處理室外殼的氣體入口 ；以及用于從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出口；與該氣體入口流體相通的氣體源，包括側(cè)壁;冗積氣體源；側(cè)壁輪廓成形氣體源；犧牲層去除氣體源；和蝕刻層蝕刻氣體源；以及以可纟空方式連4妄至該氣體源以及該至少 一 個電才及的4空制 器，包括至少一個處理器；以及 計算才幾可讀介質(zhì)，包括用于在蝕刻層上形成具有犧4生4爭4i的圖案4匕犧 牲層的計算機可讀代碼，其中該圖案化犧牲層限定陣列區(qū)i或及還輯區(qū)i或；用于在該犧4生特4正內(nèi)形成共形側(cè)壁的計算才幾可 讀代碼，包括至少兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個 循環(huán)包4舌用于執(zhí)行側(cè)壁沉積階段的計算才幾可讀代碼，包括用于提供沉積氣體的計算^L可讀代碼；用于/人該沉積氣體形成等離子的計算才幾可 讀代碼；以及用于停止該沉積氣體流的計算才幾可讀代 碼；以及用于提供側(cè)壁輪廓成形階段的計算機可讀代 碼，包括用于提供不同于該沉積氣體的4侖廓成形氣 體的計算才幾可讀代石馬；用于從該輪廓成形氣體形成等離子的計算 才幾可讀代碼；以及用于停止該輪廓成形氣體流的計算才幾可讀 代碼；用于選擇性去除介于共形側(cè)壁之間的部分圖案 化犧牲層，在該共形側(cè)壁間部分圖案化犧牲層被選擇 性去除之處^^該共形側(cè)壁留下間隙的計算才幾可讀4戈 碼，該間隙處的圖案化犧牲層部分纟皮選擇性去除；以 及用于用該共形側(cè)壁作為々蟲刻掩膜在該蝕刻層內(nèi) 蝕刻特4正的計算沖幾可讀K石馬，其中穿過介于該共形側(cè) 壁之間的間隙在該蝕刻層中蝕刻特征，該間隙處的圖 案化犧牲層部分被選擇性去除。
全文摘要
提供一種用于在蝕刻層提供特征的方法。在蝕刻層上提供具有犧牲特征的圖案化犧牲層。在該犧牲特征內(nèi)形成共形側(cè)壁，其包括至少兩個側(cè)壁形成工藝循環(huán)，其中每個循環(huán)包括側(cè)壁沉積階段和側(cè)壁輪廓成形階段。將共形側(cè)壁之間的圖案化犧牲層部分去除，留下其間具有間隙的共形側(cè)壁，在該間隙的圖案化犧牲層部分被選擇性去除。使用該共形側(cè)壁作為蝕刻掩膜在該蝕刻層蝕刻特征，其中穿過共形側(cè)壁之間的間隙在蝕刻層中蝕刻特征，在該間隙的該圖案化犧牲層部分被選擇性去除。
文檔編號H01L21/033GK101496141SQ200780026262
公開日2009年7月29日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者S·M·列扎·薩賈迪, 杰弗里·馬克斯, 黃志松 申請人:朗姆研究公司