專利名稱：減小半導(dǎo)體裝置的臨界尺寸的方法和具有減小的臨界尺寸的部分制造的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及半導(dǎo)體裝置制造，且更具體來(lái)說(shuō)涉及減小半導(dǎo)體裝置的 臨界尺寸(CD)的方法及具有減小的臨界尺寸的部分制造的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)設(shè)計(jì)人員想要通過(guò)減小個(gè)別特征的大小且減小半導(dǎo)體襯底上的相鄰 特征之間的間隔距離來(lái)提高ic內(nèi)的特征的集成度或密度。特征大小的不斷減小對(duì)形成
所述特征所用的技術(shù)(例如光刻)提出了更高要求。這些特征通常是通過(guò)材料(例如絕 緣體或?qū)w)中的開口來(lái)界定的且通過(guò)所述材料彼此隔開。相鄰特征中的相同點(diǎn)之間的 距離在此項(xiàng)產(chǎn)業(yè)中稱為"間距"。舉例來(lái)說(shuō)，間距通常測(cè)量為特征之間的中心到中心的 距離。因此，間距大約等于特征的寬度與使所述特征與相鄰特征分隔的間隔的寬度的總
和。特征的寬度也稱為線的CD或最小特征大小("F")。 CD通常是在IC制造期間使用 給定技術(shù)(例如光刻)形成的最小幾何特征，例如互連線、觸點(diǎn)或溝槽的寬度。因?yàn)猷?近于特征的間隔的寬度通常等于特征的寬度，所以特征的間距通常是特征大小的兩倍 (2F)。
常規(guī)248 nm光刻能形成100 nm到200 nm的最小線寬度。然而，由于減小特征大 小及間距的壓力存在，所以已研發(fā)出間距加倍技術(shù)。第5,328,810號(hào)美國(guó)專利揭示了一 種使用間隔物或心軸在半導(dǎo)體襯底中形成均勻隔開的溝槽的間距加倍方法。溝槽具有相 等的深度?？蓴U(kuò)展層形成于半導(dǎo)體襯底上且被圖案化，從而形成寬度為F的條帶。將條帶蝕刻，從而產(chǎn)生具有減小的寬度F/2的心軸條帶。部分可擴(kuò)展的縱梁層以共形方式沉 積在心軸條帶上，且被蝕刻而在心軸條帶的側(cè)壁上形成具有F/2厚度的縱梁條帶。心軸 條帶被蝕刻，而縱梁條帶保留于半導(dǎo)體襯底上?？v梁條帶充當(dāng)一掩模，用以在半導(dǎo)體襯 底中蝕刻具有F/2寬度的溝槽。雖然以上提到的專利中的間距實(shí)際上減半，但此間距減 小在此項(xiàng)產(chǎn)業(yè)中稱為"間距加倍"或"間距倍增"。換言之，間距"倍增"某一因數(shù)涉 及將間距減小所述因數(shù)。本文中保留此常規(guī)術(shù)語(yǔ)。
第6,239,008號(hào)美國(guó)專利揭示了一種間距加倍方法。將光致抗蝕劑圖案化在半導(dǎo)體 材料層上。 一個(gè)光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)與一個(gè)鄰接間隔的尺寸定義為x。將光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)修 整為1/2 x。將結(jié)構(gòu)之間的間隔增加到3/4x。半導(dǎo)體材料層的暴露部分被蝕刻，從而在 半導(dǎo)體材料層中形成結(jié)構(gòu)。移除光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)。將毯覆層沉積在半導(dǎo)體材料層結(jié)構(gòu)上。 蝕刻所述毯覆層以在半導(dǎo)體材料層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成間隔物。將第二毯覆層沉積在半導(dǎo) 體材料層結(jié)構(gòu)、間隔物和間隔上，從而在間隔中形成第二組結(jié)構(gòu)。第二毯覆層是與制作 半導(dǎo)體材料層結(jié)構(gòu)所用的材料相似或相同的材料。將半導(dǎo)體材料層結(jié)構(gòu)、間隔物及第二 組結(jié)構(gòu)平坦化。移除間隔物。半導(dǎo)體材料層結(jié)構(gòu)及第二組結(jié)構(gòu)及其之間的間隔具有1/4 x 的尺寸。
第6,638,441號(hào)美國(guó)專利揭示了一種間距三倍方法。將光致抗蝕劑層圖案化在襯底 上。在圖案上形成一層。蝕刻第一層以使襯底暴露。在圖案上形成第二層。蝕刻第二層 以使襯底暴露。移除被圖案化的光致抗蝕劑。在第--層及第二層以及襯底上形成第三層。 蝕刻第三層以使襯底暴露。在第一層、第二層及第三層以及襯底上形成第四層。第四層 的材料與第一層的材料相同。蝕刻第四層以使第一層、第二層及第三層暴露。移除第二 層及第三層。第一層及第四層形成一圖案，其具有三倍的間距。
193 nm光刻能夠形成比248 nm光刻更小的特征。然而，193 nm光致抗蝕劑材料與 248 nm光致抗蝕劑材料相比具有增加的線邊緣粗糙度(LER)。此外，248 nm光致抗蝕 劑材料比193 nm光致抗蝕劑材料強(qiáng)硬。
因此，此項(xiàng)技術(shù)中需要一種間距減小方法，其能夠利用248 nm光致抗蝕劑來(lái)減小 特征的CD。


雖然說(shuō)明書的結(jié)尾是特別指出并清楚地主張被視為本發(fā)明的內(nèi)容的權(quán)利要求書，但
在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明更容易地理解本發(fā)明的實(shí)施例，圖中 圖1說(shuō)明形成在部分制造的集成電路裝置上的目標(biāo)層上的中間層、抗反射層及抗蝕圖2說(shuō)明用所要的CD圖案化的圖1的抗蝕劑層的實(shí)施例； 圖3說(shuō)明形成在圖2的特征上的第一間隔物層的實(shí)施例； 圖4說(shuō)明從圖3的第一間隔物層形成的第一間隔物的實(shí)施例； 圖5說(shuō)明已移除圖2的特征后圖4的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施例； 圖6說(shuō)明已移除中間層及抗反射層的若干部分后圖5的部分制造的集成電路裝置的 實(shí)施例；
圖7說(shuō)明已移除第一間隔物及抗反射層后圖6的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施
例；
圖8說(shuō)明形成在圖7的部分制造的集成電路裝置上的第二間隔物層的實(shí)施例； 圖9說(shuō)明移除第二間隔物層的若干部分以形成第二間隔物后圖8的部分制造的集成 電路裝置的實(shí)施例；
圖IO說(shuō)明已移除中間層的剩余部分后圖9的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施例； 圖11說(shuō)明已修整特征后圖2的特征的實(shí)施例； 圖12說(shuō)明形成在圖11的特征上的第一間隔物層的實(shí)施例； 圖13說(shuō)明從圖12的第一間隔物層形成的第一間隔物的實(shí)施例； 圖14說(shuō)明已移除圖11的特征后圖13的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施例； 圖15說(shuō)明已移除中間層及抗反射層的若干部分后圖14的部分制造的集成電路裝置 的實(shí)施例；
圖16說(shuō)明已移除第一間隔物及抗反射層后圖15的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施
例；
圖17說(shuō)明形成在圖16的部分制造的集成電路裝置上的第二間隔物層的實(shí)施例； 圖18說(shuō)明移除第二間隔物層的若干部分以形成第二間隔物后圖17的部分制造的集 成電路裝置的實(shí)施例；及
圖19說(shuō)明已移除中間層的剩余部分后圖18的部分制造的集成電路裝置的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及制造半導(dǎo)體裝置。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及減 小特征的CD的方法及具有此類減小的部分制造的集成電路裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一種減小半導(dǎo)體裝置特征的CD的方法包含形成目標(biāo)層，所述目 標(biāo)層帶有具有減小的CD的特征。在目標(biāo)層上形成中間層。在覆蓋于中間層上的抗蝕劑層中形成圖案，所述圖案具有可通過(guò)常規(guī)平版印刷技術(shù)印刷的CD。圖案的CD可通過(guò) 最終形成在目標(biāo)層中的特征的大小來(lái)確定。鄰近于抗蝕劑層的剩余部分形成第一間隔物 材料垂直區(qū)(第一間隔物)。目標(biāo)層在第一間隔物之間暴露，且中間層垂直區(qū)通過(guò)中間 層的剩余部分而形成。第二間隔物材料垂直區(qū)(第二間隔物)形成在中間層垂直區(qū)旁邊。 移除中間層垂直區(qū)。形成在目標(biāo)層上的特征的CD隨第一間隔物及第二間隔物的厚度而 變。
本文中描述的方法及部分制造的集成電路裝置并不形成制造集成電路的完整工藝 流程。所述工藝流程的剩余部分是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。因此，本文中只描述對(duì) 于理解本發(fā)明的實(shí)施例必要的方法及部分制造的集成電路裝置。
本文中描述的材料層可通過(guò)合適的沉積技術(shù)形成，其中包含但不限于旋涂、毯覆式 涂覆、化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、等離子增強(qiáng)ALD或物理氣相沉積 (PVD)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可依據(jù)將使用的材料來(lái)選擇沉積技術(shù)。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D式，其中全文中相同數(shù)字指代相同部分。圖式未必是按比例繪制。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可在目標(biāo)層上形成具有減小的CD且因此具有減小的間 距的特征。特征的CD可為覆蓋層(例如抗蝕劑層)上形成的初始圖案的CD的三分之 一。圖1到圖10中說(shuō)明三倍間距減小方法的實(shí)施例。
如圖1中所說(shuō)明，部分制造的集成電路裝置IOO可包含目標(biāo)層110?？勺罱K在目標(biāo) 層110中形成具有減小的CD的特征。特征的CD可相對(duì)于在上覆的抗蝕劑層140中形 成的圖案的CD減小。由于特征的CD減小，所以特征的間距也減小。目標(biāo)層110可由 與半導(dǎo)體裝置制造兼容的材料形成。舉例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)層IIO可為半導(dǎo)體襯底，例如常規(guī) 的硅襯底或其它具有半傳導(dǎo)材料層的塊狀襯底。在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"塊狀襯底"不
但包含硅晶片，而且包含絕緣體上硅("sor)襯底、藍(lán)寶石上硅("sos")襯底、基 礎(chǔ)半導(dǎo)體基底上的硅的外延層和其它半導(dǎo)體、光電子元件或生物技術(shù)材料，例如硅一鍺、 鍺、砷化鎵、氮化鎵或磷化銦。
中間層120可形成在目標(biāo)層110上方。當(dāng)在目標(biāo)層110上形成特征時(shí)，中間層120 可充當(dāng)犧牲掩模。中間層120的厚度可取決于犧牲掩模的所要高度。中間層120可由相 對(duì)于在部分制造的集成電路裝置100上形成的間隔物可選擇性蝕刻的材料形成。在本文 中使用時(shí)，當(dāng)一材料顯現(xiàn)出比暴露于相同蝕刻化學(xué)物質(zhì)的另一材料的蝕刻速率大至少約 2倍的蝕刻速率時(shí)，稱所述材料"可選擇性蝕刻"。理想情況是，此材料具有比暴露于相 同蝕刻化學(xué)物質(zhì)的另一材料的蝕刻速率大至少約10倍的蝕刻速率。僅舉例來(lái)說(shuō)，中間 層120可由透明碳(TC)、無(wú)定形碳(AC)或旋涂材料形成。中間層120可通過(guò)常規(guī)技術(shù)(例如通過(guò)CVD或通過(guò)旋涂)形成。
抗反射層130可形成在中間層120上方?？狗瓷洳牧显诖隧?xiàng)技術(shù)中是已知的，且可 包含(但不限于)無(wú)機(jī)材料，例如二氧化硅或氮氧化硅，其是介電抗反射涂層(DARC); 或有機(jī)材料，例如含硅的旋涂硬掩模。抗反射層130可通過(guò)常規(guī)技術(shù)形成。
抗蝕劑層140可形成在抗反射層130之上?？刮g劑層140可由248 mn光致抗蝕劑 材料形成，例如深紫外線(DUV) 248 nm光致抗蝕劑。248 nm光致抗蝕劑材料在此項(xiàng) 技術(shù)中是眾所周知的，且因此在本文中不作詳細(xì)描述。可使用其它光致抗蝕劑材料(例 如193nm光致抗蝕劑)來(lái)形成抗蝕劑層140。在沉積第一間隔物層150之前，可利用額 外蝕刻來(lái)使抗蝕劑層140'的側(cè)壁變平滑。光致抗蝕劑材料可通過(guò)常規(guī)技術(shù)(例如通過(guò)旋 涂)來(lái)沉積，且通過(guò)常規(guī)光刻技術(shù)來(lái)圖案化。光致抗蝕劑及光刻技術(shù)在此項(xiàng)技術(shù)中是眾 所周知的，且因此在本文中對(duì)光致抗蝕劑材料的選擇、沉積及圖案化不作詳細(xì)論述。如 圖2中說(shuō)明，可通過(guò)顯影和蝕刻光致抗蝕劑材料而在抗蝕劑層140中形成圖案?？刮g劑 層140'的剩余部分可通過(guò)開口 145隔開?？刮g劑層140'可具有可使用選定圖案化或光刻 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的最小可印刷CD?；蛘?，抗蝕劑層140'可經(jīng)受額外蝕刻或修整以實(shí)現(xiàn)所要 的CD?？刮g劑層140中的圖案可配合第一間隔物及第二間隔物使用以在目標(biāo)層110中 形成特征。這些特征可包含但不限于線、溝槽或電裝置的其它組件。
圖2中展示抗蝕劑層140'在顯影和蝕刻光致抗蝕劑材料后剩余的部分。抗蝕劑層 140'的側(cè)壁可具有大致垂直的輪廓。由于248 nm光致抗蝕劑材料具有良好的LER，所 以抗蝕劑層140'的側(cè)壁也可相對(duì)平滑。由此，當(dāng)如下所述在側(cè)壁上形成第一間隔物時(shí)， 所述大致垂直的輪廓可得以保持?？刮g劑層HO'可具有約為x的寬度或CD，其中x為 可通過(guò)常規(guī)平版印刷技術(shù)印刷的尺寸。由此，x隨用于圖案化抗蝕劑層140的光刻技術(shù) 而變?？刮g劑層140'的鄰近部分之間的間隔(圖2中指示為B)可具有約為x的寬度。 如下所述，B可比寬度x寬或比其窄。
如圖3中說(shuō)明，第一間隔物層150可形成在抗反射層130之上及抗蝕劑層140'的側(cè) 壁和頂面上。第一間隔物層150可以共形方式例如通過(guò)ALD來(lái)沉積。然而，只要第一 間隔物層150以大致共形的方式沉積在所要的厚度處，就可使用其它沉積技術(shù)。第一間 隔物層150可由與后續(xù)制造動(dòng)作兼容且相對(duì)于抗反射層130、中間層120及目標(biāo)層110 可選擇性蝕刻的材料形成。僅舉例來(lái)說(shuō)，第一間隔物層150可由氧化物(例如氧化硅) 或氮化物(例如氮化硅)形成。由于所使用的光致抗蝕劑材料為248 nm光致抗蝕劑， 所以抗蝕劑層140'的側(cè)壁可顯現(xiàn)出足夠低的LER，使得第一間隔物層150可直接施加于 抗蝕劑層140'。然而，可在沉積第一間隔物層150之前使用額外蝕刻來(lái)使抗蝕劑層140'的側(cè)壁變平滑。第一間隔物層150的厚度可大約等于最終將在目標(biāo)層IIO上形成的特征 的CD。舉例來(lái)說(shuō)，如果目標(biāo)層110上的特征將具有約為x/3的CD，則第一間隔物層150 可沉積在等于約x/3的厚度處。
如圖4中說(shuō)明，可在抗蝕劑層140'及抗反射層130的大致水平的表面上移除第一間 隔物層150的部分，但第一間隔物層150可保持在抗蝕劑層140'的大致垂直的表面上。 由此，抗蝕劑層140'的頂面及抗反射層130的若干部分可暴露。這可通過(guò)各向異性蝕刻 第一間隔物層150從而形成鄰接抗蝕劑層140'的側(cè)壁的第一間隔物150'而實(shí)現(xiàn)?？梢罁?jù) 在第一間隔物層150中使用的材料來(lái)選擇蝕刻劑。舉例來(lái)說(shuō)，如果第一間隔物層150由 氧化硅形成，則可利用碳氟化合物化學(xué)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行蝕刻。僅舉例來(lái)說(shuō)，可使用四氟甲垸 (CF4)、三氟甲烷(CHF3)或其它用于選擇性地蝕刻氧化硅的常規(guī)蝕刻劑來(lái)蝕刻第一間 隔物層150。第一間隔物150'可具有與抗蝕劑層140'的側(cè)壁的大致相同的垂直輪廓。第 一間隔物150'可具有約等于x/3的寬度。第一間隔物150'可充當(dāng)用于隨后蝕刻抗反射層 130及中間層120的掩模。
如圖5中說(shuō)明，可相對(duì)于第一間隔物150'選擇性移除抗蝕劑層140'。換言之，在蝕 刻之后，第一間隔物150，可保留在抗反射層130的表面上?？蓮牡谝婚g隔物150'之間移 除抗蝕劑層140'，從而使抗反射層130的下伏部分暴露。因移除抗蝕劑層140'而形成的 空隙可具有約等于x的寬度?？墒褂靡皇褂没谘醯牡入x子的干式蝕刻工藝來(lái)選擇性蝕 刻抗蝕劑層140'?？刮g劑層140'的移除可為高度各向異性的，以保留第一間隔物150' 的垂直輪廓。
接下來(lái)，如圖6中說(shuō)明，可移除抗反射層130的暴露部分和中間層120的若干部分。 可蝕刻抗反射層BO的暴露部分，例如先前在抗蝕劑層HO'下方的部分。隨后可將抗反 射層130中的圖案轉(zhuǎn)印到中間層120。第一間隔物150'可充當(dāng)掩模，從而保護(hù)抗反射層 130'和中間層120'的下伏部分。抗反射層130和中間層120可使用單個(gè)蝕刻化學(xué)物質(zhì)來(lái) 蝕刻或可單獨(dú)蝕刻?？赏ㄟ^(guò)常規(guī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗反射層130和中間層120的蝕刻。舉例 來(lái)說(shuō)，在由氮氧化硅形成抗反射層130的情況下，尤其可使用等離子蝕刻，其包含碳氟 化合物化學(xué)物質(zhì)，例如CF4或二氟甲烷(CH2F2)，或包含酸，例如氫溴酸(HBr)。當(dāng)中 間層120由透明碳形成時(shí)，可使用利用氮?dú)?N2)、氧氣(02)和氫溴酸的等離子蝕刻。 其它可能的等離子化學(xué)物質(zhì)包含02和二氧化硫(S02)。對(duì)抗反射層130的蝕刻可減小 第一間隔物150，的高度。然而，對(duì)中間層120的蝕刻可對(duì)第一間隔物150'的高度大體上 沒有影響。
如圖7中說(shuō)明，可移除第一間隔物150'和抗反射層130，，從而在目標(biāo)層110上方留下中間層120'。第一間隔物150'和抗反射層130'可通過(guò)常規(guī)蝕刻劑來(lái)移除。舉例來(lái)說(shuō)， 第一間隔物150'和抗反射層130'可通過(guò)使用經(jīng)過(guò)緩沖的氫氟酸的濕式蝕刻來(lái)蝕刻?；?者，第間隔物150'和抗反射層130'可通過(guò)用于蝕刻抗反射層130'的蝕刻化學(xué)物質(zhì)來(lái)移 除。
如圖8中說(shuō)明，可在中間層120'上形成第二間隔物層160。間隔物層160可由與第 一間隔物層150中使用的相同的材料形成。因此，第二間隔物層160可使用與形成間隔 物層150時(shí)利用的相同工藝設(shè)備形成。以此方式，可減少設(shè)備量和伴隨的維修。此外， 通過(guò)使用相同材料，節(jié)省了顯影和沉積不同材料的成本。第二間隔物層160可在等于約 x/3的厚度處以共形方式沉積在中間層120'上。通過(guò)以共形方式沉積第二間隔物層160 的材料，可將中間層120'的相鄰部分之間的間隙從約x減小為約x/3。
如圖9中說(shuō)明，可移除第二間隔物層160的若干部分以形成第二間隔物160'。第二 間隔物層160的大致水平的部分可通過(guò)各向異性蝕刻而移除，而第二間隔物層160的大 致垂直的部分可保留，從而形成第二間隔物160'。各向異性蝕刻可使中間層120'的頂面 暴露。第二間隔物160'可具有等于約x/3的寬度。如上文相對(duì)于移除第一間隔物層150 的若干部分所論述，可通過(guò)常規(guī)技術(shù)移除第二間隔物層160的大致水平的部分。
如圖IO中說(shuō)明，可通過(guò)相對(duì)于第二間隔物160'及目標(biāo)層IIO選擇性蝕刻中間層120' 來(lái)移除此層。中間層120'可通過(guò)常規(guī)技術(shù)例如通過(guò)利用與用于蝕刻中間層120的相同的 蝕刻化學(xué)物質(zhì)來(lái)蝕刻。第二間隔物160'的側(cè)壁可具有大致垂直的輪廓。第二間隔物160' 可具有約x/3的寬度，且可彼此隔開約x/3的距離。圖IO還說(shuō)明抗蝕劑層140'的初始寬 度x及抗蝕劑層140，的相鄰部分之間的原始間隔B。因此，可在目標(biāo)層IIO上形成具有 抗蝕劑層140'的寬度的約三分之一的寬度的第二間隔物160'?？稍卩徑牡诙g隔物 160'之間實(shí)現(xiàn)大約相等的間隔。通過(guò)使用第二間隔物160'作為犧牲掩模，可將目標(biāo)層110 圖案化，從而形成具有抗蝕劑層140'的CD的約1/3的CD的特征。目標(biāo)層110可通過(guò) 常規(guī)技術(shù)來(lái)圖案化，本文中對(duì)此技術(shù)不作詳細(xì)描述。
為了進(jìn)一步減小形成在目標(biāo)層上的特征的CD,可使用額外的間隔物蝕刻工藝。舉 例來(lái)說(shuō)，可在移除中間層120，后在第二間隔物160'上形成第三(或額外)間隔物。額外 間隔物可具有約等于待形成在目標(biāo)層IIO上的特征的CD的厚度。額外間隔物可沉積在 對(duì)應(yīng)于x的分?jǐn)?shù)的厚度處。
目標(biāo)層110可用于半導(dǎo)體裝置，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(SRAM)、鐵電存儲(chǔ)器(FE)、 NAND及NOR快閃存儲(chǔ)器、微處理器(例如 帶有場(chǎng)效晶體管(FET)),以及平板顯示器。舉例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)層110可為待被蝕刻以形成使NAND快閃裝置的單元隔離的淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)的晶片襯底。目標(biāo)層110也 可為傳導(dǎo)活性層，例如待圖案化到晶體管的柵極中的多晶硅層。目標(biāo)層110也可為待圖 案化成連接不同活性區(qū)域的傳導(dǎo)線的金屬層，例如鋁、鎢、鈦或銅。作為蝕刻目標(biāo)層110 的補(bǔ)充或替代，可在目標(biāo)層IIO上沉積材料，從而填充第二間隔物160'之間的空隙。
任一以上動(dòng)作均可依據(jù)不同層中使用的材料及形成和移除材料時(shí)使用的工藝而與 其它動(dòng)作組合。此外，任一以上動(dòng)作均可利用多個(gè)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)動(dòng)作。在任一動(dòng)作之 后，也可發(fā)生進(jìn)一步的上文未描述的處理。額外處理的實(shí)例包含離子植入、擴(kuò)散摻雜、 沉積額外層、干式或濕式蝕刻和化學(xué)機(jī)械拋光。僅舉例來(lái)說(shuō)，在任一動(dòng)作之后，可使用 蝕刻來(lái)使暴露的層的輪廓變窄、變平滑或改善。
通過(guò)利用上述方法，可使用248 nm光致抗蝕劑材料配合兩個(gè)或兩個(gè)以上間隔物蝕 刻工藝在目標(biāo)層110上形成小型特征。所述特征可具有常規(guī)上可用248 nm光致抗蝕劑 實(shí)現(xiàn)的CD的分?jǐn)?shù)的CD?？墒褂?48 nm光刻以屬于此技術(shù)的限值內(nèi)的分辨率來(lái)圖案化 抗蝕劑層140。在此階段，抗蝕劑層140'的剩余部分可具有比待在目標(biāo)層110中形成的 特征的CD大的CD。通過(guò)使用第一間隔物和第二間隔物作為犧牲掩模，可進(jìn)行間隔物 蝕刻工藝以形成具有抗蝕劑層140'的部分的CD的三分之一或四分之一的CD的特征。 由此，特征的CD可小于可使用更高級(jí)的光刻技術(shù)(例如193nm光刻)實(shí)現(xiàn)的CD。
可利用上述實(shí)施例形成目標(biāo)層110上的特征的相對(duì)于抗蝕劑層140'的蝕刻部分的 CD減小的CD或間距。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用248 nm光致抗蝕劑形成抗蝕劑層140'(如圖 2中說(shuō)明)時(shí)，x可為約120nm且B可為約120nm，得到約240 nm的總間距。在圖案 化抗蝕劑層140及進(jìn)行間隔物蝕刻工藝之后，第二間隔物160'的寬度(如圖IO中說(shuō)明) 可為約40 nm，且相鄰第二間隔物160'之間的距離也可等于約40 nm，得到約80 nm的 總間距。然而，抗蝕劑層140'的寬度可為從約30nm到約150 nm的范圍內(nèi)的任何寬度。 因此，可在目標(biāo)層110中形成具有從約10nm到約50 nm的寬度的特征。
通過(guò)調(diào)整抗蝕劑層140'的寬度、抗蝕劑層140'的鄰近部分之間的間距和沉積的間隔 物層的厚度，可實(shí)現(xiàn)CD或間距的額外減小。本發(fā)明的實(shí)施例也涵蓋使特征的CD或最 小間距減小4倍的方法。圖11到圖19中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的四倍間距減小方法的實(shí)施例。 在此實(shí)施例中使用相對(duì)于先前實(shí)施例而言大致類似的材料和處理動(dòng)作。圖11到圖19中 說(shuō)明的實(shí)施例與圖1到圖10中說(shuō)明的實(shí)施例的不同之處尤其在于抗蝕劑層140'的寬度 以及抗蝕劑層140'的鄰近部分之間的間隔不同。此外，沉積的間隔物層的厚度不同。
圖11說(shuō)明大致與圖2中說(shuō)明的相同的部分制造的集成電路裝置100，區(qū)別在于抗蝕 劑層140'的剩余部分具有約3x/4的寬度，且抗蝕劑層140'的鄰近部分之間的間隔為約5x/4?？刮g劑層140可如此項(xiàng)技術(shù)中已知而沉積和圖案化以形成此間隔。僅舉例來(lái)說(shuō)， 抗蝕劑層140可被圖案化，使得抗蝕劑層140'的部分具有約x的寬度，且抗蝕劑層140' 的鄰近部分之間的間隔為約x?？刮g劑層140'的所述部分可進(jìn)一步被蝕刻或修整，以具 有約3x/4的寬度，這使抗蝕劑層140'的鄰近部分之間的間隔增加到約5x/4。
圖12說(shuō)明可在抗蝕劑層140'和抗反射層130上形成第一間隔物層150。第一間隔物 層150可以共形方式沉積在約x/4的厚度處。如前所述，第一間隔物層150的厚度可對(duì) 應(yīng)于待形成在目標(biāo)層IIO上的特征的CD。第一間隔物層150可通過(guò)ALD沉積。
圖13說(shuō)明例如通過(guò)各向異性蝕刻從抗蝕劑層140'和抗反射層130的大致水平的表 面上移除第一間隔物層150。第一間隔物材料150可保留在抗蝕劑層140'的大致垂直的 表面上，從而形成第一間隔物150'。第一間隔物150'可具有等于約x/4的厚度，且抗蝕 劑層140'的鄰近部分之間的間隔可減小到約3x/4。圖14說(shuō)明可移除抗蝕劑層140'，從 而在抗反射層130之上留下第一間隔物150'。鄰近的第一間隔物150'之間的間隔可為約 3x/4。圖15說(shuō)明可使用第一間隔物150'作為掩模來(lái)移除抗反射層130和中間層120的若 干部分。由此，可在此蝕刻期間保護(hù)抗反射層130'和中間層120'的在第一間隔物150' 下方的部分。圖16說(shuō)明可移除第一間隔物150'和抗反射層130'，從而在目標(biāo)層110的 表面上留下中間層120'。中間層120'可具有約x/4的寬度，且中間層120'的鄰近部分之 間的距離可為約3x/4。
圖17說(shuō)明可在中間層120'的若干部分上形成第二間隔物層160。第二間隔物層160 可例如通過(guò)ALD在約x/4的厚度處以共形方式沉積。
圖18說(shuō)明可移除第二間隔物層160的大致水平的部分，從而暴露中間層120'的頂 面和目標(biāo)層IIO的若干部分。第二間隔物層160的剩余部分可形成第二間隔物160'。如 圖19中說(shuō)明，可移除中間層120'。第二間隔物160'可具有約x/4的寬度，且可與鄰近 的第二間隔物160'隔開約x/4的距離。鄰近的第二間隔物160'之間的間隔可使得具有抗 蝕劑層140'的CD的四分之一的CD的特征能在目標(biāo)層110上形成。通過(guò)使用第二間隔 物160'作為掩模，可圖案化目標(biāo)層IIO，從而形成具有所要的四倍間距減小的特征。
使用四倍減小的此實(shí)施例，當(dāng)圖11中說(shuō)明的抗蝕劑層140'具有約90 nm (3x/4 = W nm)的寬度及約150nm (5x/4=150nm)的寬度B (例如以248 nm光致抗蝕劑形成) 時(shí)，第二間隔物160'的所得寬度可為約30nm，且鄰近的第二間隔物160'之間的距離也 可等于約30nm。因此，使用四倍減小的實(shí)施例，可形成具有抗蝕劑層140'的CD的約 四分之一的CD的特征。
因此，可利用本發(fā)明的實(shí)施例在目標(biāo)層110中形成具有抗蝕劑層140'的寬度的CD的約三分之一或四分之一的CD的特征。由此，可在目標(biāo)層110中形成具有小于約50 nm 的CD的特征。對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施例形成的特征的最終CD及最終間距不存在下限。 舉例來(lái)說(shuō)，由于第一間隔物層150和第二間隔物層160的厚度可通過(guò)ALD來(lái)精確控制， 所以可精確地控制目標(biāo)層110中形成的特征的CD。
雖然已參看特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于所描述的這些實(shí)施例。相反， 本發(fā)明僅受隨附權(quán)利要求書的限制，隨附權(quán)利要求書在其范圍內(nèi)包含根據(jù)所描述的本發(fā) 明的原理操作的所有等效方法、工藝、裝置和系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在目標(biāo)層上形成特征的方法，其包括在目標(biāo)層上形成中間層；在位于所述中間層上方的抗蝕劑層中形成開口；在所述抗蝕劑層的部分的側(cè)壁上形成第一組間隔物；使所述目標(biāo)層的除被所述第一組間隔物掩蔽的部分以外的部分暴露；使所述中間層的部分暴露；在所述中間層的所述部分上形成第二組間隔物；移除所述中間層的所述部分；以及在所述目標(biāo)層的暴露的部分中形成特征。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述目標(biāo)層的暴露的部分中形成特征包括形成 具有比所述抗蝕劑層中的所述開口的臨界尺寸小的臨界尺寸的所述特征。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在抗蝕劑層中形成開口包括形成具有x的臨界尺 寸的所述開口，且產(chǎn)生所述抗蝕劑層的具有x的臨界尺寸的部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述目標(biāo)層的暴露的部分中形成特征包括形成 具有等于約x/3的臨界尺寸的特征。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在抗蝕劑層中形成開口包括形成具有5x/4的臨 界尺寸的所述開口，且產(chǎn)生所述抗蝕劑層的具有3x/4的臨界尺寸的部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述目標(biāo)層的暴露的部分中形成特征包括形成 具有等于約x/4的臨界尺寸的特征。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第一組間隔物包括在約等于待在所述目標(biāo)層 上形成的特征的臨界尺寸的厚度處沉積間隔物材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第一組間隔物或形成第二組間隔物包括用氧 化硅或氮化硅形成所述第一組間隔物或所述第二組間隔物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第一組間隔物包括在所述抗蝕劑層的剩余部 分上以共形方式沉積間隔物材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述目標(biāo)層的除被所述第--組間隔物掩蔽的區(qū) 以外的部分暴露包括蝕刻所述抗蝕劑層的在所述第一組間隔物之間的剩余部分和 蝕刻所述中間層的下伏部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述至少一個(gè)中間層的部分暴露包括移除所述 第一組間隔物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述抗蝕劑層與所述至少一個(gè)中間層 之間形成抗反射層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第一組間隔物包括在所述抗蝕劑層的剩余部 分的側(cè)壁上形成大致垂直的間隔物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在使所述目標(biāo)層的所述部分暴露之前移 除所述抗蝕劑層的剩余部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在使所述中間層的部分暴露之前移除所 述第一組間隔物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第二組間隔物包括用與所述第一組間隔物相 同的材料形成所述第二組間隔物。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述目標(biāo)層的暴露的部分中形成特征包括形成 具有約等于所述第一組間隔物的厚度的臨界尺寸的所述特征。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成第二組間隔物包括在所述中間層的剩余部分 的側(cè)壁上形成大致垂直的間隔物。
19. 一種部分制造的集成電路裝置，其包括目標(biāo)層；位于且形成于所述目標(biāo)層上的中間層的大致垂直的區(qū)段；以及 形成在所述目標(biāo)層上的間隔物，所述間隔物具有最小寬度的三分之一或四分之一 的寬度，所述間隔物與相鄰間隔物隔開等于所述間隔物的所述寬度的距離，所述間 隔物的一部分通過(guò)空隙和所述中間層的所述大致垂直的區(qū)段與相鄰間隔物隔開，剩 余間隔物通過(guò)所述中間層的所述大致垂直的區(qū)段與相鄰間隔物隔開。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在目標(biāo)層上形成特征的方法。所述特征具有與用作掩模的抗蝕劑層的部分的臨界尺寸相比減小三倍或四倍的臨界尺寸。在目標(biāo)層上沉積中間層，且在所述中間層上形成所述抗蝕劑層。在圖案化所述抗蝕劑層之后，在所述抗蝕劑層的剩余部分的側(cè)壁上形成第一間隔物，從而掩蔽所述中間層的部分。在所述中間層的所述部分的側(cè)壁上形成第二間隔物。在移除所述中間層的所述部分之后，將所述第二間隔物用作掩模以在所述目標(biāo)層上形成所述特征。還揭示一種部分制造的集成電路裝置。
文檔編號(hào)H01L21/033GK101542685SQ200780043910
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
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