022再次形成于硬膜1020材料上及圖案化，接著蝕刻硬膜材料，如圖27中所示。造成的結(jié)構(gòu)在氮化硅硬膜1026的截面層中大致為圓形，該氮化硅硬膜1026保持在各臺面1012的中心中，且氮化硅隔離材料1014保持僅通過隔離溝槽1010中的硬膜1020中的開口來暴露。
[0078]此后，下層基板以等離子體蝕刻化學各向異性地蝕刻，該等離子體蝕刻化學選用以相較于重疊的硬膜1020材料，較快地蝕刻下層臺面1012材料。其結(jié)果是，如圖28中所示，隨著蝕刻步驟進行，硬膜的截面通過化學蝕刻變少，其厚度也變小，但暴露臺面1012材料的蝕刻步驟以較快的速率進行，在臺面中限定了圓錐形結(jié)構(gòu)，對于個別尖端100限定了前驅(qū)物，且減少了圍繞各臺面1012的隔離材料1014的高度。如圖29中所示，隨著蝕刻步驟進行，形成了個別的尖纟而100，各尖?而具有延伸于其中的互連件?而1002，且各尖?而由材料1014自相鄰的尖端100隔離。因此，各尖端110通過互連件1002可被獨立尋址，且與各相鄰的、可獨立尋址的尖端100隔離。在以上的描述中，基板材料為硅，且互連件材料可為金屬(例如鎢)或摻雜多晶硅。為了移除剩余的氮化硅硬模及在尖端110之間延伸的隔離氮化硅材料，圖29的結(jié)構(gòu)暴露于相較于硅而言對于氮化硅有高選擇性的蝕刻劑(例如N2O等離子體，使得N2O等離子體比小量氟基的化學物質(zhì)(例如CF或NF)為40比I)，造成氮化硅硬模1026及隔離材料1010的高度蝕刻及尖端110的硅的最小蝕刻，以產(chǎn)生圖30的結(jié)果。此外，圖30在施加于結(jié)構(gòu)的硬模材料1140上圖示了螺旋，其填充了尖端110之間的空間，但經(jīng)形成使得個別的尖端110自其稍微向外延伸。
[0079]此后，若需要在末端1030處進一步減少尖端的尺寸，可例如通過光刻膠上的螺旋來進一步涂層圖29中所示的結(jié)構(gòu)，以如圖30中所示，僅讓尖端110的末端1030被暴露，且在等離子體蝕刻環(huán)境中進一步的蝕刻步驟可被執(zhí)行以進一步減少尖端110的末端1030的直徑，如圖31中所示。
[0080]尖端平板100及用于在陣列中對各尖端110個別地尋址偏壓件的晶體管陣列形成于單一基板(例如硅晶片)中?？稍诩舛似桨?00上直接形成晶體管陣列，或晶體管陣列可自其周邊延伸，如同對于控制集成電路存儲器裝置的讀取及寫入而在本發(fā)明所屬領域中所已知的。
[0081 ]如圖32中所示，一系列的個別晶體管1040沿若干尖端110的長度方向排列。源極線S跨該系列的晶體管延伸且互連至各晶體管1040的源極1042。各晶體管的漏極1046通過互連件1002來連接至尖端110中的個別尖端。各晶體管1040的柵極1048獨立連接至個別柵極線1050，其中的各者可被獨立尋址以允許源極1042偏壓互連件1002?；蛘撸汕袚Q晶體管的源極及漏極連接，其中源極連接至互連件而汲極則連接至源極線。
[0082]雖然通過重復定位探針陣列及在沉積反應物存在的情況下將尖端通電，來通過沉積來將特征結(jié)構(gòu)形成至全特征結(jié)構(gòu)尺寸，特征結(jié)構(gòu)可通過以下步驟來形成:在沉積前驅(qū)物存在的情況下，在特征結(jié)構(gòu)位置上讓尖端經(jīng)過一次或數(shù)次來在基板上沉積特征結(jié)構(gòu)的外形，且接著通過在部分形成的特征結(jié)構(gòu)上進行材料的選擇性沉積來形成全特征結(jié)構(gòu)。例如，鎢特征結(jié)構(gòu)可由尖端陣列形成，且接著基板可被移動進鎢化學氣相沉積室，在該腔室處，基板經(jīng)暴露以分解六氟化鎢且鎢選擇性地沉積在先前所部分形成的鎢特征結(jié)構(gòu)上。
[0083]本文中的實施方式提供了在其中具有個別尖端的尖端陣列，其中當尖端陣列安置于工件上時，陣列中的各尖端上的偏壓可被可選擇性地偏壓或不被偏壓。通過偏壓與工件隔離的個別尖端，直接在下層的工件部分(大約是由尖端所遮蓋的基板部分)可通過尖端末端處存在的電場來修改。此修改可為工件表面的直接修改(例如在表面處的材料之中造成反應)，或反應物可引入尖端及工件之間，而尖端上的電位造成反應物的反應以造成修改。如本文中所述，ALD反應、化學反應物沉積反應及工件材料蝕刻反應全通過實施方式而被允許。然而，也通過全以納米數(shù)量級上的尺度允許其他反應，例如直接修改工件表面上的材料或工件表面的材料，例如直接蝕刻工件，或改變工件表面的屬性(例如使得摻雜材料的反應物與工件表面形成接面，例如p-n接面)。通過移動尖端陣列及當尖端陣列在工件上移動時以所需的圖案選擇性地偏壓尖端，線、支柱及其他三維特征結(jié)構(gòu)可被寫入或形成(也是以納米的尺度進行)，潛在地如單一原子一樣小。
[0084]尖端陣列可使用傳統(tǒng)半導體及MEMS制造技術、僅對其最小特征結(jié)構(gòu)使用電子束光刻術以圖案化抗蝕材料來制造。多個尖端陣列可形成于單一基板(例如硅基板)上，而與形成尖端陣列的步驟同時地，在某些制造程序步驟之前或之后或之中，用于驅(qū)動個別尋址的尖端的晶體管陣列及邏輯電路系統(tǒng)可形成于相同基板中。因此，對于若干平方公厘數(shù)量級的尖端陣列而言，尖端陣列部分可僅形成裝置的部分，而相同基板的周邊區(qū)域可包括邏輯電路系統(tǒng)，及包括晶體管陣列中的某些或全部。因此，多個這樣的裝置可同時形成于半導體基板上，允許量產(chǎn)尖端陣列。
【主權(quán)項】
1.一種在工件上形成次微米尺度化特征結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟: 提供尖端陣列，所述尖端陣列在其上具有多個個別尖端，各尖端具有尖端尺度； 直接相鄰于所述尖端陣列中的多個尖端來安置工件； 在所述工件的表面處提供反應物； 通電所述尖端中的一或更多者;及在所述工件處，在所述尖端的位置處在所述工件上形成初始特征結(jié)構(gòu)； 以小于所述尖端尺度的距離，相對于所述尖端改變所述工件的位置，在所述工件的表面處提供反應物； 通電所述尖端中的一或更多者;及 在所述工件處，在所述尖端的位置處在所述工件上形成額外特征結(jié)構(gòu)，所述額外特征結(jié)構(gòu)至少部分地重疊所述特征結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟:在所述工件上形成線。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初始特征結(jié)構(gòu)形成進所述工件的表面。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初始特征結(jié)構(gòu)形成于所述工件的表面上。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述尖端尺度是所述尖端的直徑。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述尖端的末端處的尖端直徑小于或等于10nm。7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述尖端的末端處的尖端直徑小于或等于5nm。8.—種用于將特征結(jié)構(gòu)寫入于工件上的直接寫入設備，其中所述特征結(jié)構(gòu)具有至少一個側(cè)向尺度，所述側(cè)向尺度小于用以暴露光刻膠的電磁輻射的分辨率，所述直接寫入設備包括: 工件支架;及 尖端平板，所述尖端平板包括多個個別可尋址的尖端，所述尖端可通過個別尖端專用晶體管來尋址，其中所述晶體管及所述尖端形成于半導體材料的一單件中，且所述尖端包括尖端末端，所述尖端末端具有尺寸，所述尺寸小于用以暴露光刻膠的電磁輻射的所述分辨率。9.如權(quán)利要求8所述的直接寫入設備，進一步包括尖端平板支架，所述尖端平板可以可移動地附接至尖端平板支架，尖端平板支架疊置于工件支架。10.如權(quán)利要求9所述的直接寫入設備，其中所述尖端末端至工件的距離可通過相對于所述尖端平板支架移動所述尖端平板來改變。11.如權(quán)利要求10所述的直接寫入設備，其中所述尖端平板由多個致動器被所述尖端平板支架支持。12.如權(quán)利要求11所述的直接寫入設備，其中所述尖端平板是矩形的且所述致動器連接至所述尖端平板，以允許相對于所述工件安置各所述尖端平板角落，此獨立于相對于所述工件的其他角落的位置。13.如權(quán)利要求12所述的直接寫入設備，其中所述個別尖端通過所述尖端平板中的寫入步驟來連接至個別晶體管。14.一種形成尖端平板的方法，所述尖端平板用于在工件上直接形成特征結(jié)構(gòu)，所述方法包括以下步驟: 提供基板； 形成端接于其中的多個互連件； 在所述基板上或中形成多個晶體管，且將所述晶體管的源極或漏極連接至所述互連件;及 圖案蝕刻所述基板以形成尖端，所述尖端具有校準，使得在各互連件上形成個別尖端。15.如權(quán)利要求14所述的形成尖端平板的方法，進一步包括步驟:在各尖端周圍形成隔離溝。
【專利摘要】一種設備及使用該設備以在工件上形成納米尺寸特征結(jié)構(gòu)包括了多個可個別偏壓的尖端，且各尖端具有10nm的尺度或更小的直徑。通過在反應物存在的情況下在工件表面之上移動尖端，特征結(jié)構(gòu)可以次微米尺寸且小于當前光刻術的分辨率而直接形成于工件上。特征結(jié)構(gòu)可蝕刻進工件或形成于其上。
【IPC分類】H01L21/02
【公開號】CN105531795
【申請?zhí)枴緾N201480049452
【發(fā)明人】詹姆斯·弗朗西斯·麥克, 斯蒂芬·莫法特
【申請人】應用材料公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年9月16日
【公告號】US20150087136, WO2015042022A1