具有用于间距倍增的间隔物的掩膜图案及其形成方法技术

在不执行间隔物蚀刻的情况下形成间距倍增工艺中的间隔物（１７５）。而在衬底（１１０）上形成心轴（１４５），且接着使所述心轴（１４５）的侧面在例如氧化、氮化或硅化步骤中反应以形成可相对于所述心轴（１４５）的未反应部分选择性地移除的材料。选择性地移除所述未反应部分以留下独立式间隔物（１７５）的图案。所述独立式间隔物（１７５）可用作用于例如蚀刻所述衬底（１１０）的随后加工步骤的掩膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及集成电路制造，且更确切地说涉及掩膜技术。技术背景由于许多因素，包括对增加的便携性、计算能力、存储器容量及能效的需求，因此 不断将集成电路制造得更加密集。不断减小形成集成电路的组成特征(例如，电装置及 互连线)的大小以促进此缩放。减小的特征大小的趋势(例如)在例如动态随机存取存储器(DRAM)、快闪存储器、 静态随机存取存储器(SRAM)、铁电(FE)存储器等的存储器电路或装置中是显而易见 的。这些存储器装置通常包含数百万个称为存储器单元的相同电路元件。例如常规DRAM中的基于电容器的存储器单元通常由两个电装置组成存储电容器及存取场效应晶体管。 每一存储器单元是可存储一个位(二进制数字)的数据的可寻址位置。位可通过晶体管 写入到单元且可通过感测电容器中的电荷来读取。 一些存储器技术使用可既充当存储装置由充当切换器的元件(例如，使用经银掺杂的硫属化物玻璃的树枝状存储器)，而一些 非易失性存储器并不是对每一单元均需要切换器(例如磁电阻RAM)。通常，通过减小 构成存储器单元的电装置的大小及存取存储器单元的导线的大小可使存储器装置变得更 小。另外，可通过在存储器装置中的给定面积上装配更多存储器单元来增加存储容量。 特征大小的不断减小对用于形成所述特征的技术提出甚至更高的要求。举例而言， 通常用光刻来使例如导线的特征图案化。当图案包括如阵列中的重复特征时，间距的概 念可用于描述这些特征的大小。间距定义为两个相邻特征的相同点之间的距离。这些特 征通常由相邻特征之间的间隔界定，所述间隔一般由例如绝缘体的材料填充。因此，间距可视为特征的宽度与位于所述特征的一侧将所述特征与相邻特征隔开的间隔的宽度的 总和。然而，由于例如光学及光或辐射波长的因素，光刻技术每一者均具有最小间距， 低于所述最小间距，特定光刻技术无法可靠地形成特征。因此，光刻技术的最小间距是 继续减小特征大小的障碍。间距加倍或间距倍增是一种使光刻技术的能力扩展超出其最小间距的方法。 在图1A-1F中说明且在颁发给劳瑞(Lowrey)等人的第5,328,810号美国专利中描述了间 距倍增方法，所述专利的全部揭示内容以引用的方式并入本文中。参看图1A，线10的 图案是在光致抗蚀剂层中经光刻形成，所述光致抗蚀剂层级于消耗性材料层20上，所述 消耗性材料层又位于衬底30上。如图1B所示，接着使用蚀刻(优选各向异性蚀刻)将 所述图案转移到层20,从而形成占位符或心轴40。如图1C所示，可剥离光致抗蚀剂线 10且各向同性地蚀刻心轴40以增加相邻心轴40之间的距离。如图1D所示，随后将间 隔物材料层50沉积于心轴40上。接着在心轴40的侧面形成间隔物60，意即，从另一 材料的侧壁延伸或起初形成为从此处延伸的材料。如图1E所示，通过执行间隔物蚀刻(意 即，通过优先地、定向地从水平表面70与80蚀刻间隔物材料)来完成间隔物的形成。 如图1F所示，接着移除剩余心轴40，仅留下间隔物60,其一起充当用于图案化的掩膜。 因此，在给定间距原先包括界定一个特征及一个间隔的图案的情况下，现在相同的宽度 包括两个特征及两个间隔，其中所述间隔由(例如)间隔物60界定。因此，有效地降低 光刻技术可能实现的最小特征大小。虽然在以上实例中间距实际上是减半的，但常规上将间距的这种减小称为间距的加 倍，或更通常称为间距倍增。因此，常规上因某一因素而引起的间距倍增实际 上涉及通过所述因素减小间距。本文保留所述常规术语。应了解，蚀刻工艺可以不同速率移除表面的不同部分。举例而言，由于局部温度差 异可引起局部蚀刻速率的差异，因此心轴40的修整蚀刻可能会横跨衬底而以不同速率蚀 刻心轴40的侧壁。这些非均匀性接着可转移到形成于侧壁上的间隔物60，且最终导致 使用间隔物60在衬底30中图案化的特征的非均匀性。此外，用于形成心轴40的材料通常应与各工艺步骤相容，例如，所述材料一般为可 利用合适的选择性各向同性蚀刻(执行修整蚀刻)的材料及可利用合适的选择性各向异 性蚀刻以形成各种图案及用于图案转移步骤(例如，用于从上覆光致抗蚀剂转移图案) 的材料。而心轴40的材料可限制稍后沉积的材料(例如，间隔物材料)的选择，因为稍 后沉积的材料的沉积条件通常不应对心轴40产生负面影响。除相容蚀刻及沉积材料的其它要求外，各向同性蚀刻的要求会限制用于间距倍增的材料的选择，从而限制加工范围。因此，存在对扩展间距倍增的能力的方法的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种半导体加工方法。所述方法包含在衬底上提供临 时特征。所述临时特征包含第一材料。所述第一材料与化学物质反应以形成包含所述第 一材料与所述化学物质之间的反应的产物的掩膜特征。随后选择性地移除未反应的第一 材料。根据本专利技术的另一方面，提供一种半导体加工方法。所述方法包含横跨衬底上的一 个区域形成多个由临时材料形成的临时占位符。临时占位符由间隔隔开。使一些临时材 料转化为另一材料以形成多个间隔物。所述另一材料形成多个掩膜特征。选择性地移除 未转化的临时材料。穿过由所述多个间隔物界定的掩膜图案加工所述衬底。根据本专利技术的另一方面，提供一种形成在集成电路中形成重复特征的阵列的方法。 所述方法包含在衬底上的光致抗蚀剂层中用光刻界定多个光致抗蚀剂特征以形成图案。 光致抗蚀剂特征每一者具有用光刻界定的宽度。将所述图案转移到所述光致抗蚀剂层下 的心轴材料层以在所述衬底上的某一层级上形成多个心轴。所述心轴每一者具有大体上 等于所述光致抗蚀剂特征的宽度的宽度。转移所述图案后，在不蚀刻心轴的情况下，在 所述心轴的层级上形成多个间隔物。间隔物之间的距离小于所述心轴的宽度。将由所述 间隔物界定的图案转移到衬底以形成重复特征的阵列。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造集成电路的方法。所述方法包含在所述集成 电路的一个区域中提供心轴。在所述心轴上沉积材料层。所述材料层经各向同性蚀刻以 在所述心轴的侧面留下暴露的间隔物。根据本专利技术的另一方面，提供一种位于经部分制造的集成电路上的中间掩膜图案。 所述掩膜图案包含多个隔开的心轴，所述心轴每一者具有位于其顶表面上的顶盖层。前 间隔物材料层级于每一顶盖层上。所述部分制造的集成电路在每一心轴的侧面进一步包 含间隔物。所述间隔物包含前间隔物材料与心轴材料的组合。前间隔物材料也在相邻间 隔物之间延伸。 附图说明通过具体实施方式和附图将更好地理解本专利技术，附图用以说明而不是限制本专利技术， 且其中图1A-1F为根据现有技术间距加倍方法的一系列用于形成导线的掩膜图案的示意性横截面侧视图2为根据本专利技术的优选实施例的经部分形成的集成电路的示意性横截面侧视图3为根据本专利技术的优选实施例，在光致抗蚀剂层中形成特征后图2的经部分形成 的集成电路的示意性橫截面侧视图4为根据本专利技术的优选实施例，穿过硬掩膜层蚀刻后，图3的经部分形成的集成 电路的示意性横截面侧视图5为根据本专利技术的优选实施例，将图案从硬掩膜层转移到心轴材料层以在临时层 中形成心轴图案后，图4的经部分形成的集成电路的示意性横截面侧视图6为根据本专利技术的优选实施例，在沉积前间隔物材料层后，图5的经部分形成的 集成电路的示意性横截面侧视图7为根据本专利技术的优选实施例，在使前间隔物材料层起反应以在心轴侧壁上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体加工方法，其包括：横跨衬底上的区域形成多个由临时材料形成的临时占位符，所述临时占位符由间隔分离；将一些所述临时材料转化成另一材料以形成多个间隔物，所述另一材料形成多个掩膜特征；选择性地移除未转化的临时材料；以及穿过由所述多个间隔物界定的掩膜图案来加工所述衬底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-9-1 11/219,3461.一种半导体加工方法，其包括横跨衬底上的区域形成多个由临时材料形成的临时占位符，所述临时占位符由间隔分离；将一些所述临时材料转化成另一材料以形成多个间隔物，所述另一材料形成多个掩膜特征；选择性地移除未转化的临时材料；以及穿过由所述多个间隔物界定的掩膜图案来加工所述衬底。2. 根据权利要求l所述的方法，其中转化一些所述临时材料包括选择性地使所述临时 占位符的侧壁与化学物质反应。3. 根据权利要求2所述的方法，其中选择性地使心轴的侧壁反应包括在所述心轴的顶 部水平表面上提供顶盖层，其中所述顶盖层抑制所述顶部水平表面上的反应。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述顶盖层包括氮化物。5. 根据权利要求2所述的方法，其中选择性地使所述临时占位符的侧壁反应包括基于 所述掩膜特征的所需临界尺寸来选择使所述侧壁反应的反应条件。6. 根据权利要求5所述的方法，其中选择性地使所述临时占位符的侧壁反应包括执行 退火，其中选择反应条件包括基于所述所需临界尺寸来选择所述退火的温度和持续 时间。7. 根据权利要求2所述的方法，其中选择性地使所述临时占位符的侧壁反应包括将所 述侧壁暴露于固相反应物。8. 根据权利要求7所述的方法，其中暴露所述侧壁包括毯覆式沉积包括所述固相反应 物的层。9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述毯覆式沉积包括化学气相沉积。10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述毯覆式沉积包括原子层沉积。11. 根据权利要求8所述的方法，其中转化一些所述临时材料包括使所述层的包括所述 固相反应物的部分与所述临时材料反应。12. 根据权利要求11所述的方法，其进一步包括优先移除所述层的未反应的剩余部分。13. 根据权利要求7所述的方法，其中所述固相反应物包括金属，且所述另一材料包括 金属硅化物。 ，14. 根据权利要求13所述的方法，其中从由钛、钽、铪和镍组成的群组中选出所述金属。15. 根据权利要求2所述的方法，其中选择性地使所述心轴的侧壁反应包括将所述侧壁 暴露于气相反应物。16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述气相反应物是含氮的物质。17. 根据权利要求15所述的方法，其中所述气相反应物是含氧的物质。18. 根据权利要求l所述的方法，其中形成所述多个临时占位符包括在衬底上的可选择性界定的层中界定图案；以及将所述图案从所述可选择性界定的层转移到由所述临时材料形成的下伏层。19. 根据权利要求18所述的方法，其中界定所述图案包括执行光刻。20. 根据权利要求19所述的方法，其中界定所述图案包括利用193 nm或248 nm波长的光执行光刻。21. 根据权利要求l所述的方法，其中转移所述图案包括执行各向异性蚀刻。22. 根据权利要求1所述的方法，其中选择性移除未转化的临时材...

【专利技术属性】
技术研发人员：古尔特杰S桑胡，柯克D普拉尔，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[]