用具有不同散射能力的几个区域的掩模来制造半导体晶片的方法技术

基本上用于ＳＣＡＬＰＥＬ处理的一个光刻掩模（图９和图１０）有一个衬底（１００）。层（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０和１１２）基本上被形成并且被选择性地形成图案和蚀刻，来形成Ｅ束曝光窗口（１１８）和围绕这些窗口（１１８）的边缘区域（１２０）。这些边缘区域（１２０）和这个窗口（１１８）内部的这些图形化功能部件（１２４）的某些部分被形成为具有较厚／较薄材料的区域，或者由不同材料组成，由此这个掩模（图９）的不同区域将能量散射到不同角度。这个掩模上的不同散射区域允许ＳＣＡＬＰＥＬ图案形成在这个晶片上，并且改善了临界尺寸（ＣＤ）控制，减少了异常特征的形成，和提高成品率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体制造，更特别地，涉及使用一个散射角受限投影E束光刻技术(SCALPEL)过程来在一个半导体晶片上形成功能部件(feature)的工艺。现代半导体制造的一个目标就是增加一个单个半导体片上有源部件的密度。如该领域所熟知的，大规模集成技术(VLSI)已经演变为超大规模集成技术(ULSI)，在超大规模集成电路技术中，在一单个集成电路(IC)片上就能够放置上千万或者上亿个有源部件或者器件。目前，是通过制造其最小物理尺寸(即，临界尺寸(CD))为0.18微米量级的器件来获得这个密度的。为了继续增加这个密度，而不大大地增加片尺寸，并且更重要的是，为了继续增加器件速度，需要进一步减少这个半导体晶片上有源部件和其它器件的这个临界尺寸(CD)到低于0.18微米。光刻技术典型地用于在一个半导体晶片上形成多层电路。目前，光刻技术利用了i-线(365纳米)和深超紫外线(DUV，248纳米)能量源来制造0.25到0.18微米器件尺寸。通过减少这些光刻技术中所使用的能量的波长，可以通过产生较小的临界尺寸(CD)来实现较小的有源部件和晶体管。所以，较小的波长，高的能量源已经被研究用于IC工业中所用的光刻技术，包括深超紫外线(DUV)(193纳米)，极超紫外线(EUV)(大约11.0到13.4纳米)，和X射线源。另一个光刻技术，投影电子束光刻(EBL)技术有可能满足这个IC工业的进一步需求，包括改善的吞吐量和精确的临界尺寸(CD)控制。一般，一个投影电子束光刻系统以极高的速度扫描到一个掩模表面，来在一个半导体器件上产生一个图象。电子光学系统可以被插入到E束路径中来产生一个方便的图象缩小装置。一个特定类型的投影电子束光刻技术称作在投影电子束光刻中角度受限的扫描技术(SCALPEL)。这个SCALPEL技术的基本原理显示在附图说明图1的现有技术中。参考图1，图1显示了SCALPEL的基本原理。如所显示的，具有一个图形化散射层14的一个掩模10被提供在膜12上，通过这个膜12，一个电子束(E束)被投影，如图1的最左边的箭头所显示的。特别地，这个图形化散射层14包括比膜12的原子数目高的材料。电子束通过这个掩模各部分后的散射效果被显示在图1的膜12和透镜20之间。如所显示的，与通过没有重叠散射层14的膜材料的那部分E束相比，通过这个散射层14的那部分电子束的散射的范围更大。在图1中，电子束通过掩模10，并且通过一个电子束聚焦系统(由透镜20来代表)被聚焦。然后，这个电子束(E束)通过后聚焦平面滤波器30。这个滤波器30的孔径允许没有被掩模10的散射层所散射的那部分电子束通过。换句话说，以某些有限阈值角度或者更大的角度被散射的束将不能通过这个滤波器30，而以比这个有限阈值角度小的角度散射的所有电子束将能够通过这个滤波器30。然后，通过滤波器30的那部分电子束将被投影到具有多个芯片42、并且在其上形成有一个抗蚀层44的一个半导体晶片40上。这个抗蚀层由传统技术来形成，例如旋转镀和烘烤技术。这个电子束在这个晶片40的光抗蚀剂膜上形成一个图象。这个图象包括由那部分从掩模10的图案部分14之间通过的电子束所形成的高曝光强度区域，和由那部分从掩模10的图案部分14通过的电子束所形成的相对低曝光强度区域。所以，经过一个光散射技术，一个高分辨率图像可以被投影到这个抗蚀层44上，这然后被显影来形成如图1所显示的一个图形化抗蚀层(patterned resist layer)44。然后，通过这个图形化抗蚀层暴露出来的材料可以被用一个合适的蚀刻剂来蚀刻或者被显影。应注意，这个系统的放大倍数可以被调节，以将图象的尺寸缩小3-5倍，典型地，将图象缩小4倍。参考图2，显示了图1的这个掩模10的一个顶部透视图。掩模10显示了四个相邻的窗口，其中一个窗口被标记为窗口50。应注意，典型地，一个窗口阵列，例如一个8乘60窗口阵列，被形成在一个晶片上，在这个晶片上，比图2中的这四个代表性窗口多许多的窗口被形成在这个掩模10上。本质上，在图2中仅提供了四个图4中的窗口50以简化说明。每一个窗口50包括被一个周边区域54界定的一个数据字段区域(data field region)52。如所显示的，组成这个散射层14的多个图形化功能部件48形成在这个数据字段区域52中。在图形化过程中，对窗口50的曝光沿X-Y位置逐步增加来扫描半导体器件的整个表面，以形成一个连续的图案60，如图3所显示的。每一个窗口50被经过精确的光刻对准来衔接或者缝合在一起，以使从图2的分段掩模窗口50形成连续的图案。从这点来看，图2的各分隔窗口轻微地相互重叠，如图3的点线58所显示的，以在这个晶片上形成连续的图案。在曝光期间，窗口50的重叠首先形成第一重叠区域58a和第二重叠区域58b，它们在多个重叠区域58c上相互交叉。沿第一重叠区域58a，并且沿第二重叠区域58b，这个半导体器件被能量曝光两次或者2倍典型曝光。沿第三重叠区域58c，这个半导体晶片被这个电子束四次曝光，所以接受4倍正常曝光，这是因为在E束曝光期间，窗口50重叠了。本专利技术者已经认识到，沿重叠区域58a-58c的多次曝光是有问题的。特别地，如该领域技术人员所看到的，被提供形成这个散射层14来形成这个图形化功能部件48的材料能够有效地提供对比度为5到6的一个图象。换句话说，与掩模10的未图形化的区域或者没有被掩模的部分相比，这个半导体器件中与图形化功能部件48相应的部分接收了5分之一到6分之一的电子束。所以，在重叠区域58c上曝光变成有问题了，因为重叠区域58c接收了5分之一剂量的电子束4次(4倍)，这将会在这个区域58c的衬底上产生一个不希望的功能部件定义。联系图4，说明了这个现有技术处理所产生的一个进一步的问题。如所显示的，窗口50包括第一和第二图形化功能部件48，每一个图形化功能部件48相对较大，并且其位置相互靠近，这在IC技术中是共同的。如所理解的，如前面参考图1所讨论的，这个电子束沿图形化功能部件48曝光。电子被掩模50上的材料散射到不同的角度，由此在这个晶片上形成功能部件48。电子可以被散射到这样一个程度，以使围绕区域48边缘的散射产生一个不均匀的曝光，或者产生围绕掩模区域48边缘的光抗蚀剂的分级曝光，如图4所显示的。这样，在相对大的功能部件下，数目相对较多的电子被散射，这将产生相邻错误或者在不希望出现曝光的地方产生严重的能量曝光。如图4所显示的，位于功能部件48之间的这个窄分隔区域显示了相邻错误。典型地，这个光抗蚀剂被化学显影，其中曝光程度大于D0的抗蚀区域被去掉，而曝光程度小于D0的抗蚀仍停留在这个晶片上(或者相反)。所以，在曝光量高于剂量D0(D0是完成光抗蚀剂曝光的最小剂量)的地方就形成了一个图案。所以，这些功能部件不能够被精确地写到这个半导体器件上，并且可能会互相重叠或者相互渗透，由此产生电短路或者相反地，改变临界器件尺寸(CD)，从而如图4所显示的，区域48或者相互短路，或者至少在晶片上的物理尺寸不合适。所以，很清楚，需要一个方法来改善现有技术，以使用SCALPEL技术来形成一个半导体器件，特别地是需要一种能克服上面联系图4所描述的相邻错误以及克服上述联系图2和图3所描述的曝光错误的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造一个半导体结构的方法，其特征是：提供一个半导体衬底；将这个半导体衬底放置在与一个掩模相邻的位置，这个掩模具有至少一个覆盖在一个膜上的散射层，其中，至少一个散射层有具有一第一散射能力的第一区域，和具有一不同于这第一散射能力的第 二散射能力的第二区域；和将能量通过这个掩模，其中这个掩模的这第一和第二散射能力在这个半导体晶片上产生图形化功能部件。

【技术特征摘要】
US 1998-11-30 09/201,0071.一种制造一个半导体结构的方法，其特征是提供一个半导体衬底；将这个半导体衬底放置在与一个掩模相邻的位置，这个掩模具有至少一个覆盖在一个膜上的散射层，其中，至少一个散射层有具有一第一散射能力的第一区域，和具有一不同于这第一散射能力的第二散射能力的第二区域；和将能量通过这个掩模，其中这个掩模的这第一和第二散射能力在这个半导体晶片上产生图形化功能部件。2.一种制造半导体结构的方法，其特征是提供一个半导体衬底；将这个半导体衬底放置在与一个掩模相邻的位置，这个掩模具有多个曝光窗口，其中每一个曝光窗口有包括一个边缘结构的一个边缘区域和包括图形化功能部件的一个特征区域，当被包括电子的一个电子束曝光时，每一个曝光窗口有具有一第一电子散射能力的这个边缘结构，和被电子束曝光时，每一个曝光窗口有具有一第二电子散射能力的图形化功能部件，这第一电子散射能力比这第二电子散射能力大；使用这个电子束在时间上连续地对这个掩模上的每一个曝光窗口进行曝光，其中基本上这个电子束中的所有电子均通过每一个曝光窗口，与通过每一个曝光窗口的图形化功能部件的电子的散射相比，通过每一个曝光窗口的边缘结构的电子散射将更严重；和在每一个曝光窗口的每一次曝光期间，将这些电子引导到根据散射厉害程度而选...

【专利技术属性】
技术研发人员：克文戴维德库明斯，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]