專利名稱：制造精細(xì)結(jié)構(gòu)之無阻光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系相關(guān)于一種用于制造精細(xì)結(jié)構(gòu)之無阻光刻方法，以及，特別是相關(guān)于用于在一載體材質(zhì)或半導(dǎo)體材質(zhì)中制造次100nm(sub-100nm)結(jié)構(gòu)的無阻光刻方法。
于發(fā)展可在一次100nm轄域(regime)中制造非常精細(xì)之結(jié)構(gòu)的適當(dāng)光刻方法時(shí)，有非常大的問題會產(chǎn)生，特別是，由于所謂之光刻系統(tǒng)之阻抗化學(xué)(resist chemistry)、屏蔽制造以及復(fù)雜度所造成者。
所謂的157nm光刻，其系已經(jīng)在用于在小于100nm的轄域中制造非常精細(xì)結(jié)構(gòu)之光學(xué)光刻的更進(jìn)一步的發(fā)展中加以達(dá)成，在此例子中，這些光刻方法系需要新穎的阻抗材質(zhì)，盡管經(jīng)過非常密集的努力，迄今仍然沒有任何能完全滿足如此小之結(jié)構(gòu)之技術(shù)需要的阻抗被發(fā)現(xiàn)，再者，除了這些新的材質(zhì)之外，新的屏蔽制造方法亦有所需要，并且，其發(fā)展系依次為高度成本密集，因此造成高度成本密集以及難以掌控的光刻系統(tǒng)。
作為如此之習(xí)知光學(xué)光刻方法的另一個(gè)選擇，舉例而言，是一無屏蔽光刻方法，例如，一電子束直接寫入光刻(electron beam directwrite lithography，EBDW)，舉例而言，系因此已被導(dǎo)入，然而，再次地，需要一適合的阻抗。在此例子中，一個(gè)阻抗系被了解其要是一實(shí)質(zhì)上的有機(jī)暴露層，而較佳地是一聚合物。
其它已經(jīng)揭示的選擇是，舉例而言，離子投射光刻(ionprojection lithography，IPL)，所謂的印刷模板屏蔽(stencilmask)，其系被用于將結(jié)構(gòu)映像在一特殊的阻抗材質(zhì)之上，然而，一適合的阻抗材質(zhì)的制造，特別是，系會不斷地限制變得甚至更精細(xì)之結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。
文件JP 63051641系揭示一圖案化方法，氧系藉由離子植入而被導(dǎo)入一多晶硅半導(dǎo)體層中，并且，一雷射蝕刻系接續(xù)地為了圖案化而加以實(shí)現(xiàn)，然而，在該次100nm轄域中，結(jié)果是，精細(xì)結(jié)構(gòu)僅可以不適合地被形成。
再者，文件US 5,918,143系揭示一種用于在該次100nm轄域中制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的無阻光刻方法，一特殊的金屬/半導(dǎo)體層系藉由一聚焦的電子束進(jìn)行曝光，并且，一圖案化系接續(xù)地加以實(shí)現(xiàn)，然而，在此例子中的缺點(diǎn)是，其對標(biāo)準(zhǔn)制造方法的高時(shí)間耗損以及低兼容性。
因此，本發(fā)明系以提供能簡單以及具成本效益地實(shí)現(xiàn)之用于制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的無阻光刻的方法的目的作為基礎(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明，此目的系有關(guān)于任何所需的載體物質(zhì)而藉由權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法加以達(dá)成，至于此目的有關(guān)于將被主張的一半導(dǎo)體材質(zhì)者系藉由申請專利第17項(xiàng)之方法而加以達(dá)成。
特別是，由于使用一半導(dǎo)體屏蔽層來取代通常制造有困難的阻抗，并結(jié)合一選擇性植入而對該半導(dǎo)體屏蔽層的被選擇區(qū)域進(jìn)行摻雜，以及濕化學(xué)移除該半導(dǎo)體屏蔽層的已摻雜或未摻雜區(qū)域，因此，其系有可能提供可以形成遠(yuǎn)小于100nm之結(jié)構(gòu)的光刻方法。
一硬屏蔽層系較佳地被形成作為該載體材質(zhì)的最上層，其中該硬屏蔽層系具有一TOES、SiO2、氮化物、SiC、或BPSG層，舉例而言，結(jié)果，對位在下方區(qū)域而言的一不需要摻雜系確實(shí)地可被避免，并且半導(dǎo)體組件的電特質(zhì)因此實(shí)質(zhì)上維持未受影響。
該半導(dǎo)體屏蔽層系較佳地包含一非晶硅半島體，而如此的結(jié)果是，該精細(xì)結(jié)構(gòu)可以被非常準(zhǔn)確地加以形成。然而，原則上，其系有可能使用多晶質(zhì)、或結(jié)晶質(zhì)半導(dǎo)體層作為該半導(dǎo)體屏蔽層。
在結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度的更進(jìn)一步改進(jìn)，則系可以于使用未摻雜或微量摻雜的半導(dǎo)體層作為該半導(dǎo)體屏蔽層且厚度介于10nm至20nm之間的情況下獲得。
在取代阻抗之半導(dǎo)體屏蔽層的所謂曝光期間，一離子植入系實(shí)質(zhì)上加以實(shí)行，而較佳地是垂直地使用，因而可以獲得實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)結(jié)構(gòu)的良好結(jié)果，特別是關(guān)連于非常薄的層。舉例而言，一具有一聚焦離子束的直接光刻寫入，一利用一可程序化屏蔽的離子束光刻，或一利用一投射屏蔽的離子束光刻系可以為了該選擇性離子植入而加以實(shí)行。在每一個(gè)例子中，取決于所需的結(jié)構(gòu)，則可以因此使用最佳化的曝光方法或離子束方法。再者，其系有可能在此方法中有效率地制造在一半導(dǎo)體電路中的非常精細(xì)結(jié)構(gòu)，以及同時(shí)制造所謂的具有迄今夢想不到之精細(xì)結(jié)構(gòu)的印刷模板屏蔽或投射屏蔽。然而，更多的是，其系有可能實(shí)現(xiàn)微機(jī)械構(gòu)件或其它在半導(dǎo)體材質(zhì)上所需的表面效果，在此例子中，用于摻雜半導(dǎo)體區(qū)域的該選擇性離子植入以及該濕化學(xué)移除該已摻雜或未摻雜區(qū)域系可以直接在一半導(dǎo)體材質(zhì)或一半導(dǎo)體晶片中加以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明更進(jìn)一步之具有優(yōu)勢的改進(jìn)系具有附屬權(quán)利要求的特征。
本發(fā)明將利用接下來之示范性實(shí)施例并以圖式做為參考而更詳細(xì)地加以敘述。
在圖式中第1A圖至第1E圖其系顯示用于舉例依照一第一實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖；第2A圖至第2E圖其系顯示用于舉例依照一第二實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖；第3A圖至第3E圖其系顯示用于舉例依照一第三實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖；第4A圖至第4E圖其系顯示用于舉例依照一第四實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖；以及第5圖其系顯示用于舉例依照一第五實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的一簡化剖面圖。
第1A圖至第1E圖系顯示依照一第一實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖，在此例子中，根據(jù)第1A圖，舉例而言，在一可選擇之用于平面化一載體材質(zhì)TM之起伏(topology)的平坦化步驟之后，一薄硬屏蔽層HM’系加以形成，該載體材質(zhì)TM，舉例而言，系構(gòu)成一Si晶片或Si半導(dǎo)體晶片，而在此例子中，其亦有可能使用所有更進(jìn)一步的載體材質(zhì)，以及，特別是，半導(dǎo)體材質(zhì)，例如，III-V材質(zhì)，舉例而言。
舉例而言，一TEOS、SiO2、氮化物、SiC、或BPSG層系被形成作為該硬屏蔽層HM’或是作為該載體材質(zhì)的最上層，然而，其系有可能使用適用于一分別標(biāo)準(zhǔn)方法或一分別載體材質(zhì)TM之更進(jìn)一步硬屏蔽層。
根據(jù)第1A圖，一半導(dǎo)體屏蔽層HM系接著被形成于該載體材質(zhì)或該硬屏蔽層HM’之上，以作為該最上層，較佳地是，一薄非晶形半導(dǎo)體層，例如，將具有厚度10nm至20nm的一硅半導(dǎo)體層于溫度500至600度C時(shí)進(jìn)行沉積，然而，其亦有可能使用其它的材質(zhì)，以用于形成該半導(dǎo)體屏蔽層，以及，特別是，其它用于形成該層的半導(dǎo)體材質(zhì)。雖然一非晶形半導(dǎo)體層，特別是，作為通常需要之電阻的替代，系可以使得特別精確以及干凈的結(jié)構(gòu)成為可能，但是其亦有可能，在假設(shè)相對應(yīng)之較不迫切的需求或界限條件之下，而形成多晶質(zhì)半導(dǎo)體層或結(jié)晶質(zhì)半導(dǎo)體以作為半導(dǎo)體屏蔽層HM。在同一個(gè)方法中，此亦有可能實(shí)現(xiàn)較大或較小厚度的半導(dǎo)體層，雖然如此的厚度會產(chǎn)生最佳的結(jié)果，特別是在一次100nm轄域中。
在同一個(gè)方法中，較佳地未摻雜的或微量p摻雜的半導(dǎo)體材質(zhì)系用于該半導(dǎo)體層HM，雖然n摻雜的半導(dǎo)體材質(zhì)也可以被用于相同的方法中。然而，其再次的發(fā)現(xiàn)，未摻雜的或微量摻雜的半導(dǎo)體材質(zhì)系會產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)次100nm結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)果，特別是當(dāng)使用一非晶形Si半導(dǎo)體屏蔽層時(shí)。
根據(jù)第1B圖，在一接續(xù)的方法步驟中，用于摻雜該半導(dǎo)體屏蔽層HM之被選擇區(qū)域1的一選擇性離子植入I系接著加以實(shí)行，舉例而言，一聚焦的離子束系以一直接寫入方式而被指向于該非晶形半導(dǎo)體屏蔽層HM之上，較佳地是，具有相對而言高能量的硼或BF2離子被加以導(dǎo)入，以實(shí)現(xiàn)大于1E19atoms/cm3的一摻質(zhì)濃度。在此例子中，該選擇行植入的植入能量系位在介于1keV至10keV的范圍之間，一植入劑量則使用1E13cm-2至5E14cm-2。再者，該離子植入I系以實(shí)質(zhì)上垂直于該半導(dǎo)體屏蔽層HM的方式加以產(chǎn)生，因此得到的結(jié)果是，在此半導(dǎo)體層HM中系會產(chǎn)生特別精確的摻雜，并且，具有小于100nm之結(jié)構(gòu)寬度的結(jié)構(gòu)系可以因此而加以產(chǎn)生。特別地是，該半導(dǎo)體屏蔽層之具有小的層厚度的該垂直植入與先前所提及之能量間的相互影響系使得光刻制造精細(xì)結(jié)構(gòu)可以達(dá)成迄今無法達(dá)成者。
上述的p摻雜系較佳地產(chǎn)生在一未摻雜或微量p摻雜的半導(dǎo)體屏蔽層HM之中，然而，在相同的方法中，在一未摻雜或微量p摻雜的半導(dǎo)體屏蔽層HM中的n型摻質(zhì)或用于摻雜該半導(dǎo)體屏蔽層HM的相反的摻質(zhì)系亦有可能。
不同型態(tài)之聚焦離子束方法對上述直接寫入到該半導(dǎo)體屏蔽層HM者而言，系為有可能。
舉例而言，在一所謂的單源-單束(single source-single beam)方法中，一單一離子束系可以藉由一單一離子源而加以產(chǎn)生并且系被用于寫入至該半導(dǎo)體屏蔽層，再者，一所謂的單源-多束(singlesource-multip1e beam)方法系亦為可能，然而，在其中，離子束的多重性系可以藉由一單一離子源而加以產(chǎn)生，并且，接著被用于寫入至該半導(dǎo)體屏蔽層。作為此使用一聚焦離子束之局部離子植入方法的一更進(jìn)一步選擇，其系有可能使用所謂的多源-單束方法，離子源的一多重性系被用于產(chǎn)生一單一離子束，而其系接著被用于平行寫入至該半導(dǎo)體屏蔽層。另外，其系有可能使用所謂的多源-多束方法，其中，離子源的一多重性系被用于產(chǎn)生一離子束的一多重性，而其系接著平行寫入至該半導(dǎo)體屏蔽層HM。
再者，除了上述之該等聚焦離子束方法外，其亦有可能利用一可程序化的屏蔽實(shí)行一所謂的離子束光刻，一可程序化點(diǎn)矩陣，舉例而言，系被用于產(chǎn)生個(gè)別的離子束，而該離子束系會在分別的位置暴露或照射該半導(dǎo)體屏蔽層。
然而，作為上述該聚焦或非聚焦離子束光刻方法的另一選擇，其系有可能利用一投射屏蔽而實(shí)行一離子束光刻方法，一般而言，一非聚焦離子束系會直接穿透一投射屏蔽而到達(dá)該半導(dǎo)體屏蔽層HM之上，并且，僅有被選擇的區(qū)域會透過該屏蔽而進(jìn)行摻雜。
上述的植入方法系可根據(jù)所具有的界線條件而加以選擇，而由此則可以獲得一具高度彈性之方法的結(jié)果。
第1C圖系顯示根據(jù)本發(fā)明之該無阻光刻方法之一更進(jìn)一步制造步驟的簡化剖面圖，其系加以舉例說明在該植入步驟之后，在該半導(dǎo)體屏蔽層HM中的該已摻雜區(qū)域1、以及在該硬屏蔽層HM’中的該已摻雜或已損害之區(qū)域2。據(jù)此，根據(jù)第1C圖，該硬屏蔽層HM’，除了其之后的硬屏蔽功用之外，系亦作為一保護(hù)層，以避免一該載體材質(zhì)TM的一非故意摻雜、或是該載體材質(zhì)TM藉由該離子植入I而造成之一分別結(jié)構(gòu)的一非故意分裂，在此方法中，其系有可能形成具有杰出電特質(zhì)的半導(dǎo)體電路。
根據(jù)第1D圖，在一接續(xù)藉由一濕化學(xué)蝕刻方法而加以執(zhí)行的步驟中，該半導(dǎo)體屏蔽層HM的該未摻雜區(qū)域系加以移除，以形成一半導(dǎo)體屏蔽，在此例子中，一標(biāo)準(zhǔn)多晶硅濕蝕刻方法系較佳地加以實(shí)行，以利用大于100之選擇性來移除該半導(dǎo)體屏蔽層HM的該未摻雜區(qū)域，舉例而言，未摻雜非晶硅系可以以一相對應(yīng)的選擇性而藉由氫氧化鋁或NH4OH加以移除，然而，另外的濕化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)蝕刻方法系亦可以加以使用，而其系取決于用于該半導(dǎo)體屏蔽層HM以及該硬屏蔽層HM’的材質(zhì)以及摻質(zhì)。
在一最后的步驟中，根據(jù)第1E圖，利用該半導(dǎo)體屏蔽層HM的該已圖案化之半導(dǎo)體屏蔽、或該已摻雜區(qū)域1，該硬屏蔽層HM’的圖案化系有關(guān)于該載體材料TM而選擇性地加以實(shí)行，舉例而言，為了這個(gè)目的，系使用一非等向性干蝕刻方法，以用于將該半導(dǎo)體屏蔽傳遞進(jìn)入該硬屏蔽層HM’。該蝕刻化學(xué)的選擇，系再次地取決于該半導(dǎo)體屏蔽之所選擇材質(zhì)以及在其下的硬屏蔽層HM’。
若在該薄半導(dǎo)體屏蔽層HM或該已摻雜區(qū)域1中的適當(dāng)位置乃是一薄氧化屏蔽時(shí)，則其系有可能在一可選擇的步驟中，藉由一熱氧化，舉例而言，而將剩余的已摻雜區(qū)域1轉(zhuǎn)變成為一氧化物，而在濕蝕刻中系可以獲得足夠的選擇性，特別是當(dāng)使用氮化物，舉例而言，作為硬屏蔽層HM’時(shí)。在相同的方法中，該已摻雜區(qū)域1或是該已被轉(zhuǎn)變成為氧化物的區(qū)域1系可以有選擇地于接在第1E圖之后的一個(gè)步驟中加以移除，在相同的方法中該半導(dǎo)體屏蔽層HM的該未摻雜區(qū)域，于使用相對應(yīng)蝕刻化學(xué)時(shí)，其系以可以加以移除，而如此的結(jié)果是獲得所謂的負(fù)屏蔽。
第2A圖至第2E圖系顯示依照一第二實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖，相同的參考符號代表相同或相對應(yīng)的組件或?qū)樱⑶?，一重?fù)的敘述則于之后加以省略。
根據(jù)此第二示范性實(shí)施例，為了在一半導(dǎo)體晶片3上制造一閘極堆棧的目的，一具有，舉例而言，1至2nm的厚度的閘極氧化層，以及，一具有一100nm之厚度，舉例而言，并且作為閘極或控制電極的多晶硅層5系加以形成。一具有大約50nm厚度之氮化層則位于該閘極層5的表面，以作為硬屏蔽層HM’，在此，在一相似于第1A圖至第1D圖的方法中，一非晶硅層，舉例而言，具有15nm的厚度，系加以形成，并且，用于摻雜被選擇區(qū)域1的一選擇性離子植入I系垂直地加以實(shí)行，在此例子中，較佳地為具有一能量3keV的硼離子系加以植入，在一濕蝕刻化學(xué)方法中，該未植入?yún)^(qū)域系有關(guān)于該硬屏蔽層HM’或有關(guān)于該氮化物而被選擇性地加以移除，藉此而產(chǎn)生在第2A圖中所圖例的該層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)第2B圖，一熱氧化，大約在800度C維持10分鐘，系再次可選擇地加以實(shí)行，以將該非晶形半導(dǎo)體屏蔽層或該剩余已摻雜區(qū)域1轉(zhuǎn)變成為一氧化物，該氧化層1’的厚度系大約倍增至30nm。
后來，根據(jù)第2C圖，該硬屏蔽層HM’或該氮化物系有關(guān)于該已氧化的區(qū)域1’、并藉由一非等向性RIE蝕刻(活性離子蝕刻)方法而進(jìn)行選擇性蝕刻，因此所得到的結(jié)果是，可以獲得足夠厚的硬屏蔽層。
根據(jù)第2D圖，在一接續(xù)的步驟中，該氧化屏蔽或該已氧化的區(qū)域1’系被移除，并且，一非等向性蝕刻方法，例如，活性離子蝕刻(RIE)，系再次地加以實(shí)行，以有關(guān)于該硬屏蔽層HM’而對該多晶硅層5進(jìn)行選擇性地蝕刻，而結(jié)果是可以獲得在第2D圖中所圖例的該閘極結(jié)構(gòu)。
在此方法中，一半導(dǎo)體電路中，任意的小結(jié)構(gòu)皆可以藉由一自由的可選擇方式，亦即光刻，而加以制造，在此狀況下，該等結(jié)構(gòu)系亦可以彼此非常的接近在一起，再者，此無阻光刻方法系使得一格外快速以及干凈的圖案化成為可能，特別地是，當(dāng)使用聚焦離子束時(shí)，所謂的曝光時(shí)間、以及因此將被形成之具有減少之結(jié)構(gòu)尺寸之該精細(xì)結(jié)構(gòu)的制造時(shí)間系會有所減少。
然而，上述的方法系不僅可以被用作為一制造在半導(dǎo)體電路中之精細(xì)結(jié)構(gòu)的光刻方法，其亦可以，舉例而言，用于制造在投射屏蔽或所謂的印刷模板屏蔽中的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
第3A圖至第3E圖系顯示依照一第三實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖，相同的參考符號代表相同或相對應(yīng)的組件或?qū)樱⑶?，一重?fù)的敘述則于之后加以省略。
根據(jù)第3A圖，為了制造一投射屏蔽或是一所謂的印刷模板屏蔽，系使用一個(gè)薄至100nm的半導(dǎo)體晶片，舉例而言，以作為該載體材質(zhì)TM，根據(jù)上述的步驟，此半導(dǎo)體晶片或是該載體材質(zhì)TM系再次地被一半體屏蔽層HM所覆蓋，并且，其系在依照上述之該選擇性離子植入方法的被選擇區(qū)域中被垂直地進(jìn)行摻雜，藉此產(chǎn)生在第3B圖中所圖例之剖面圖。
根據(jù)第3C圖以及第3D圖，該半導(dǎo)體屏蔽層HM之該已摻雜或未摻雜區(qū)域1系再次地藉由上述的該濕化學(xué)蝕刻方法，而在該植入I之后被移除，并且，依照第3E圖，而被傳遞至該載體材質(zhì)或該薄化的半導(dǎo)體晶片TM，以藉此產(chǎn)生連續(xù)的開口0。在此方法中，投射屏蔽或所謂的印刷模板屏蔽系可以非常簡單的加以形成，并且具有迄今未有的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
在第3B圖中由虛線所圖例之植入?yún)^(qū)域，特別是，在該載體材質(zhì)TM之中，其在此例子中并不重要，因?yàn)闆]有活性構(gòu)件必須在如此之投射屏蔽中加以形成。
然而，上述的該無阻光刻方法系不僅適合于制造在投射屏蔽以及半導(dǎo)體電路中的精細(xì)結(jié)構(gòu)，其亦適合于制造，舉例而言，非常小的微機(jī)械構(gòu)件或適合于表面加工。
第4A圖至第4E圖系顯示依照一第四實(shí)施例之無阻光刻方法之必要制造步驟的簡化剖面圖，相同的參考符號代表相同或相對應(yīng)的組件或?qū)?，并且，一重?fù)的敘述則于之后加以省略。
根據(jù)第4A圖，為了實(shí)現(xiàn)如此的表面結(jié)構(gòu)或微機(jī)械構(gòu)件，所使用的該載體材質(zhì)TM系可是一半導(dǎo)體材質(zhì)，其系再次的為非晶形、多晶質(zhì)的或結(jié)晶質(zhì)。
再一次，根據(jù)第4B圖，一選擇性垂直植入I系加以實(shí)行，以摻雜該半導(dǎo)體材質(zhì)或載體材質(zhì)TM的被選擇區(qū)域1。一重復(fù)的敘述系在此處加以省略，并且系可以參考該第一實(shí)施例所述之分別的方法。
依照第4C圖，一被選擇的區(qū)域1系因此在該半導(dǎo)體材質(zhì)或載體材質(zhì)TM中進(jìn)行摻雜，而該區(qū)域，舉例而言，系被用于制造一階梯形狀S，而再一次，其系藉由已經(jīng)述及之濕化學(xué)蝕刻方法。有關(guān)于所使用的濕化學(xué)蝕刻方法，再次地，應(yīng)該參考該第一實(shí)施例的敘述。迄今所未知之到達(dá)小于100nm許多的精細(xì)結(jié)構(gòu)系可以因此被形成于一半導(dǎo)體材質(zhì)之中。在相同的方法中，其系藉此而有可能以一指定的方式來處理表面以及建立相對應(yīng)的粗糙度。
第5圖系顯示依照一第五實(shí)施例之一無阻光刻方法之一必要制造步驟的一簡化剖面圖，一樣的，相同的參考符號代表相同或相對應(yīng)的組件或?qū)?，并且，一重?fù)的敘述則于之后加以省略。
通常，在一半導(dǎo)體材質(zhì)中如第5圖所舉例說明之嚴(yán)重起伏(topology)不同系會于，特別是習(xí)知的光學(xué)光刻方法中，引起相當(dāng)大的問題，因?yàn)樵诓煌矫嬷絮r明的成像系為不可能、或僅在非常大的困難度下有可能。而根據(jù)在第1圖至第4圖中所舉例說明之無阻光刻方法，被選擇的區(qū)域1現(xiàn)在系可以被非常精確地進(jìn)行摻雜，即使是在不同的平面中，并且，一格外精確的半導(dǎo)體屏蔽則因此而可以加以提供。
本發(fā)明之?dāng)⑹鱿狄怨璋雽?dǎo)體層作為基礎(chǔ)，然而，其并受限于此，并且系相同的包含其它的材質(zhì)。同樣的，除了閘極結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)系亦可以被制造在半導(dǎo)體電路中，相同的，除了硼或BF2植入以及NH4OH蝕刻之外，另外的離子束、或，同樣的，另外的濕化學(xué)蝕刻方法系亦為可能。
參考符號列表1 已摻雜區(qū)域2 在硬屏蔽層中的被植入?yún)^(qū)域3 半導(dǎo)體晶片4 閘極氧化層5 多晶硅層HM’硬屏蔽層TM 載體材質(zhì)HM 半導(dǎo)體屏蔽層0 開口
權(quán)利要求
1.一種用于在一載體材質(zhì)中制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的無阻光刻方法，其系包括下列步驟a)準(zhǔn)備該載體材質(zhì)(TM、HM’)；b)于該載體材質(zhì)(TM、HM’)上形成一半導(dǎo)體屏蔽層(HM)；c)實(shí)行一選擇性離子植入(I)，以對該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的被選擇區(qū)域進(jìn)行摻雜；d)濕化學(xué)移除該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的該已摻雜或未摻雜(HM)區(qū)域(1)，以形成一半導(dǎo)體屏蔽；以及e)利用該已圖案化之半導(dǎo)體屏蔽，實(shí)行該載體材質(zhì)(TM、HM’)的一圖案化。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，一硬屏蔽層(HM’)系加以形成，以作為該載體材質(zhì)(TM)的最上層。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述之方法，其特征在于，一TOES、SiO2、氧化物、SiC、或BPSG層系加以形成，以作為該硬屏蔽層(HM’)。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1至第3項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，該載體材質(zhì)(TM、HM’)系執(zhí)行一平坦化。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1至第4項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟b)中，一非晶形、多晶質(zhì)、或結(jié)晶質(zhì)半導(dǎo)體層系加以形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1至第5項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟b)中，一未摻雜或微量p-摻雜的半導(dǎo)體層系加以形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1至第6項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟b)中，該半導(dǎo)體層(HM)系被形成為具有厚度10nm至20nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1至第7項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，該離子植入(I)系實(shí)質(zhì)上垂直于該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)而加以實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1至第8項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，一具有一聚焦離子束的直接光刻寫入系加以實(shí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)所述之方法，其特征在于，一單源-單束方法、或一單源-多束方法、或一多源-單束方法、或一多源-多束方法系加以實(shí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求第1至第8項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，一利用一可程序化屏蔽的離子束光刻系加以實(shí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1至第8項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，一利用一投射屏蔽的離子束光刻系加以實(shí)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求第1至第12項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，其系使用介于1keV至10keV之間的一植入能量，以及使用介于1E13cm-2至5E14cm-2之間的一植入劑量。
14.根據(jù)權(quán)利要求第1至第13項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟c)中，一具有大于1E19 atoms/cm3之一摻質(zhì)濃度的p型摻雜系加以實(shí)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求第1至第14項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟d)中，一標(biāo)準(zhǔn)多晶硅濕蝕刻方法系加以實(shí)行，以利用一大于100之選擇性來移除該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的該未摻雜區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求第1至第15項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟e)中，一非等向性蝕刻方法系加以實(shí)行。
17.一種用于在一半導(dǎo)體材質(zhì)中制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的無阻光刻方法，其系包括下列步驟a)實(shí)行一選擇性離子植入(I)，以對該半導(dǎo)體材質(zhì)(TM)的被選擇區(qū)域進(jìn)行摻雜；以及b)濕化學(xué)移除該半導(dǎo)體材質(zhì)(TM)的該已摻雜或未摻雜區(qū)域(1)，以制造該等精細(xì)結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)所述之方法，其特征在于，一非晶形、多晶質(zhì)、或結(jié)晶質(zhì)半導(dǎo)體系被使用作為該半導(dǎo)體材質(zhì)(TM)。
19.根據(jù)權(quán)利要求第17或第18項(xiàng)所述之方法，其特征在于，一未摻雜或微量P-摻雜的半導(dǎo)體系被使用作為該半導(dǎo)體材質(zhì)(TM)。
20.根據(jù)權(quán)利要求第17至第19項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，該離子植入(I)系實(shí)質(zhì)上垂直于該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)而加以實(shí)現(xiàn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求第17至第20項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，一具有一聚焦離子束的直接光刻寫入系加以實(shí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求第17至第21項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，一單源-單束方法、或一單源-多束方法、或一多源-單束方法、或一多源-多束方法系加以實(shí)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求第17至第22項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，一利用一可程序化屏蔽的離子束光刻系加以實(shí)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求第17至第23項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，一利用一投射屏蔽的離子束光刻系加以實(shí)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求第17至第24項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，其系使用介于1keV至10keV之間的一植入能量，以及使用介于1E13cm-2至5E14cm-2的一植入劑量。
26.根據(jù)權(quán)利要求第17至第25項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟a)中，一具有大于1E19 atoms/cm3之一摻質(zhì)濃度的p型摻雜系加以實(shí)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求第17至第26項(xiàng)其中之一所述之方法，其特征在于，在該步驟b)中，一標(biāo)準(zhǔn)多晶硅濕蝕刻方法系加以實(shí)行，以利用大于100之選擇性來移除該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的該未摻雜區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明系相關(guān)于一種制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的無阻光刻方法，一半導(dǎo)體遮幕層(HM)系被形成于一載體材質(zhì)(TM、HM’)之上，以及一選擇性離子植入(I)系加以實(shí)現(xiàn)，以對該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的被選擇區(qū)域進(jìn)行摻雜，濕化學(xué)移除該半導(dǎo)體屏蔽層(HM)的未摻雜區(qū)域系會產(chǎn)生一半導(dǎo)體屏蔽，而其系可被用于更進(jìn)一步的圖案化。透過此方法，則可以獲得用于形成結(jié)構(gòu)小于100nm之一簡單且高精確度的無阻光刻方法。
文檔編號H01L21/308GK1606797SQ02825806
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者H·特斯, R·菲哈伯 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司