專利名稱：掩模材料轉(zhuǎn)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明涉及集成電路制造，更具體而言，涉及掩模技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代電子儀器中，作為包括增加的可攜帶性、計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量和能量效率的需要的諸多因素的結(jié)果，集成電路正在不斷降低尺寸。為了促進(jìn)這種尺寸降低，形成集成電路的組件特征的尺寸如電器件和互連線寬度也在不斷降低。
例如，在存儲(chǔ)電路或器件如動(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(FE)存儲(chǔ)器等中，降低特征尺寸的趨向是明顯的。舉例來(lái)說(shuō)，DRAM典型地包含數(shù)百萬(wàn)相同的稱為存儲(chǔ)單元的電路元件。在其最普通的形式中，存儲(chǔ)單元典型地由兩種電器件組成存儲(chǔ)電容器和存取場(chǎng)效應(yīng)晶體管。每一個(gè)存儲(chǔ)單元是可以存儲(chǔ)一位(二進(jìn)制數(shù)字)數(shù)據(jù)的可尋址位置?？梢酝ㄟ^(guò)晶體管將位寫入到單元中，并且通過(guò)從參比電極側(cè)感應(yīng)在存儲(chǔ)電極上的電荷進(jìn)行讀取。通過(guò)降低組件電器件和接入它們的導(dǎo)線的尺寸，可以降低結(jié)合這些特征的存儲(chǔ)器的尺寸。另外，通過(guò)將更多的存儲(chǔ)單元安裝到存儲(chǔ)器中，可以增加存儲(chǔ)容量。
特征尺寸的連續(xù)降低對(duì)用于形成所述特征的技術(shù)寄予更高的要求。例如，通常使用光刻將襯底上的特征如導(dǎo)線形成圖案。可以使用間距的概念描述這些特征的尺寸。間距定義為在兩個(gè)相鄰的特征中的相同點(diǎn)之間的距離。這些特征典型地由相鄰的特征之間的空間限定，所述空間典型地由一種材料如絕緣體或?qū)w填充。結(jié)果，間距可以被視為特征的寬度和隔開該特征與相鄰特征的空間的寬度之和。然而，由于如光學(xué)和光或輻射波長(zhǎng)的因素，每一種光刻技術(shù)均具有最小間距，在該最小間距之下，特定的光刻技術(shù)不能可靠地形成特征。因此，光刻技術(shù)的最小間距可能限制特征尺寸的降低。
“間距加倍”是提出用于將光刻技術(shù)的能力擴(kuò)展到它們的最小間距之外的一種方法。在圖1A-1F中說(shuō)明了這種方法，并且在授予Lowrey等的美國(guó)專利5,328,810中描述了這種方法。參考圖1A，首先使用光刻在覆蓋在消耗性材料層20和襯底30上面的光致抗蝕劑層中形成線10的圖案。如圖1B所示，然后通過(guò)蝕刻步驟(優(yōu)選為各向異性的)將所述圖案轉(zhuǎn)移到層20中，從而形成占位符或者芯棒40。如圖1C中所示，可以剝離光致抗蝕劑線10，并且可以各向同性蝕刻芯棒40以增加在相鄰芯棒40之間的距離。如圖1D所示，隨后在芯棒40上沉積材料層50。如圖1E所示，然后通過(guò)在定向隔體蝕刻中從水平表面70和80優(yōu)先蝕刻隔體材料，在芯棒40的側(cè)面上形成隔體60，即延伸的或原來(lái)形成的從另一種材料的側(cè)壁延伸的材料。如圖1F所示，然后除去保留的芯棒40，從而只留下隔體60，隔體60同時(shí)擔(dān)當(dāng)用于將下層形成圖案的蝕刻掩模。因此，在原來(lái)包含限定一個(gè)特征和一個(gè)空間的圖案的給定間距的地方，現(xiàn)在相同的寬度包含兩個(gè)特征和由隔體60限定的兩個(gè)空間。結(jié)果，有效降低了光刻技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的最小特征尺寸。
應(yīng)該理解，盡管間距在上述實(shí)例中實(shí)際上是減半的，但是這種間距的降低常規(guī)上稱為間距″加倍″，或者更普遍地稱為間距″倍增″。即，常規(guī)上通過(guò)某個(gè)因素的間距″倍增″實(shí)際上涉及通過(guò)該因素降低間距。在此保留常規(guī)的術(shù)語(yǔ)。
特征的臨界尺寸是特征的最小尺寸。對(duì)于使用隔體60形成的特征，臨界尺寸典型地對(duì)應(yīng)隔體的寬度。而隔體的寬度典型地依賴于層50的厚度90(參見圖1D和1E)。因此，將層50典型地形成至對(duì)應(yīng)需要的臨界尺寸的厚度90。
隔體60的質(zhì)量和均勻性直接影響使用隔體作為掩模在襯底30中部分限定的集成電路的質(zhì)量。然而，在需要的隔體60與芯棒40和/或隔開隔體60的空間相比較寬的地方，觀察到得到的隔體60和由隔體60產(chǎn)生的蝕刻掩?？梢跃哂胁畹木鶆蛐浴６@種差的均勻性可能導(dǎo)致將要在襯底中形成的界限不清和不均勻的特征。結(jié)果，在襯底中形成的集成電路的電性能可能下降，或者集成電路可能是不可用的。
因此，需要形成具有高度均勻和界限分明的圖案的蝕刻掩模的方法，特別是在結(jié)合以間距倍增形成的隔體時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于制造集成電路的方法。所述方法包括提供具有上覆的掩模層的襯底。所述掩模層包含形成圖案的掩模材料和開口。將所述掩模材料氧化，和隨后將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述襯底中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于形成集成電路的方法。所述方法包括提供在覆蓋在襯底上面的掩模層中包含多條掩模線的圖案。所述掩模線包含前體材料。通過(guò)使所述前體材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以形成占據(jù)比所述前體材料更大體積的化合物，使所述掩模線增長(zhǎng)至需要的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于形成集成電路的方法。所述方法包括提供在覆蓋在襯底上面的形成圖案的掩模層。所述掩模層包含進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以形成蝕刻阻止材料的前體材料。隨后將掩模層中的圖案轉(zhuǎn)移到下層中。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供半導(dǎo)體加工的方法。所述方法包括提供襯底。臨時(shí)層覆蓋在所述襯底上面，并且可光限定層覆蓋在所述臨時(shí)層上面。在所述可光限定層中形成圖案，并且將其轉(zhuǎn)移到所述臨時(shí)層中以在所述臨時(shí)層中形成多個(gè)占位符。在所述多個(gè)占位符上沉積隔體材料的覆蓋層。從水平表面上選擇性除去所述隔體材料。相對(duì)于所述隔體材料選擇性除去所述占位符。使所述隔體材料膨脹至需要的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于形成存儲(chǔ)器的方法。所述方法包括通過(guò)間距倍增形成多根掩模線。相鄰的掩模線通過(guò)開口空間相互隔開，和使相鄰的掩模線之間的開口空間變窄。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供用于半導(dǎo)體加工的方法。所述方法包括通過(guò)間距倍增形成多根掩模線。通過(guò)將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料，使形成所述掩模線的材料的體積膨脹至需要的寬度。


從優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述和附圖可以更好地理解本發(fā)明，所述附圖意在說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，并且其中圖1A-1F是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)間距倍增方法形成的掩模線的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，部分形成的存儲(chǔ)器的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖2的部分形成的存儲(chǔ)器在可光限定層中形成線之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖3的部分形成的存儲(chǔ)器在加寬光致抗蝕劑線之間的空間之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖6的部分形成的存儲(chǔ)器在通過(guò)硬質(zhì)掩模層進(jìn)行蝕刻之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖5的部分形成的存儲(chǔ)器在將圖案從光致抗蝕劑層和硬質(zhì)掩模層轉(zhuǎn)移到臨時(shí)層中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖6的部分形成的存儲(chǔ)器在沉積隔體材料的覆蓋層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖8是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖7的部分形成的存儲(chǔ)器在隔體蝕刻之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖8的部分形成的存儲(chǔ)器在用可除去層進(jìn)行涂覆之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖10是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖9的部分形成的存儲(chǔ)器在蝕刻所述光致抗蝕劑和硬質(zhì)掩模層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖11是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖10的部分形成的存儲(chǔ)器在除去所述光致抗蝕劑和臨時(shí)層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖12是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖11的部分形成的存儲(chǔ)器在將隔體增大至需要的寬度之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖13是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖12的部分形成的存儲(chǔ)器在將隔體圖案轉(zhuǎn)移到下面的硬質(zhì)掩模層中之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖14是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖13的部分形成的存儲(chǔ)器在除去所述隔體之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，具有附加掩模層的圖1的部分形成的存儲(chǔ)器的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖16是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖15的部分形成的存儲(chǔ)器在形成隔體之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖17是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖16的部分形成的存儲(chǔ)器在使隔體膨脹之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖18是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖17的部分形成的存儲(chǔ)器在通過(guò)硬質(zhì)掩模層蝕刻之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖19是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖18的部分形成的存儲(chǔ)器在將隔體圖案轉(zhuǎn)移到附加掩模層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖20是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖6的部分形成的存儲(chǔ)器在沉積隔體材料的覆蓋層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖21是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖20的部分形成的存儲(chǔ)器在使所述覆蓋層增大至需要的厚度之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；和圖22是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，圖21的部分形成的存儲(chǔ)器在除去硬質(zhì)掩模和臨時(shí)層之后的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些隔體圖案的差的質(zhì)量歸因于沉積隔體材料的共形層和/或蝕刻這種材料以形成隔體的困難。因?yàn)榈湫偷卦趶?fù)雜的掩模形貌上的隔體材料的覆蓋層的垂直延伸部分以外形成隔體，所以所述層的共形性將影響由所述層形成的隔體的均勻性，例如寬度、高度和物理布局。應(yīng)該理解層越共形，其復(fù)制它沉積其上的表面的形狀越接近。
然而，因?yàn)榕R界尺寸繼續(xù)降低，在芯棒之間的空間或開口的縱橫比繼續(xù)降低。這部分歸因于需要通過(guò)減小在芯棒之間的空間的寬度，將特征更緊密地集中在一起。另外，在轉(zhuǎn)移圖案的普通方法中，使隔體和下面的層都暴露于優(yōu)選蝕刻襯底材料的蝕刻劑。然而，盡管速度較慢，但是所述蝕刻劑還損耗隔體。因此，即使在臨界尺寸降低時(shí)，隔體的垂直高度也必須保持在允許在所述隔體被蝕刻劑全部損耗之前完成圖案轉(zhuǎn)移的水平。
因此，部分由于前體氣體擴(kuò)散到芯棒之間的空間的底部越來(lái)越有限，沉積隔體材料的高度共形的層可能愈加困難。因?yàn)閭?cè)壁填充有隔體材料，所以在沉積的過(guò)程中，這種擴(kuò)散變得越來(lái)越有限，從而進(jìn)一步增加在側(cè)壁之間的空間的縱橫比。由于這種原因，與較厚的層相比，更容易和可靠地沉積較薄的層。由于較厚沉積層的差的共形性，由所述層形成的隔體均勻性可能也差。
另外，正是由于對(duì)于前體可能難以到達(dá)高縱橫比的空間的底部，所以一些空間的縱橫比也可能限制滲透到那些空間的底部的蝕刻劑的量。因此，當(dāng)蝕刻隔體材料層的側(cè)面延伸部分以限定單獨(dú)的隔體時(shí)，一些隔體材料可能不適宜地殘留在這些空間的底部，從而導(dǎo)致具有寬度與預(yù)期寬度不同的底部表面的隔體形成。因此，在沉積以及蝕刻隔體材料層方面的困難使隔體寬度的精確控制變得困難。
有利地，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案允許更精確地控制使用掩模圖案形成的特征的寬度和均勻性。在優(yōu)選實(shí)施方案中，使用通過(guò)隨后的處理如氧化，可以使它本身增大至需要的尺寸或臨界尺寸的材料，形成掩模圖案。然后將所述掩模圖案進(jìn)行膨脹處理以將掩模特征的寬度增加至需要的寬度。然后可以使用剛增大的掩模特征在下層中形成圖案。如在此所用，應(yīng)該理解″特征″指在材料中，例如在掩模層或襯底中形成的并且具有不連續(xù)邊界的任何容積或開口。
優(yōu)選地，進(jìn)行增大處理的圖案是通過(guò)間距倍增形成的隔體的圖案。所述隔體優(yōu)選包含硅，例如多晶硅或非晶硅。所述增大處理可以是導(dǎo)致隔體膨脹的任何處理。在所述隔體包含硅的地方，膨脹處理優(yōu)選包括隔體的氧化以形成氧化硅。此外，將所述隔體氧化直至它們?cè)鲩L(zhǎng)至需要的寬度。在增長(zhǎng)至需要的寬度之后，可以使用隔體在下面的層中將特征形成圖案。任選地，可以在氧化之后，將隔體修整至需要的臨界尺寸。
有利地，通過(guò)在形成隔體之后使它們?cè)鲩L(zhǎng)至需要的寬度，可以沉積隔體材料的較薄層。通過(guò)沉積比需要的臨界尺寸另外所需的層更薄的層，層的共形性對(duì)沉積和/或蝕刻處理的限度依賴性較小。結(jié)果，加寬了用于形成給定的臨界尺寸的隔體的加工窗口。
另外，如上所述，將隔體典型地形成至部分受以下需要支配的特定高度將要通過(guò)掩模進(jìn)行的特定的半導(dǎo)體加工(例如，蝕刻、注入、摻雜、氧化等)和將要暴露在所述加工下的下面的襯底的特定材料。例如，將隔體典型地形成至考慮在隨后的下層的蝕刻過(guò)程中除去一些材料的高度。有利地，因?yàn)樵诶缪趸倪^(guò)程中，隔體典型地既在側(cè)面上又垂直增長(zhǎng)，所以在將隔體圖案轉(zhuǎn)移到下層中時(shí)，不太可能將得到的較高隔體蝕刻掉。而且，因?yàn)橥ㄟ^(guò)隔體蝕刻形成的隔體的初始高度取決于芯棒的高度，所以芯棒的高度可以小于在不將隔體進(jìn)行后續(xù)增大時(shí)需要的高度。因此，因?yàn)榭梢越档托景舻母叨?，所以也降低在芯棒之間的空間的縱橫比，從而進(jìn)一步放松隔體材料沉積的需要，并且進(jìn)一步增大加工窗口。
應(yīng)該理解，部分由于可得到相對(duì)于包含多種其它材料，包括金屬、氧化物和硅的襯底的選擇性蝕刻化學(xué)品，硅的氮化物和硅的氧化物特別適合作為用于形成掩模的隔體材料。有利地，將硅隔體轉(zhuǎn)化為氧化硅允許將本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案容易地插入到各種工藝流程中，特別是對(duì)于間距倍增，而無(wú)需相當(dāng)大地改變加工流程。另外，將硅隔體部分轉(zhuǎn)化為氧化硅還允許侵蝕例如碳材料，而不侵蝕氧化硅或剩余的硅的選擇性化學(xué)品。
現(xiàn)在將參考附圖，其中相同的標(biāo)記全部指相同的部分。應(yīng)該理解沒有必要將圖2-22按比例進(jìn)行繪制。
還應(yīng)該理解盡管優(yōu)選實(shí)施方案將應(yīng)用于其中在形成這些部分之后，可能需要增加構(gòu)成掩模圖案的獨(dú)立部分的尺寸的任何環(huán)境中，但是在特別有利的實(shí)施方案中，掩模圖案包含通過(guò)間距倍增形成的隔體。因此，間距倍增的特征優(yōu)選具有在用于將芯棒形成圖案的光刻技術(shù)的最小間距以下的間距，所述芯棒用于形成隔體。另外，盡管可以使用優(yōu)選實(shí)施方案形成任何集成電路，但是它們特別有利地用于形成具有電器件的陣列的器件，包括邏輯或柵極陣列以及易失性和非易失性存儲(chǔ)器如DRAM、ROM或閃存。
參考圖2，提供部分形成的集成電路100。將襯底110安置在各種掩模層120-150之下。如下所述，蝕刻層120-150以形成用于將襯底110形成圖案的掩模，從而形成各種特征。
應(yīng)該理解″襯底″可以包括單一材料的層、不同材料的多層、具有不同材料的區(qū)域或它們中結(jié)構(gòu)不同的一層或多層等。這些材料可以包括半導(dǎo)體、絕緣體、導(dǎo)體或它們的組合。例如，襯底可以包含摻雜的多晶硅、電器件活性區(qū)、硅化物、或金屬層如鎢、鋁或銅層、或它們的組合。因此，下述的掩模特征可以直接對(duì)應(yīng)在襯底中的需要的導(dǎo)電特征如互連的布局。在其它實(shí)施方案中，襯底可以是絕緣體，并且掩模特征的位置可以對(duì)應(yīng)需要的絕緣體的位置。
優(yōu)選基于考慮在此描述的各種圖案形成和圖案轉(zhuǎn)移步驟的化學(xué)品和加工條件，選擇覆蓋在襯底110上面的層120-150的材料。因?yàn)樵谧铐攲涌晒庀薅▽?20和襯底110之間的層起著將從可光限定層120得到的圖案轉(zhuǎn)移到襯底110中的作用，所以優(yōu)選選擇在可光限定層120和襯底110之間的層，使得可以將它們相對(duì)于其它暴露材料進(jìn)行選擇性蝕刻。應(yīng)該理解在材料的刻蝕速率比材料周圍的刻蝕速率大至少約5倍，優(yōu)選約10倍并且更優(yōu)選約20倍時(shí)，該材料被認(rèn)為是選擇性或優(yōu)先刻蝕的。
在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，可光限定層120覆蓋在第一硬質(zhì)掩模，或刻蝕阻止層130上面，所述第一硬質(zhì)掩模層130覆蓋在臨時(shí)層140上面，所述臨時(shí)層140覆蓋在第二硬質(zhì)掩?；蚩涛g阻止層150上面，所述第二掩模層150覆蓋在襯底110上面，所述襯底110將通過(guò)例如第二掩模層150進(jìn)行蝕刻形成圖案。
可光限定層120優(yōu)選由光致抗蝕劑形成，所述光致抗蝕劑包括本領(lǐng)域中已知的任何光致抗蝕劑。例如，所述光致抗蝕劑可以是與157nm、193nm或248nm波長(zhǎng)系統(tǒng)、193nm波長(zhǎng)浸沒系統(tǒng)或電子束系統(tǒng)相容的任何光致抗蝕劑。優(yōu)選的光致抗蝕劑材料的實(shí)例包括氟化氬(ArF)敏感的光致抗蝕劑，即適合與ArF光源一起使用的光致抗蝕劑，和氟化氪(KrF)敏感的光致抗蝕劑，即適合與KrF光源一起使用的光致抗蝕劑。優(yōu)選將ArF光致抗蝕劑與使用較短波長(zhǎng)光，例如193nm的光刻系統(tǒng)一起使用。優(yōu)選將KrF光致抗蝕劑與較長(zhǎng)波長(zhǎng)光刻系統(tǒng)，如248nm系統(tǒng)一起使用。
用于第一硬質(zhì)掩模層130的材料優(yōu)選包括無(wú)機(jī)材料，并且示例性材料包括氧化硅(SiO2)、硅或電介質(zhì)抗反射涂料(DARC)，如富含硅的氧氮化硅。在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，第一硬質(zhì)掩模層130是電介質(zhì)抗反射涂層(DARC)。臨時(shí)層140優(yōu)選由相對(duì)于優(yōu)選的硬質(zhì)掩模材料提供很高的刻蝕選擇性的無(wú)定形碳形成。更優(yōu)選地，無(wú)定形碳是對(duì)光高度透明并且進(jìn)一步改善對(duì)準(zhǔn)的無(wú)定形碳的形式。在A.Helmbold，D.Meissner，Thin Solid Films，283(1996)196-203中可以找到用于形成高透明碳的沉積技術(shù)。
因?yàn)橛糜谖g刻光致抗蝕劑的優(yōu)選化學(xué)品還典型地蝕刻顯著量的無(wú)定形碳，并且因?yàn)榛瘜W(xué)品可用于蝕刻相對(duì)于各種非光致抗蝕劑材料具有優(yōu)異選擇性的無(wú)定形碳，所以選自這些材料的硬質(zhì)掩模層130優(yōu)選隔開層120和140。如上所述，第一硬質(zhì)掩模層130優(yōu)選包含相對(duì)于無(wú)定形碳可以優(yōu)先除去的氧化硅、硅或DARC。
另外，將DARC用于第一硬質(zhì)掩模層130對(duì)于形成具有接近光刻技術(shù)的分辨率極限的間距的圖案可以是特別有利的。DARC可以通過(guò)使光反射減至最少提高分辨率，從而可以降低光刻可以限定圖案邊緣的精確度。任選地，除第一硬質(zhì)掩模層130以外，還可以類似地使用底部抗反射涂層(BARC)(沒有顯示)以控制光反射。
第二硬質(zhì)掩模層150優(yōu)選包含電介質(zhì)抗反射涂料(DARC)(例如，氧氮化硅)、硅或氧化鋁(Al2O3)。另外，還可以任選使用底部抗反射涂層(BARC)(沒有顯示)控制光反射。在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，第二硬質(zhì)掩模層150包含Al2O3。
除選擇用于各層的適合的材料以外，層120-150的厚度優(yōu)選根據(jù)與在此所述的蝕刻化學(xué)品和加工條件的相容性進(jìn)行選擇。例如，在通過(guò)選擇性蝕刻下面的層，將圖案從覆蓋層轉(zhuǎn)移到下面的層時(shí)，某種程度上將材料從兩層中均除去。因此，上層優(yōu)選足夠厚，使其在圖案轉(zhuǎn)移過(guò)程中不被消耗殆盡。
在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，可光限定層120優(yōu)選厚度在約100nm和約300nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約150nm和約250之間。第一硬質(zhì)掩模層130優(yōu)選厚度在約10nm和約500nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約15nm和約300nm之間。臨時(shí)層140優(yōu)選厚度在約100nm和約300nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約100nm和約200nm之間。第二硬質(zhì)掩模層150優(yōu)選厚度在約10nm和約50nm之間，并且更優(yōu)選厚度在約10nm和約30nm之間。
應(yīng)該理解可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法形成在此所述的各種層。例如，可以使用各種氣相沉積方法，如化學(xué)氣相沉積，以形成硬質(zhì)掩模層?？梢允褂眯糠ㄐ纬煽晒庀薅▽印Ａ硗?，通過(guò)使用烴化合物或這些化合物的混合物作為碳前體的化學(xué)氣相沉積，可以形成無(wú)定形碳層。示例性前體包括丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯和乙炔。在于2003年6月3日授予Fairbairn等的美國(guó)專利6,573,030 B1中描述了用于形成無(wú)定形碳層的適合的方法。
在根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案的方法的第一階段中并且參考圖3-11，通過(guò)間距倍增形成隔體的圖案。
參考圖3，在可光限定層120上形成圖案，所述圖案包含由可光限定材料特征124定界的空間或溝122。可以通過(guò)例如光刻形成溝122，其中使層120暴露于通過(guò)分劃板的輻照中，然后進(jìn)行顯影。在顯影之后，保留的可光限定材料，即在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中的光致抗蝕劑形成特征，如舉例說(shuō)明的線124(只以橫截面顯示)。
得到的線124和空間122的間距等于線124的寬度和相鄰的空間122的寬度之和。為了將使用這種線124和空間122的圖案形成的特征的臨界尺寸減至最小，間距優(yōu)選在或接近用于將可光限定層120形成圖案的光刻技術(shù)的極限。因此，所述間距可以是光刻技術(shù)的最小間距，并且下述隔體圖案可以有利地具有在光刻技術(shù)的最小間距以下的間距。
如圖4所示，可以任選通過(guò)蝕刻光致抗蝕劑線124加寬空間122，以形成變化的空間122a和線124a。優(yōu)選使用各向同性蝕刻，如氧化硫等離子體，例如包含SO2、O2、N2和Ar的等離子體，蝕刻光致抗蝕劑線124。優(yōu)選選擇蝕刻的程度，使得到的空間122a和線124a的寬度基本上等于在后續(xù)形成的隔體之間所需的間距，如從下面對(duì)圖8-10的論述中所理解的。有利地，這種蝕刻允許線124a與使用用于將可光限定層120形成圖案的光刻技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的相比變得更窄。另外，這種蝕刻可以使線124a的邊緣變平滑，從而提高那些線124a的均勻性。
優(yōu)選將在(變化的)可光限定層120中的圖案轉(zhuǎn)移到臨時(shí)層140中以允許隔體材料層170的沉積(圖7)。因此，臨時(shí)層140優(yōu)選由可以經(jīng)受下述隔體材料沉積的加工條件的材料形成。在其中隔體材料的沉積與可光限定層120相容的其它實(shí)施方案中，可以省略臨時(shí)層140，并且將隔體材料直接沉積在可光限定層120自身的光限定特征124或變化的光限定特征124a上。
在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，除具有比光致抗蝕劑更高的耐熱性以外，優(yōu)選選擇形成臨時(shí)層140的材料，使得可以相對(duì)于隔體175(圖8)的材料和下面的蝕刻阻止層150，將它選擇性除去。如上所述，層140優(yōu)選由無(wú)定形碳形成。
如圖5中所示，首先，優(yōu)選將在可光限定層120中的圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層130中。盡管在硬質(zhì)掩模層130薄時(shí)，濕法(各向同性)蝕刻也可以是適合的，但是優(yōu)選使用各向異性蝕刻如使用氟碳等離子體的蝕刻，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移。優(yōu)選的氟碳等離子體蝕刻化學(xué)品包括CF4、CHF3、CH2F2和CF3H。
如圖6中所示，然后優(yōu)選使用含SO2的等離子體，例如含SO2、O2和Ar的等離子體，將在可光限定層120中的圖案轉(zhuǎn)移到臨時(shí)層140中。有利地，所述含SO2的等離子體可以以比蝕刻硬質(zhì)掩模層130的速率大20倍以上、更優(yōu)選大40倍以上的速率蝕刻優(yōu)選的臨時(shí)層140的碳。在2004年8月31日提交的Abatchev等的題目為Critical Dimension Control的美國(guó)專利申請(qǐng)10/931,772中描述了適合的含SO2的等離子體。應(yīng)該理解所述含SO2的等離子體可以同時(shí)蝕刻臨時(shí)層140并且還除去可光限定層120。得到的線124b構(gòu)成將形成隔體175(圖8)的圖案的占位符或芯棒。
接著，如圖7中所示，優(yōu)選將隔體材料層170在暴露表面上進(jìn)行共形覆蓋沉積，所述暴露表面包括硬質(zhì)掩模層130、硬質(zhì)掩模150和臨時(shí)層140的側(cè)壁。任選地，可以在沉積層170之前除去硬質(zhì)掩模層130。隔體材料可以是任何這樣的材料，所述材料可以作為用于將圖案轉(zhuǎn)移到下面的襯底110中的掩模，或者另外可以允許通過(guò)形成的掩模加工在下面的結(jié)構(gòu)。所述隔體材料優(yōu)選1)可以以良好的階梯覆蓋度進(jìn)行沉積；2)可以在與臨時(shí)層140相容的溫度進(jìn)行沉積；3)可以進(jìn)行進(jìn)一步加工以增大的它的尺寸；并且4)可以在增大之后，相對(duì)于臨時(shí)層140和在臨時(shí)層140下面的任何層進(jìn)行選擇性刻蝕。優(yōu)選的材料包括多晶硅和非晶硅。優(yōu)選將層170沉積至在約20nm至約60nm且更優(yōu)選約20nm至約50nm之間的厚度。更優(yōu)選地，所述階梯覆蓋度是約80％或更大，并且更優(yōu)選是約90％或更大。
如圖8中所示，然后將隔體層170進(jìn)行各向異性刻蝕以從部分形成的集成電路100的水平表面180除去隔體材料。這種刻蝕也稱為隔體刻蝕，可以使用HBr/Cl等離子體進(jìn)行。所述蝕刻可以包括物理部分并且還優(yōu)選包括化學(xué)部分，例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，如Cl2、HBr蝕刻。例如使用LAMTCP9400，在約7-60mTorr的壓力下使約0-50sccm Cl2和約0-200sccm HBr流動(dòng)，其中頂部功率是約300-1000W，并且底部功率是約50-250W，可以進(jìn)行這種蝕刻。
接著除去硬質(zhì)掩模層130(在還存在時(shí))和臨時(shí)層140以留下自立的隔體175(圖11)。如圖9中所示，因?yàn)楦趔w175可以是薄的，并且因?yàn)橛操|(zhì)掩模層130可以由與隔體175類似的材料形成，可以在隔體175上和周圍形成空間填充層155以幫助保持隔體175的結(jié)構(gòu)完整性和幫助蝕刻層130和140。優(yōu)選地，層155包含可以以旋壓方法沉積的光致抗蝕劑。在例如其中隔體175足夠?qū)挷⑶铱傻玫竭m當(dāng)?shù)奈g刻化學(xué)品的其它實(shí)施方案中，可以在不沉積層155的情況下除去層130和140。
參考圖10，將硬質(zhì)掩模層130連同空間填充層155的頂部一起通過(guò)例如平面化除去。用于蝕刻層130和155的優(yōu)選化學(xué)處理包括兩步驟蝕刻首先使用CF4/He等離子體直至除去層130(圖9)，然后使用O2等離子體以將臨時(shí)層140連同空間填充層155的保留部分一起除去。在圖11中顯示了得到的結(jié)構(gòu)。備選地，為了在蝕刻的第一部分中除去層130，可以將層130和155進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。
因此，形成自立的隔體175的圖案。用于蝕刻層140和155的優(yōu)選化學(xué)處理包括氧化硫等離子體蝕刻。有利地，與典型用于隔體的材料如硅的氮化物或硅的氧化物相比，硅更容易進(jìn)行各向同性蝕刻和各向異性蝕刻中的任一種。在一些實(shí)施方案中，在隔體蝕刻之后，通過(guò)修整隔體175調(diào)整隔體175的臨界尺寸。
從而，實(shí)現(xiàn)了間距倍增。在舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，隔體175的間距大致是最初通過(guò)光刻形成的光致抗蝕劑線124(圖3)的一半。有利地，可以形成具有約100nm或更小的間距的隔體175。應(yīng)該理解因?yàn)樵谔卣骰蚓€124b的側(cè)壁上形成隔體175，隔體175通常遵循最初在可光限定層120中形成的特征或線124的圖案的輪廓。
接著，在根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案的方法的第二階段中，使隔體175增大，使得它們的寬度對(duì)應(yīng)將在襯底110中形成的特征的需要的臨界尺寸。優(yōu)選地，通過(guò)使隔體175反應(yīng)以形成占據(jù)更多空間的新化合物或合金實(shí)現(xiàn)這種增大。在舉例說(shuō)明的具有由硅形成的隔體的實(shí)施方案中，所述增大處理優(yōu)選包括隔體的氧化。應(yīng)該理解如圖12中所示，隔體175在被氧化之后增長(zhǎng)。隔體175a的尺寸將根據(jù)隔體175被氧化的程度變化。因此，優(yōu)選選擇氧化的持續(xù)時(shí)間和程度，使得隔體175達(dá)到需要的寬度95。通過(guò)本領(lǐng)域中已知的任何氧化方法，包括熱氧化、使用氧自由基或等離子體的氧化等，可以實(shí)現(xiàn)隔體175的氧化。在其它實(shí)施方案中，可以通過(guò)使用本領(lǐng)域中已知的任何氮化方法進(jìn)行氮化，使隔體175增大。因此，可以形成具有需要的寬度95的隔體175的圖案。
應(yīng)該理解隔體175可以由任何這樣的材料形成，所述材料可以進(jìn)行膨脹，可以進(jìn)行共形沉積，并且可得到用于其的適當(dāng)?shù)奈g刻化學(xué)品。例如，可以使用鈦形成隔體175，并且可以通過(guò)氧化或氮化形成TiO2或TiN2使其增大。材料的其它實(shí)例包括鉭(可以通過(guò)氧化或氮化形成氧化坦或氮化鉭進(jìn)行膨脹)和鎢(可以通過(guò)氧化或氮化形成氧化鎢或氮化鎢進(jìn)行膨脹)。
優(yōu)選地，選擇增大的程度，使得將隔體175增大至基本上等于特征所需的臨界尺寸的寬度，所述特征如互連、字線、位線、晶體管行或在鑲嵌線之間的間隙，它們將使用由隔體175a形成的圖案在襯底110中形成圖案。例如，根據(jù)需要的臨界尺寸比沒有氧化的隔體175的尺寸只是略大還是大很多，可以將隔體175a氧化至較大或較小的程度。因此，選擇加工條件，如持續(xù)時(shí)間、化學(xué)反應(yīng)性、溫度等，以得到隔體膨脹的需要程度。
應(yīng)該理解隔體175的增長(zhǎng)還使隔開那些隔體175的空間變窄。優(yōu)選地，隔體175是考慮到這種變窄進(jìn)行定位的。另外，可以通過(guò)修整隔體175a，例如，使用各向同性蝕刻，調(diào)整隔體175a的臨界尺寸。
還應(yīng)該理解隔體175a本身可以直接用作硬質(zhì)掩模以將下面的襯底110形成圖案。然而，優(yōu)選地，將隔體175a的圖案轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)下面的層中，所述下面的層提供比隔體175a更好的相對(duì)于襯底110的蝕刻選擇性。參考圖13，可以將由隔體175a產(chǎn)生的圖案轉(zhuǎn)移到第二硬質(zhì)掩模層150中。優(yōu)選地，使用BCl3/Cl2等離子體蝕刻，蝕刻第二硬質(zhì)掩模層150。
參考圖14，可以任選在將襯底110形成圖案之前除去隔體175a?？梢允褂脻穹ㄎg刻的方法除去隔體175a。有利地，通過(guò)除去隔體175a，減小覆蓋在襯底110上面的掩模的縱橫比，從而允許蝕刻劑、其它加工化學(xué)品更容易到達(dá)襯底，因而改善垂直側(cè)壁的成形，或者另外清楚地刻劃并且完成加工。
在其它實(shí)施方案中，如圖15中所示，可以將另外的掩模層160用于難以將襯底110形成圖案的圖案。這些襯底可以包括例如，需要多次連續(xù)蝕刻以形成圖案的多層。由于可得到允許相對(duì)于多種含硅的襯底材料高度選擇除去無(wú)定形碳的化學(xué)品，另外的掩模層160優(yōu)選由無(wú)定形碳形成。
應(yīng)該理解可以使用上述步驟形成覆蓋在另外的掩模層160上面的隔體175a。參考圖16，形成隔體175的圖案。如圖17中所示，如上所述，然后通過(guò)例如氧化使隔體175膨脹至需要的寬度。如圖18中所示，然后可以優(yōu)選使用BCl3/Cl2等離子體蝕刻，將隔體175a的圖案轉(zhuǎn)移到第二硬質(zhì)掩模層150中。如圖19中所示，然后，優(yōu)選通過(guò)各向異性蝕刻另外的掩模層160，將圖案轉(zhuǎn)移到另外的掩模層160中。優(yōu)選地，各向異性蝕刻包括使另外的掩模層160暴露于含SO2的等離子體。在其它實(shí)施方案中，應(yīng)該理解，如上面對(duì)圖14論述的，可以在蝕刻層150之前或在蝕刻襯底110之前除去隔體175。
然后可以通過(guò)掩模層160和150以及隔體175a加工襯底110以限定各種特征，例如，晶體管、電容器和/或互連。在襯底110包含不同材料的層時(shí)，可以使用一系列不同的化學(xué)品，優(yōu)選為干法濕刻的化學(xué)品，以通過(guò)不同的層依次進(jìn)行蝕刻。應(yīng)該理解，根據(jù)使用的一種或多種化學(xué)品，可以蝕刻隔體175a和硬質(zhì)掩模層150。然而，對(duì)于常規(guī)的蝕刻化學(xué)品，特別是用于蝕刻含硅材料的那些，另外的掩模層160的無(wú)定形碳有利地提供優(yōu)異的抵抗力。因此，可以有效地使用另外的掩模層160作為用于通過(guò)多個(gè)襯底層進(jìn)行蝕刻，或用于形成高的縱橫比的溝的掩模。隨后可以除去另外的掩模層160以進(jìn)一步加工襯底110。
應(yīng)該理解在此所述的步驟的任何一個(gè)中，將圖案從第一水平面轉(zhuǎn)移到第二水平面涉及在第二水平面中形成通常與第一水平面上的特征對(duì)應(yīng)的特征。例如，在第二水平面中的線的路徑通常遵循在第一水平面上的線的路徑，并且在第二水平面上的其它特征的位置對(duì)應(yīng)在第一水平面上的類似特征的位置。然而，從第一水平面到第二水平面，特征的精確形狀和尺寸可以變化。例如，依賴于蝕刻化學(xué)品和條件，相對(duì)于在第一水平面上的圖案，可以增大或減小形成轉(zhuǎn)移圖案的特征的尺寸和之間的相對(duì)間距，但是仍然類似于上述最初的″圖案″。因此，仍然將轉(zhuǎn)移圖案認(rèn)為是與最初的圖案相同的圖案。相反，形成在掩模特征周圍的隔體可以改變圖案。
應(yīng)該理解，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案形成接觸提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)檩^薄的層比較厚的層更容易進(jìn)行共形沉積，所以可以以提高的共形性沉積形成隔體的隔體材料的層。結(jié)果，隔體可以由這些具有提高的一致性的層形成。此外，這些較薄的層減小襯有隔體材料覆蓋層的溝的縱橫比，從而允許蝕刻劑更容易滲透到溝的底部，從而便于隔體蝕刻。
還應(yīng)該理解，舉例說(shuō)明的實(shí)施方案的各種變更是可以的。例如，可以使隔體175或175a的間距增加兩倍以上?？梢酝ㄟ^(guò)在隔體175或175a周圍形成另外的隔體，然后除去隔體175或175a，然后在先前在隔體175或175a周圍的隔體周圍形成隔體，等等，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的間距倍增。在Lowrey等的美國(guó)專利5,328,810中描述了用于進(jìn)一步間距倍增的示例性方法。
另外，可以在與隔體175或175a相鄰處覆蓋或形成用于將不同尺寸的特征形成圖案的各種其它圖案。例如，可以形成另外的可光限定層，使其覆蓋隔體175或175a，然后形成圖案以形成其它圖案。在如下專利申請(qǐng)中公開了用于形成這些圖案的方法Tran等的美國(guó)專利申請(qǐng)10/931,771，題目為Methods for Increasing Photo-Alignment Margins，2004年8月31日提交。
此外，盡管可以將所有隔體175氧化至具有類似的寬度，但是在其它實(shí)施方案中，可以只氧化隔體175中的一些。例如，可以通過(guò)沉積并且將保護(hù)層(可得到用于其的選擇性蝕刻化學(xué)品)形成圖案，然后氧化暴露的隔體，防止一些隔體175被氧化。
另外，根據(jù)被轉(zhuǎn)化的材料和轉(zhuǎn)化處理的程度，氧化或隨后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理可以不可觀地增加隔體175的尺寸。在這種情況下，仍然可以使用在此公開的方法將隔體175轉(zhuǎn)化為可得到用于其的高度選擇性的蝕刻化學(xué)品的材料。由此，轉(zhuǎn)化方法可以有利地將隔體轉(zhuǎn)化為對(duì)隨后的蝕刻步驟更好的蝕刻阻止層。例如，可以將掩模前體材料轉(zhuǎn)化為硅或金屬的氧化物或氮化物，從而相對(duì)周圍，即下面的材料可以有利地提供良好的蝕刻選擇性。
參考圖20-22，在使隔體175增大時(shí)，應(yīng)該理解可以在沉積隔體材料之后并且在形成自立的隔體175之前的任何點(diǎn)，通過(guò)例如氧化，使隔體175或?qū)?70增大。例如，在沉積隔體材料170的覆蓋層(圖20)之后，如圖21中所示，可以使整個(gè)覆蓋層170膨脹以形成膨脹的覆蓋層170a。如上所述，考慮到在隨后的隔體蝕刻過(guò)程中的任何水平方向的縮小，優(yōu)選選擇膨脹方法，包括加工條件(例如持續(xù)時(shí)間、化學(xué)反應(yīng)性、溫度等)，以使覆蓋層170膨脹至與所需臨界尺寸對(duì)應(yīng)的所需厚度。因此，膨脹處理可以容許層170只被部分氧化。如圖22中所示，在隔體蝕刻之后，可以除去芯棒124b以留下自立的隔體175a。有利地，因?yàn)楦趔w175a比隔體175更厚，可以無(wú)需保護(hù)性的空間填充層155(圖9)，并且可以使用各向同性蝕刻，例如，使用氟碳等離子體蝕刻芯棒124b。
在其它實(shí)施方案中，可以在隔體蝕刻之后并且在蝕刻芯棒之前使隔體175膨脹{例如，可以使圖8中的隔體175膨脹}。有利地，因?yàn)樵试S隔體175只在一個(gè)方向上進(jìn)行側(cè)向上的增長(zhǎng)，所以這種類型的膨脹允許將在獨(dú)立的多對(duì)隔體175之間的距離保持恒定，而減小在一對(duì)隔體175的組成隔體之間的距離。然而，如上所述，優(yōu)選在將隔體175形成為自立的結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行膨脹步驟，以便于蝕刻層170。
而且，盡管通過(guò)各種掩模層的″加工″優(yōu)選涉及蝕刻下面的層，但是通過(guò)掩模層的加工可以涉及將在掩模層下面的層進(jìn)行任何半導(dǎo)體制造加工。例如，加工可以涉及通過(guò)掩模層且在下面的層上的摻雜、氧化、氮化或沉積材料。
因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)上述方法和結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種其它的省略、添加和修改。所有這些修改和改變意在落入由后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
(按照條約第19條的修改)1.一種半導(dǎo)體加工的方法，所述方法包括提供襯底，其中臨時(shí)層覆蓋在所述襯底上面，并且可光限定層覆蓋在所述臨時(shí)層上面；在所述可光限定層中形成圖案；將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述臨時(shí)層中以在所述臨時(shí)層中形成多個(gè)占位符；在所述多個(gè)占位符上沉積隔體材料的覆蓋層；從水平表面上選擇性除去所述隔體材料；相對(duì)于所述隔體材料選擇性除去所述占位符；和使所述隔體材料膨脹至需要的尺寸。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性除去所述占位符形成自立的隔體的圖案，并且其中在選擇性除去所述占位符之后，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中在從水平表面上選擇性除去所述隔體材料之前，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中在從水平表面上選擇性除去所述隔體材料之后，并且在選擇性除去所述占位符之前，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述臨時(shí)層包含無(wú)定形碳。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述可光限定層包含光致抗蝕劑。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述可光限定層中形成圖案包括進(jìn)行光刻，并且隨后各向同性蝕刻所述可光限定層。
8.權(quán)利要求6所述的方法，其中硬質(zhì)掩模層隔開所述臨時(shí)層和所述可光限定層。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述硬質(zhì)掩模層包含電介質(zhì)抗反射涂料。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述電介質(zhì)抗反射涂料包含氧氮化硅。
11.權(quán)利要求9所述的方法，其中選擇性除去所述占位符包括在所述隔體材料之上和周圍沉積填充材料；同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述硬質(zhì)掩模層；和隨后同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述臨時(shí)層。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中沉積填充材料包括沉積光致抗蝕劑。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中沉積光致抗蝕劑包括進(jìn)行旋壓處理。
14.權(quán)利要求11所述的方法，其中同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述硬質(zhì)掩模層包括進(jìn)行CF4/He等離子體蝕刻。
15.權(quán)利要求11所述的方法，其中隨后同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述臨時(shí)層包括進(jìn)行O2等離子體蝕刻。
16.權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積隔體材料的覆蓋層包括通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積硅層。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中使所述隔體材料膨脹包括形成氧化硅。
18.權(quán)利要求16所述的方法，其中從水平表面上選擇性除去所述隔體材料包括各向異性蝕刻所述硅層。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中各向異性蝕刻所述硅層包括使用HBr/Cl2等離子體蝕刻所述硅層。
20.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述隔體材料選自鈦、鉭和鎢。
21.一種用于形成存儲(chǔ)器的方法，所述方法包括通過(guò)進(jìn)行間距倍增形成多根掩模線，其中進(jìn)行間距倍增包括形成多根芯棒；在所述芯棒上面沉積隔體材料的覆蓋層；和各向異性蝕刻隔體材料的所述覆蓋層以在所述芯棒的側(cè)壁上形成所述掩模線，其中相鄰的掩模線通過(guò)開口空間相互隔開；和使相鄰的掩模線之間的所述開口空間變窄。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中所述掩模線包含多晶硅或非晶硅。
23.權(quán)利要求21所述的方法，其中使所述開口空間變窄包括使所述掩模線反應(yīng)以形成不同化合物或合金。
24.權(quán)利要求23所述的方法，其中使所述掩模線反應(yīng)包括通過(guò)氧化使所述掩模線膨脹。
25.權(quán)利要求24所述的方法，其中使所述掩模線反應(yīng)包括完全氧化所述掩模線。
26.權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括將由所述掩模線形成的圖案轉(zhuǎn)移到下層中。
27.權(quán)利要求26所述的方法，其中所述下層包含無(wú)定形碳。
28.權(quán)利要求27所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中包括將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中，然后將所述圖案從所述硬質(zhì)掩模層轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中。
29.權(quán)利要求28所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中包括使用BCl3/Cl2等離子體蝕刻所述硬質(zhì)掩模層。
30.權(quán)利要求28所述的方法，其中將所述圖案從所述硬質(zhì)掩模層轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中包括使所述無(wú)定形碳層暴露于含SO2的等離子體。
31.權(quán)利要求28所述的方法，其中所述硬掩模層包含氧化鋁。
32.一種用于半導(dǎo)體加工的方法，所述方法包括通過(guò)進(jìn)行間距倍增形成多根掩模線，其中進(jìn)行間距倍增包括形成多根芯棒；在所述芯棒上面沉積隔體材料的覆蓋層；和各向異性蝕刻隔體材料的所述覆蓋層以在所述芯棒的側(cè)壁上形成所述掩模線；和通過(guò)將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料，使形成所述掩模線的材料的體積膨脹至需要的寬度。
33.權(quán)利要求32所述的方法，其中使形成所述掩模線的材料的體積膨脹包括在通過(guò)間距倍增形成多根掩模線的過(guò)程中，使隔體材料的覆蓋層膨脹。
34.權(quán)利要求33所述的方法，所述方法包括在各向異性蝕刻隔體材料的所述覆蓋層之前，使形成所述掩模線的材料的體積膨脹。
35.權(quán)利要求33所述的方法，所述方法包括在各向異性蝕刻隔體材料的所述覆蓋層之后，使形成所述掩模線的材料的體積膨脹；和在使形成所述掩模線的材料的體積膨脹之后，相對(duì)于所述隔體材料優(yōu)先除去所述芯棒。
36.權(quán)利要求32所述的方法，其中使形成所述掩模線的材料的體積膨脹包括在間距倍增之后，使隔體的圖案膨脹。
37.權(quán)利要求32所述的方法，其中將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料包括氧化形成所述掩模線的所述材料。
38.權(quán)利要求32所述的方法，其中將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料包括氮化形成所述掩模線的所述材料。
39.權(quán)利要求32所述的方法，所述方法還包括通過(guò)在所述掩模線之間的開口，使下層暴露于反應(yīng)物。
40.權(quán)利要求39所述的方法，其中所述反應(yīng)物是蝕刻劑。
41.權(quán)利要求40所述的方法，其中使下層暴露包括蝕刻無(wú)定形碳。
42.權(quán)利要求40所述的方法，其中使下層暴露包括蝕刻導(dǎo)電襯底。
43.權(quán)利要求32所述的方法，所述方法還包括在使形成所述掩模線的材料的體積膨脹之后，修整所述掩模線。
44.權(quán)利要求32所述的方法，其中所述掩模線包含多晶硅或非晶硅。
45.權(quán)利要求32所述的方法，其中所述需要的寬度是在集成電路中的導(dǎo)電互連線的臨界尺寸。
權(quán)利要求
1.一種用于制造集成電路的方法，所述方法包括提供具有上覆的掩模層的襯底，所述掩模層包含掩模材料和開口，所述掩模材料和開口形成圖案；將所述掩模材料氧化；和在將所述掩模材料氧化之后，將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述襯底中。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中轉(zhuǎn)移氧化的掩模圖案包括通過(guò)所述掩模層中的所述開口蝕刻半導(dǎo)體襯底。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掩模層包含多晶硅或非晶硅。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中氧化所述掩模層包括形成氧化硅。
5.權(quán)利要求3所述的方法，其中氧化所述掩模層包括部分氧化掩模層。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中氧化所述掩模層包括使所述掩模材料增大至需要的寬度，所述寬度對(duì)應(yīng)在所述集成電路中的特征的需要的臨界尺寸。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述需要的臨界尺寸是在所述集成電路中的導(dǎo)電互連的寬度。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括多個(gè)不同材料的層。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底中包括對(duì)所述多層的每一個(gè)使用不同的蝕刻化學(xué)品。
10.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底是絕緣體。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底中限定存儲(chǔ)器的陣列的導(dǎo)線。
12.權(quán)利要求1所述的方法，其中提供襯底包括通過(guò)間距倍增形成隔體的圖案，其中所述掩模材料包含所述隔體。
13.一種用于形成集成電路的方法，所述方法包括提供在覆蓋在襯底上面的掩模層中包含多條掩模線的圖案，所述掩模線包含前體材料；和通過(guò)使所述前體材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以形成占據(jù)比所述前體材料更大體積的化合物，使所述掩模線增長(zhǎng)至需要的寬度。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中使所述掩模線增長(zhǎng)包括進(jìn)行熱氧化。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)間距倍增形成所述多根掩模線。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述掩模線包含硅。
17.權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述掩模層和所述襯底之間設(shè)置無(wú)定形碳。
18.權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括在使所述掩模線增長(zhǎng)之后，將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述掩模層和所述襯底之間的硬質(zhì)掩模層中。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述硬質(zhì)掩模層包含氧化鋁。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中包括使用BCl3/Cl2等離子體蝕刻所述硬質(zhì)掩模層。
21.權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括在將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中之后，相對(duì)于所述硬質(zhì)掩模層選擇性除去所述掩模層。
22.權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括在將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中之后，將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述硬質(zhì)掩模層和所述襯底之間的另外的掩模層中。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中所述另外的掩模層包括無(wú)定形碳。
24.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述需要的寬度對(duì)應(yīng)將要在所述襯底中形成的導(dǎo)線的臨界尺寸。
25.一種用于形成集成電路的方法，所述方法包括提供覆蓋在襯底上面的形成圖案的掩模層，所述掩模層包含前體材料；使所述前體材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以形成蝕刻阻止材料；和隨后將所述掩模層中的所述圖案轉(zhuǎn)移到下層中。
26.權(quán)利要求25所述的方法，其中化學(xué)轉(zhuǎn)化使所述前體材料的體積增大。
27.權(quán)利要求26所述的方法，其中化學(xué)轉(zhuǎn)化包括進(jìn)行熱氧化。
28.權(quán)利要求25所述的方法，其中所述形成圖案的掩模層包含通過(guò)間距倍增形成的多根掩模線。
29.權(quán)利要求25所述的方法，其中所述前體材料選自硅、鈦、鉭和鎢。
30.權(quán)利要求29所述的方法，其中所述蝕刻阻止材料包含氧化物或氮化物。
31.權(quán)利要求25所述的方法，其中在所述掩模層和所述襯底之間設(shè)置無(wú)定形碳，并且其中隨后轉(zhuǎn)移包括將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中。
32.權(quán)利要求25所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中包括進(jìn)行SO2等離子體蝕刻。
33.一種半導(dǎo)體加工的方法，所述方法包括提供襯底，其中臨時(shí)層覆蓋在所述襯底上面，并且可光限定層覆蓋在所述臨時(shí)層上面；在所述可光限定層中形成圖案；將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述臨時(shí)層中以在所述臨時(shí)層中形成多個(gè)占位符；在所述多個(gè)占位符上沉積隔體材料的覆蓋層；從水平表面上選擇性除去所述隔體材料；相對(duì)于所述隔體材料選擇性除去所述占位符；和使所述隔體材料膨脹至需要的尺寸。
34.權(quán)利要求33所述的方法，其中選擇性除去所述占位符形成自立的隔體的圖案，并且其中在選擇性除去所述占位符之后，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
35.權(quán)利要求33所述的方法，其中在從水平表面上選擇性除去所述隔體材料之前，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
36.權(quán)利要求33所述的方法，其中在從水平表面上選擇性除去所述隔體材料之后，并且在選擇性除去所述占位符之前，進(jìn)行所述隔體材料的膨脹。
37.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述臨時(shí)層包含無(wú)定形碳。
38.權(quán)利要求37所述的方法，其中所述可光限定層包含光致抗蝕劑。
39.權(quán)利要求38所述的方法，其中在所述可光限定層中形成圖案包括進(jìn)行光刻，并且隨后各向同性蝕刻所述可光限定層。
40.權(quán)利要求38所述的方法，其中硬質(zhì)掩模層隔開所述臨時(shí)層和所述可光限定層。
41.權(quán)利要求40所述的方法，其中所述硬質(zhì)掩模層包含電介質(zhì)抗反射涂料。
42.權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電介質(zhì)抗反射涂料包含氧氮化硅。
43.權(quán)利要求41所述的方法，其中選擇性除去所述占位符包括在所述隔體材料之上和周圍沉積填充材料；同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述硬質(zhì)掩模層；和隨后同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述臨時(shí)層。
44.權(quán)利要求43所述的方法，其中沉積填充材料包括沉積光致抗蝕劑。
45.權(quán)利要求44所述的方法，其中沉積光致抗蝕劑包括進(jìn)行旋壓處理。
46.權(quán)利要求43所述的方法，其中同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述硬質(zhì)掩模層包括進(jìn)行CF4/He等離子體蝕刻。
47.權(quán)利要求43所述的方法，其中隨后同時(shí)蝕刻所述填充材料和所述臨時(shí)層包括進(jìn)行O2等離子體蝕刻。
48.權(quán)利要求33所述的方法，其中沉積隔體材料的覆蓋層包括通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積硅層。
49.權(quán)利要求48所述的方法，其中使所述隔體材料膨脹包括形成氧化硅。
50.權(quán)利要求48所述的方法，其中從水平表面上選擇性除去所述隔體材料包括各向異性蝕刻所述硅層。
51.權(quán)利要求50所述的方法，其中各向異性蝕刻所述硅層包括使用HBr/Cl2等離子體蝕刻所述硅層。
52.一種用于形成存儲(chǔ)器的方法，所述方法包括通過(guò)間距倍增形成多根掩模線，其中相鄰的掩模線通過(guò)開口空間相互隔開；和使相鄰掩模線之間的所述開口空間變窄。
53.權(quán)利要求52所述的方法，其中所述掩模線包含多晶硅或非晶硅。
54.權(quán)利要求52所述的方法，其中使所述開口空間變窄包括使所述掩模線反應(yīng)以形成不同化合物或合金。
55.權(quán)利要求54所述的方法，其中使所述掩模線反應(yīng)包括通過(guò)氧化使所述掩模線膨脹。
56.權(quán)利要求55所述的方法，其中使所述掩模線反應(yīng)包括完全氧化所述掩模線。
57.權(quán)利要求52所述的方法，所述方法還包括將由所述掩模線形成的圖案轉(zhuǎn)移到下層中。
58.權(quán)利要求57所述的方法，其中所述下層包含無(wú)定形碳。
59.權(quán)利要求58所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中包括將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中，然后將所述圖案從所述硬質(zhì)掩模層轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中。
60.權(quán)利要求59所述的方法，其中將所述圖案轉(zhuǎn)移到硬質(zhì)掩模層中包括使用BCl3/Cl2等離子體蝕刻所述硬質(zhì)掩模層。
61.權(quán)利要求59所述的方法，其中將所述圖案從所述硬質(zhì)掩模層轉(zhuǎn)移到所述無(wú)定形碳層中包括使所述無(wú)定形碳層暴露于含SO2的等離子體。
62.一種用于半導(dǎo)體加工的方法，所述方法包括通過(guò)間距倍增形成多根掩模線；和通過(guò)將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料，使形成所述掩模線的材料的體積膨脹至需要的寬度。
63.權(quán)利要求62所述的方法，其中使形成所述掩模線的材料的體積膨脹包括在通過(guò)間距倍增形成多根掩模線的過(guò)程中，使隔體材料的覆蓋層膨脹。
64.權(quán)利要求63所述的方法，其中包括形成多根芯棒；沉積所述隔體材料的所述覆蓋層；使所述隔體材料膨脹；和蝕刻水平表面以在使所述隔體材料膨脹之后，由隔體材料的所述覆蓋層形成隔體，其中所述隔體形成所述掩模線。
65.權(quán)利要求63所述的方法，其中形成多根掩模線包括形成多根芯棒；沉積所述隔體材料的所述覆蓋層；蝕刻水平表面以由隔體材料的所述覆蓋層形成隔體，其中所述隔體形成所述掩模線；在蝕刻水平表面之后，使所述隔體材料膨脹；和隨后相對(duì)于膨脹之后的隔體材料，優(yōu)先除去所述芯棒。
66.權(quán)利要求62所述的方法，其中使形成所述掩模線的材料的體積膨脹包括在間距倍增之后，使隔體的圖案膨脹。
67.權(quán)利要求62所述的方法，其中將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料包括氧化形成所述掩模線的材料。
68.權(quán)利要求62所述的方法，其中將材料轉(zhuǎn)化為另一種材料包括氮化形成所述掩模線的材料。
69.權(quán)利要求62所述的方法，所述方法還包括通過(guò)在所述掩模線之間的開口，使下層暴露于反應(yīng)物。
70.權(quán)利要求69所述的方法，其中所述反應(yīng)物是蝕刻劑。
71.權(quán)利要求70所述的方法，其中暴露下層包括蝕刻無(wú)定形碳。
72.權(quán)利要求70所述的方法，其中暴露下層包括蝕刻導(dǎo)電襯底。
73.權(quán)利要求62所述的方法，所述方法還包括在使形成所述掩模線的材料的體積膨脹之后，修整所述掩模線。
74.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述掩模線包含多晶硅或非晶硅。
75.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述需要的寬度是在集成電路中的導(dǎo)電互連線的臨界尺寸。
全文摘要
掩模圖案如間距倍增的隔體的尺寸通過(guò)在將它們形成之后，控制在所述圖案中的特征的增長(zhǎng)得到控制。為了形成間距倍增的隔體(175a)的圖案，首先形成芯棒的圖案，使其覆蓋在半導(dǎo)體襯底(110)上面。然后通過(guò)在所述芯棒上面沉積材料的覆蓋層，并且從水平面上優(yōu)先除去隔體材料，在所述芯棒的側(cè)壁上形成隔體。然后選擇性除去所述芯棒，從而留下自立的隔體的圖案。所述隔體包含已知在氧化之后增加尺寸的材料，如多晶硅和非晶硅。所述隔體被氧化以使它們?cè)鲩L(zhǎng)至需要的寬度(95)。在達(dá)到所述需要的寬度之后，可以使用隔體(175a)用作掩模以將下層(150)和所述襯底(110)形成圖案。有利地，因?yàn)橥ㄟ^(guò)氧化使所述隔體(175a)增長(zhǎng)，所以可以在所述芯棒上面沉積較薄的覆蓋層，從而允許沉積更共形的覆蓋層并且加寬用于形成隔體的加工窗口。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101044595SQ200580035659
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
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