專利名稱：采用雙金屬鑲嵌工藝和壓印光刻形成三維存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器線和通路的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體涉及采用雙金屬鑲嵌工藝和壓印光刻形成三 維存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器線和通路(Via)。
背景技術(shù)：
深通路(例如，單片三維存儲(chǔ)器陣列中跨越和/或連接多級(jí)存儲(chǔ)器元件的通路，也 已知為下面將要描述的Z通路(Zia))的形成通常需要采用相對(duì)昂貴的先進(jìn)蝕刻工具。此 外，形成深通路包含的每個(gè)掩模步驟通常需要使用相對(duì)昂貴的先進(jìn)沉浸式光刻(immersion lithography)工具和技術(shù)。此外，當(dāng)特征尺寸達(dá)到32nm至15nm時(shí)采用沉浸式光刻形成深 通路，將變得更加昂貴，甚至是不可能的。從而，需要的是不要求采用沉浸式光刻并降低制 造采用深通路的深、亞微米三維存儲(chǔ)器陣列的制造成本的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種三維存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器層的形成方法。此方法 包括形成具有多個(gè)深度的模板，其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于第一存儲(chǔ)器線，且其中至少一個(gè) 深度對(duì)應(yīng)于通路；將模板壓印到轉(zhuǎn)移材料中；固化轉(zhuǎn)移材料；并采用壓印和固化的轉(zhuǎn)移材 料形成存儲(chǔ)器層。根據(jù)其他方面，本發(fā)明提供一種三維存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器層。此存儲(chǔ)器層包含 多個(gè)存儲(chǔ)器線和通路，多個(gè)存儲(chǔ)器線和通路通過(guò)金屬鑲嵌工藝采用具有多個(gè)深度的壓印光 刻模板形成，其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于通路，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于通路；以及工作耦 合于存儲(chǔ)器線的多個(gè)存儲(chǔ)器單元。根據(jù)其他方面，本發(fā)明提供一種用于制造三維儲(chǔ)存器中的存儲(chǔ)器層的壓印光刻掩 模。此掩模包括形成有特征的半透明材料，該特征用于在壓印金屬鑲嵌工藝采用的轉(zhuǎn)移材 料中做出壓印，該掩模具有多個(gè)壓印深度。至少一個(gè)壓印深度對(duì)應(yīng)于用于形成存儲(chǔ)器線的 溝槽，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于用于形成通路的孔。根據(jù)其它方面，本發(fā)明提供一種三維存儲(chǔ)器陣列，其包括疊置形成且通過(guò)垂直Z 通路彼此電性耦合的多個(gè)水平存儲(chǔ)器層，和包含多個(gè)存儲(chǔ)器線和通路的存儲(chǔ)器層，多個(gè)存儲(chǔ) 器線和通路兩者同時(shí)采用壓印光刻掩模形成，該Z通路由每個(gè)存儲(chǔ)器層中對(duì)準(zhǔn)的通路形成。從下面的具體描述、所附權(quán)利要求以及附圖中，本發(fā)明的其它特征和方面將變得 更加明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的簡(jiǎn)化的示例三維存儲(chǔ)器陣列的交錯(cuò)字線和位線的 結(jié)構(gòu)表示的透視圖。圖2是示例壓印光刻模板的透視圖，其適于形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的三維 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器線。圖3是第二示例壓印光刻模板的透視圖，其適于形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三維存 儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器線。圖4AX至4DX以及4AY至4DY描繪具有各種工藝層的襯底的一序列截面圖(分別 從前面(X)和側(cè)面(Y)透視)，該序列表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成存儲(chǔ)器線的層和通路的方法。圖5A至5D描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接鄰近字線層和在不同的深度的位線(如 果有位線的話)的Z通路的不同的柱的截面圖。圖6是適于形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三維存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器線的第三示例壓 印光刻掩模的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種用于形成三維存儲(chǔ)器陣列(例如，具有在單個(gè)襯底上的多個(gè)層級(jí) 和/或形成在不同襯底上并隨后接合在一起的多個(gè)二維陣列的堆疊層級(jí)的單片三維存儲(chǔ) 器陣列)的方法和裝置，其采用雙深度壓印光刻掩模(例如，3D模板)以同時(shí)形成到鄰近 的存儲(chǔ)器層級(jí)的分別用于存儲(chǔ)器線和通路的溝槽和孔。更具體地，每個(gè)線和通路都是采用雙金屬鑲嵌工藝而形成的，其中，雙金屬鑲嵌工藝的第一特征可以是字線或位線，且第二特 征可以是從字線或位線引出的通路。在一些實(shí)施例中，多深度壓印光刻掩?？杀挥靡酝瑫r(shí) 形成用于存儲(chǔ)器線和通路溝槽的溝槽和不同深度的孔，該不同深度的孔到諸如其它位線和 /或字線的不同的深度特征，以及到鄰近的存儲(chǔ)器層級(jí)。在本發(fā)明的另一方面中以及在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器線可被交錯(cuò)，使得形成為在 每條線的一端的延伸部的擴(kuò)大的接觸襯墊區(qū)域以交替的方式被設(shè)置在三維存儲(chǔ)器陣列的 相對(duì)側(cè)。換句話說(shuō)，鄰近的線在相對(duì)彼此的相對(duì)端可具有它們的相關(guān)的擴(kuò)大的襯墊區(qū)域。從 而，該交錯(cuò)為擴(kuò)大的襯墊區(qū)域提供附加區(qū)域，擴(kuò)大的襯墊區(qū)域被設(shè)置以接觸從其它存儲(chǔ)器 線延伸的通路。通過(guò)擴(kuò)大襯墊區(qū)域，與通路對(duì)準(zhǔn)變得不那么難。在一些實(shí)施例中，如上所述字線和位線都可形成有從字線和位線延伸的通路。在 一些實(shí)施例中，只有字線可與通路同時(shí)形成。在這樣的實(shí)施例中，用于字線的壓印光刻掩模 可具有兩個(gè)深度第一深度，用于形成字線；以及第二深度，用以形成將達(dá)到下一個(gè)字線的 全深度通路和達(dá)到下一個(gè)位線的相對(duì)短通路的孔。在這樣的實(shí)施例中，通路形狀可以覆蓋 位線邊緣。類似地，在一些實(shí)施例中，僅位線可與通路同時(shí)形成。在一些實(shí)施例中，采用的 壓印光刻掩?？删哂腥齻€(gè)深度第一深度，用于形成字線；第二深度，用以形成到達(dá)下一個(gè) 字線的全深度通路的孔；以及第三深度，用以形成達(dá)到下一個(gè)位線的相對(duì)短通路的孔。在一 些實(shí)施例中，采用的壓印光刻掩?？删哂兴膫€(gè)深度第一深度，用于形成字線；第二深度， 用以形成到達(dá)下一個(gè)字線的全深度通路的孔；第三深度，用于形成到達(dá)上部位線層的相對(duì) 短深度通路的孔；以及第四深度，用于形成達(dá)到較低位線層的中間深度通路的孔。可以采用 具有其他數(shù)目的深度的其它壓印光刻掩模。在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的多層級(jí)存儲(chǔ)器陣列包括形成在幾個(gè)存儲(chǔ)器平面或 存儲(chǔ)器層級(jí)的每一個(gè)上的存儲(chǔ)器單元。在多于一層上的存儲(chǔ)器單元串可連接到單個(gè)層上的 全局位線。為了更方便地連接到存儲(chǔ)器陣列的支持電路(support circuitry)，支持電路可 設(shè)置在陣列下面的襯底中，這樣的全局位線可設(shè)置在所有存儲(chǔ)器層級(jí)下面的單片集成電路 的層上。在一些實(shí)施例中，這樣的全局位線層可位于多個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)的中間或在該陣列上 面，且可采用多于一個(gè)全局位線。此外，在多于一個(gè)層上的存儲(chǔ)器單元串也可連接到單個(gè)層 上的共用的偏壓節(jié)點(diǎn)(bias node)，共用的偏壓節(jié)點(diǎn)可設(shè)置在所有存儲(chǔ)器單元上方。在一些 實(shí)施例中，共用的偏壓節(jié)點(diǎn)可位于多個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)的中間，或在陣列下方。共用的偏壓節(jié)點(diǎn) 可類似地被設(shè)置在多于一個(gè)層上。因?yàn)橐恍┐鎯?chǔ)器排列(例如，無(wú)鏡的排列)可對(duì)每個(gè)鄰近的存儲(chǔ)器單元串采用全 局位線，所以全局位線的節(jié)距可比其它排列更緊密，在其它排列中相鄰的存儲(chǔ)器單元串共 用相同的全局位線。為減輕全局位線節(jié)距的問(wèn)題，在某些實(shí)施例中，全局位線可在兩個(gè)或更 多個(gè)布線層上布線。例如，偶數(shù)存儲(chǔ)器單元串可與設(shè)置在一個(gè)全局位線層上的全局位線相 關(guān)，而奇數(shù)存儲(chǔ)器單元串可與設(shè)置在另一個(gè)全局位線層上的全局位線相關(guān)。從而，可以希望 在字線層之間具有下至位線的不同層級(jí)的通路。也可以希望使通路錯(cuò)開(kāi)以幫助與存儲(chǔ)器單 元串的節(jié)距匹配，且所需的全局位線節(jié)距放大到單獨(dú)的存儲(chǔ)器單元串的節(jié)距的兩倍。也可采用接觸多于兩個(gè)的垂直相鄰層的垂直通路，特別是對(duì)于具有多于一個(gè)存儲(chǔ) 器單元平面的三維陣列。這樣的垂直連接可通常被稱為“Z通路(Zia) ”以表示在ζ方向上 連接多于一個(gè)層的通路型結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的Z通路結(jié)構(gòu)及其形成的相關(guān)方法在2003年3月18
8日授權(quán)給Cleeves的美國(guó)專利第6，534，403號(hào)中被描述，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合于此。參考圖1，其描繪了簡(jiǎn)化的示例三維存儲(chǔ)器陣列的交錯(cuò)字線102和位線104的結(jié)構(gòu) 表示100的透視圖。所描繪的交錯(cuò)的存儲(chǔ)器線102、104示出通過(guò)本發(fā)明方法和裝置形成的 特征。形成三維存儲(chǔ)器陣列的傳統(tǒng)方面的細(xì)節(jié)可在先前并入的美國(guó)專利申請(qǐng)第11/751，567 號(hào)中找到。在其它實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)的明圖1的多層級(jí)存儲(chǔ)器陣列包括存儲(chǔ)器單元(未 示出)，其包括在字線102和位線104的交叉位置處的串聯(lián)的垂直二極管和電阻變化層。這 樣的交叉點(diǎn)二極管存儲(chǔ)器陣列的示例在以上參考的美國(guó)專利6951780中被具體描述。在本 發(fā)明中，每條字線102(以及每條位線104)可包括在字線102(或位線104)的一端的擴(kuò)大 的接觸襯墊區(qū)域106。從每條字線102和每條位線104向下延伸的通路108被對(duì)準(zhǔn)以接觸 擴(kuò)大的接觸襯墊區(qū)域106。從而，通過(guò)交錯(cuò)，通路108到下面的存儲(chǔ)器陣列線102、104的對(duì) 準(zhǔn)被放松。交錯(cuò)增強(qiáng)了壓印光刻的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)允許使用最小的節(jié)距而又享受對(duì)于通路對(duì)準(zhǔn) 的更大容限。在這樣的實(shí)施例中，線寬和節(jié)距可比通路對(duì)準(zhǔn)變化被更多地調(diào)整比例。例如， 22nm寬的字線102可以約44nm的節(jié)距形成，然而在通路位置處的有效線節(jié)距可約為88nm。 在某些排列中，層之間的對(duì)準(zhǔn)變化可大至22nm。本發(fā)明的方法是可調(diào)整規(guī)模的，因?yàn)榻饘勹?嵌工藝允許在較小的特征尺寸形成更魯棒的存儲(chǔ)器線102、104。而且，關(guān)于填充孔以形成通 路，通路的高寬比不會(huì)像制造現(xiàn)有技術(shù)的三維存儲(chǔ)器排列那樣有挑戰(zhàn)性，每個(gè)存儲(chǔ)器線層 與通路108相關(guān)。注意，與現(xiàn)有技術(shù)三維存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)不同，每個(gè)字線層通過(guò)成形在位線層上 的交錯(cuò)襯墊106和通路108連接到下一個(gè)字線層，且通路108與雙金屬鑲嵌的位線層相關(guān)。參考圖2，其描繪了壓印光刻掩模200或適于形成圖1所示的三維存儲(chǔ)器線陣列的 存儲(chǔ)器線102、104以及通路108的模板的示例。壓印光刻掩模200或模板通過(guò)蝕刻希望的 圖案到由例如水晶或熔融石英制成的半透明的空白板中而形成。如所示，壓印掩模200包 括具有較寬的著陸臺(tái)(landing) 206的交錯(cuò)軌(rail) 202 (對(duì)應(yīng)于溝槽)，較寬的著陸臺(tái)在軌 202的交替端處以形成接觸襯墊。柱形物208(對(duì)應(yīng)于通路)從每個(gè)著陸臺(tái)的頂表面向上突 出。壓印光刻掩模200可以通過(guò)任何可被用以圖案化掩模200的技術(shù)(例如，32nm、16nm、 9nm光刻工藝；沉浸式光刻等)可實(shí)現(xiàn)的最小尺寸(例如，線寬和節(jié)距)形成。因?yàn)閱蝹€(gè)掩 模200可被重復(fù)使用以形成許多互連結(jié)構(gòu)層，掩模200的制造成本可分散到每次使用掩模 200。從而通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置可實(shí)現(xiàn)凈生產(chǎn)成本的減少。在操作中，壓印光刻掩模200從所述取向反轉(zhuǎn)，且被用于壓印其互補(bǔ)形狀到液體 轉(zhuǎn)移層中。液體轉(zhuǎn)移層隨后通過(guò)暴露于光(例如，紫外線)或其它直接經(jīng)過(guò)半透明的壓印光 刻掩模200透射的輻照被硬化或固化。如下面將更詳細(xì)地描述的，在氧化蝕刻期間可采用 硬化的或固化的轉(zhuǎn)移層，以轉(zhuǎn)移壓印光刻掩模200的特征到電介質(zhì)(例如，氧化物)層中。參考圖3，描繪了壓印光刻掩模的第二示例300或適于形成三維存儲(chǔ)器陣列的存 儲(chǔ)器線和通路的模板。簡(jiǎn)化的示例掩模300對(duì)應(yīng)于下面關(guān)于圖4AX至4DX以及4AY至4DY 所述的工藝順序中采用的掩模300。如圖3中截面切線X-X和視圖箭頭所示，圖4AX、4BX、 4CX和4DX是一序列的工藝步驟的截面圖，其示出在制造存儲(chǔ)器陣列中使用的電介質(zhì)層中 溝槽和孔的形成。如圖3所示，各個(gè)圖的順序是從溝槽的長(zhǎng)度向下看，背離壓印光刻掩模 300的柱形物。此外，如圖3中截面切線Y-Y和視圖箭頭所示，圖4AY、4DY、4AY和4DY也是 一序列工藝步驟的截面圖，示出電介質(zhì)層中溝槽和孔的形成。然而也如圖3所示，這些透視 圖是穿過(guò)溝槽和通道孔看的，壓印光刻掩模300的柱形物設(shè)置在截面圖的左手邊。由于采用上述壓印光刻模板200，壓印光刻模板300或模板的第二示例可通過(guò)蝕刻希望的圖案到 例如由水晶或熔融石英制成的半透明的空白板中而形成。此外，壓印光刻模板300也可以 通過(guò)任何可用以圖案化掩模300的技術(shù)(例如，32nm、16nm、9nm光刻技術(shù)、沉浸式光刻等) 可實(shí)現(xiàn)的最小尺寸(例如，線寬和節(jié)距)形成。如上所述，因?yàn)閱蝹€(gè)掩?？杀恢貜?fù)使用以形 成許多層互連結(jié)構(gòu)，掩模300的制造成本可分散到掩模300的每次使用。從而，通過(guò)本發(fā)明 的方法和裝置可實(shí)現(xiàn)凈生產(chǎn)成本的降低。參考圖4AX至4DX以及圖4AY至4DY，分別從前平面截面圖和側(cè)平面截面圖描繪了 用于三維存儲(chǔ)器陣列的層的存儲(chǔ)器線和通路的形成方法。注意如上所示，每對(duì)并排的圖表 示相同的工藝步驟的截面平面圖，其中標(biāo)號(hào)以X結(jié)尾的圖是在圖3的X-X截面切線的視圖， 標(biāo)號(hào)以Y結(jié)尾的圖是在圖3的Y-Y截面切線的視圖。在圖4AX和4AY中描繪的步驟中，本 發(fā)明的發(fā)明性工藝可開(kāi)始于各種材料層402-408的初始排列，各種材料層402-408被選出 以適合在存儲(chǔ)器陣列或其他電路中形成希望的器件。壓印光刻掩模300顯示為插入轉(zhuǎn)移層402中。在轉(zhuǎn)移層402以下，硬掩模404已 沉積在電介質(zhì)層406上，電介質(zhì)層406在導(dǎo)體或布線層408上。轉(zhuǎn)移層402有助于同時(shí)將 存儲(chǔ)器線圖案和通路圖案兩者從壓印光刻掩模300轉(zhuǎn)移到電介質(zhì)層406。在一些實(shí)施例中， 轉(zhuǎn)移層402可以是可光聚合的液體材料，其被旋涂或沉積在硬掩模層404上。當(dāng)經(jīng)受后續(xù) 的蝕刻工藝時(shí)，該蝕刻工藝有助于希望的雙金屬鑲嵌圖案的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移層402 —旦被固化， 優(yōu)選提供高的蝕刻速率選擇性。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)移層402可以是抗蝕劑或傳統(tǒng)的光致 抗蝕劑和/或光固化材料，光致抗蝕劑諸如旋涂聚合物PMMA，光固化材料諸如Molecular Imprints Inc.出售的名字為S-FIL Monomat AcOl的光固化材料，其通過(guò)利用諸如100瓦 特Hg-Se紫外線弧燈的光源暴露于I線輻照(例如，365納米)可被固化?？衫玫墓夤?化材料的另一個(gè)示例是包括乙烯乙二醇二丙烯酸酯(3-丙烯醛基丙氧基)三(三甲基硅氧 基)硅烷、t- 丁基丙烯酸酯、以及2-羥基-2甲基-1-苯基-丙烷-1-酮?？刹捎闷渌?實(shí)行的材料。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)移層402可具有在約500埃到約5，000埃的范圍內(nèi)的初 始厚度。在轉(zhuǎn)移層402與電介質(zhì)層406之間，可沉積硬掩模材料404。在一些實(shí)施例中，多 晶半導(dǎo)體材料可用作硬掩模404，諸如多晶硅、多晶硅鍺合金、多晶鍺或任何其他合適的材 料。在另外的實(shí)施例中，可采用諸如鎢(W)材料。硬掩模材料層404的厚度可以是變化的 厚度，取決于采用的蝕刻工藝參數(shù)。在一些實(shí)施例中，硬掩模材料404可具有初始厚度在約 500埃至約3000埃范圍內(nèi)的初始厚度。電介質(zhì)層406是雙金屬鑲嵌互連結(jié)構(gòu)最終形成在其中的層。電介質(zhì)層406可包括 電介質(zhì)材料或絕緣材料，包含硅基電介質(zhì)材料、硅酸鹽、低k材料等等。硅基電介質(zhì)材料包 括二氧化硅(SiO2)、氮化硅、氧氮化硅等等。硅酸鹽包括氟摻雜的硅玻璃(FSG)、四乙氧基硅 烷(TEOS)、硼磷四乙氧基硅烷(BPTEOS)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、以 及其他合適的材料和旋涂玻璃(SOG)。低k聚合物材料包括聚酰亞胺、氟化聚酰亞胺、聚硅 倍二氧烷、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚(芳酯)、聚對(duì)二甲苯F、聚對(duì)二甲苯N、無(wú)定形聚四氟乙烯 等等中的一個(gè)或多個(gè)。市售的低k材料的具體示例包括來(lái)自AlliedSignal的商標(biāo)標(biāo)識(shí)為 Flare 的低k材料，被認(rèn)為是由全氟聯(lián)苯和芳香雙酚衍生的來(lái)的；來(lái)自Applied Materials 的 BlackDiamond ；來(lái)自 Asahi Chemical 的 ALCAP-S ；來(lái)自 Dow Chemical 的 SiLK 和Cyclotene 、BCB ；來(lái)自 Dupont 的 Teflon、聚四氟乙烯；來(lái)自 Dow Corning 的 XLK 和 3MS ； 來(lái)自 Hitachi Chemical 的 HSG RZ25 ；來(lái)自 HoneywellElectronic Materials 的 H0SP 和 Nanoglass ；來(lái)自 JSR Microelectronics 的 LKD ；來(lái)自 Novellus 的 CORAL 和 AF4 ；來(lái)自 Battelle PNNL的中孔徑的硅石；以及來(lái)自Schumacher的Velox PAE-2。在一些實(shí)施例 中，電介質(zhì)層406可具有在約1500埃至約10，000埃的范圍內(nèi)的初始厚度。在電介質(zhì)層406下面，導(dǎo)電金屬或布線層408可包括鎢(W)或任何可行的導(dǎo)體。在 一些實(shí)施例中，布線層408可具有在約1000埃至約2000埃范圍內(nèi)的厚度。布線層408可 形成在襯底(未示出)和/或可以是另一個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)的一部分上。壓印光刻掩模300被向下壓到轉(zhuǎn)移層402中。一旦掩模300在適當(dāng)位置，轉(zhuǎn)移層 402隨后通過(guò)暴露于直接通過(guò)半透明的壓印光刻掩模300透射的光(例如，紫外線)或其它 輻射(例如，電子束)被硬化。如圖4BX和4BY所示，在轉(zhuǎn)移層402被固化之后掩模300被 移除，且掩模300的雙金屬鑲嵌特征的互補(bǔ)版本保留。接著，蝕刻工藝被施加以形成圖4CX 和4CY所描繪的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，在通道孔中暴露的硬掩模層404被初始地蝕刻掉。 接著，在局部蝕刻通道孔中暴露的電介質(zhì)層406期間，在溝槽區(qū)域中，轉(zhuǎn)移層402被腐蝕通 到硬掩模層404。為了形成圖4DX和4DY所描繪的最終結(jié)構(gòu)，硬掩模層404在溝槽中的暴露的區(qū)域 被蝕刻掉且隨后暴露的電介質(zhì)層406被蝕刻掉以形成最終的溝槽。電介質(zhì)層406在通道孔 中被先暴露的區(qū)域被向下蝕刻到布線層408以形成最終的通道孔。保留的電介質(zhì)層406隨 后準(zhǔn)備在溝槽和通道孔中容納導(dǎo)電材料。參考圖5A至5D，描繪了表示連接鄰近字線層以及在不同深度的字線(若有的話) 的通路柱(這里稱為Z通路)的各種不同的實(shí)施例的截面圖。圖5A描繪由形成Z通路的 三個(gè)堆疊的通路508連接的水平字線502。標(biāo)為“a”和“b”的兩個(gè)深度分別對(duì)應(yīng)溝槽和孔 的深度，溝槽和孔分別由壓印光刻掩模300的軌和柱形物形成。圖5B也描繪由形成Z通路的堆疊通路508連接的水平字線502。然而，在第三深 度“C”的第三金屬鑲嵌特征被包含在圖5B的結(jié)構(gòu)中。在第三深度的肩部允許將垂直走線 (即，進(jìn)入頁(yè)面和出離頁(yè)面)的位線504連接到字線502，如所示。類似地，圖5C也描繪由形成Z通路的堆疊通路508連接的水平字線502以及采用 在標(biāo)為“d”的附加深度的肩部到位線504的連接。然而，注意深度d比深度c深。肩部的 相對(duì)深度的該差異有助于到在不同深度的特征(例如，位線)的連接。圖5D包括四個(gè)壓印 深度a、b、c、d，從而有助于到兩個(gè)不同深度的位線的連接。在三維存儲(chǔ)器陣列的各種實(shí)施例中，可一起采用所述Z通路的不同組合。例如，在 位線在兩個(gè)不同深度走線的結(jié)構(gòu)中，可以以交替的交錯(cuò)的方式采用圖5B和5C的Z通路。圖 6描繪壓印光刻掩模600的示例，其包括在四個(gè)不同深度a、b、c、d交錯(cuò)的金屬鑲嵌特征，其 可被用于促進(jìn)形成在不同深度c、d的位線504的互連。前面的描述僅公開(kāi)了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。落入本發(fā)明范圍內(nèi)的以上公開(kāi)實(shí)施 例的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。例如，盡管只描繪了具有最多四個(gè)壓印深度的 壓印光刻掩模，在一些實(shí)施例中，可采用任何可行數(shù)目的壓印深度。因此，盡管結(jié)合其示范性實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，應(yīng)理解其它實(shí)施例可落入所附權(quán) 利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種三維存儲(chǔ)器陣列中存儲(chǔ)器層的形成方法，所示方法包括形成具有多個(gè)深度的模板，其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于第一存儲(chǔ)器線，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于通路；壓印所述模板到轉(zhuǎn)移材料中；固化所述轉(zhuǎn)移材料；以及采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括由水晶和熔融石英中至少一個(gè)形成 所述模板。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成模板，其包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ) 器線的溝槽的多個(gè)軌。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成模板，其包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路 的孔的多個(gè)柱形物。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成模板，其包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路 的孔的多個(gè)柱形物以及對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中形成所述模板包括在所述軌上形成所述柱形物。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述軌上形成所述柱形物包括在每個(gè)鄰近軌的交替 相對(duì)端上形成柱形物。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中在所述軌上形成所述柱形物包括在所述軌上形成組合 高度大于所述軌的單獨(dú)高度的柱形物。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成模板，其包括對(duì)應(yīng)于接觸襯墊 的多個(gè)著陸臺(tái)。
10.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成模板，其包括對(duì)應(yīng)于通路的孔 的多個(gè)柱形物、對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌、以及對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述模板包括在每個(gè)鄰近軌的交替相對(duì)端上形 成著陸臺(tái)。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述模板包括所述著陸臺(tái)上形成所述柱形物。
13.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述模板包括形成包括多個(gè)柱形物的模板，其中 至少一些所述柱形物包括至少一個(gè)肩部。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述包括多個(gè)柱形物的模板包括形成具有肩部 的柱形物，該肩部設(shè)置在接觸第二存儲(chǔ)器線的深度。
15.權(quán)利要求1所述的方法，其中壓印所述模板到轉(zhuǎn)移材料中包括壓印所述模板到包 括抗蝕劑的轉(zhuǎn)移材料中。
16.權(quán)利要求1所述的方法，其中壓印所述模板到轉(zhuǎn)移材料中包括壓印所述模板以在 所述轉(zhuǎn)移材料中形成溝槽和孔的圖案。
17.權(quán)利要求1所述的方法，其中壓印所述模板到轉(zhuǎn)移材料中包括壓印所述模板到形 成在硬掩模層上的轉(zhuǎn)移材料層中，該硬掩模形成在電介質(zhì)層上，該電介質(zhì)層形成在布線層 上。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中壓印所述模板到轉(zhuǎn)移材料中包括壓印所述模板到所 述轉(zhuǎn)移材料層中，使得至少一個(gè)壓印深度到達(dá)所述硬掩模層的區(qū)域。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層包括 蝕刻通過(guò)所述模板到達(dá)的所述硬掩模的區(qū)域。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層包括 蝕刻在所述硬掩模層的所述蝕刻區(qū)域下面的所述電介質(zhì)區(qū)域，以形成至少一個(gè)通路孔。
21.權(quán)利要求18所述的方法，其中采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層包括 蝕刻所述轉(zhuǎn)移材料下至所述硬掩模層。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層包括 通過(guò)蝕刻所述轉(zhuǎn)移材料下至所述硬掩模層，將被預(yù)先暴露的所述硬掩模層蝕刻掉。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中采用所述壓印并固化的轉(zhuǎn)移材料形成存儲(chǔ)器層包括 部分蝕刻通過(guò)將所述硬掩模層蝕刻掉而被預(yù)先暴露的所述電介質(zhì)層，所述硬掩模層通過(guò)蝕 刻所述轉(zhuǎn)移材料下至所述硬掩模層被預(yù)先暴露，其中所述電介質(zhì)層的所述部分蝕刻在電介 質(zhì)層中形成用于至少一個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽。
24.一種三維存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器層，該存儲(chǔ)器層包括多個(gè)存儲(chǔ)器線和通路，通過(guò)金屬鑲嵌工藝采用具有多個(gè)深度的壓印光刻模板形成，其 中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)器線，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于所述通路；以及 多個(gè)存儲(chǔ)器單元，工作地耦合到所述存儲(chǔ)器線。
25.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述壓印光刻模板由水晶和熔融石英中至少之 一形成。
26.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽的多 個(gè)軌。
27.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路的孔的多個(gè)柱形物。
28.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽的多 個(gè)軌，以及對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路的孔的多個(gè)柱形物。
29.權(quán)利要求28所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括設(shè)置在所述軌上的所述柱形物。
30.權(quán)利要求29所述的存儲(chǔ)器層，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物被設(shè)置在每個(gè)鄰 近軌的交替相對(duì)端。
31.權(quán)利要求30所述的存儲(chǔ)器層，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物具有大于所述軌 的單獨(dú)高度的組合高度。
32.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
33.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括對(duì)應(yīng)于通路的孔的多個(gè)柱形物、 對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌、以及對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
34.權(quán)利要求33所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括在每個(gè)鄰近軌的交替相對(duì)端的著 陸臺(tái)。
35.權(quán)利要求34所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括設(shè)置在所述著陸臺(tái)上的所述柱形物。
36.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括多個(gè)柱形物，其中至少一些所述 柱形物包括至少一個(gè)肩部。
37.權(quán)利要求36所述的存儲(chǔ)器層，其中所述模板包括多個(gè)具有肩部的柱形物，該肩部設(shè)置在與對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)器線和所述通路的深度不同的深度。
38.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中通過(guò)壓印所述模板到包括抗蝕劑的所述轉(zhuǎn)移材 料中而形成所述存儲(chǔ)器層。
39.權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器層，其中采用沉積在硬掩模層上的轉(zhuǎn)移材料層，形成所 述存儲(chǔ)器層，所述硬掩模層沉積在電介質(zhì)層上，所述電介質(zhì)層沉積在布線層上。
40.一種采用權(quán)利要求1所述的方法形成的存儲(chǔ)器層。
41.一種壓印光刻掩模，用于制造三維存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器層，該掩模包括形成有特征的半透明材料，該特征用于在金屬鑲嵌工藝中采用的轉(zhuǎn)移材料中做出壓 印，所述掩模具有多個(gè)壓印深度，其中至少一個(gè)壓印深度對(duì)應(yīng)于形成存儲(chǔ)器線的溝槽，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于形成 通路的孔。
42.權(quán)利要求24所述的壓印光刻掩模，其中所述壓印光刻掩模由水晶和熔融石英中至 少之一形成。
43.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽 的多個(gè)軌。
44.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路的孔的多個(gè) 柱形物。
45.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路的孔的多個(gè) 柱形物，以及對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌。
46.權(quán)利要求45所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括設(shè)置在所述軌上的所述柱形物。
47.權(quán)利要求46所述的壓印光刻掩模，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物被設(shè)置在每 個(gè)鄰近軌的交替相對(duì)端。
48.權(quán)利要求47所述的壓印光刻掩模，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物具有大于所 述軌的單獨(dú)高度的組合高度。
49.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
50.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括對(duì)應(yīng)于通路的孔的多個(gè)柱形 物、對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌、以及對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
51.權(quán)利要求50所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括在每個(gè)鄰近軌的交替相對(duì)端 的著陸臺(tái)。
52.權(quán)利要求51所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括設(shè)置在所述著陸臺(tái)上的所述 柱形物。
53.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括多個(gè)柱形物，其中至少一些 所述柱形物包括至少一個(gè)肩部。
54.權(quán)利要求53所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模包括多個(gè)具有肩部的柱形物，該 肩部設(shè)置在與對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)器線和所述通路的深度不同的深度。
55.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中通過(guò)壓印所述掩模到包括抗蝕劑的轉(zhuǎn)移材 料中，所述掩模被采用以同時(shí)形成存儲(chǔ)器層的存儲(chǔ)器線和通路。
56.權(quán)利要求41所述的壓印光刻掩模，其中所述掩模被采用以從沉積在硬掩模層上的轉(zhuǎn) 移材料層來(lái)形成存儲(chǔ)器層，所述硬掩模層沉積在電介質(zhì)層上，所述電介質(zhì)層沉積在布線層上。
57.一種三維存儲(chǔ)器陣列，包括彼此疊置形成且通過(guò)垂直Z通路彼此電性耦合的多個(gè)水平存儲(chǔ)器層，所述Z通路由每 個(gè)存儲(chǔ)器層中對(duì)準(zhǔn)的通路形成，且所述存儲(chǔ)器層包括多個(gè)存儲(chǔ)器線和所述通路，所述存儲(chǔ) 器線和所述Z通路兩者采用壓印光刻掩模同時(shí)形成。
58.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中通過(guò)金屬鑲嵌工藝采用具有多個(gè)深度 的所述壓印光刻掩模形成所述多個(gè)存儲(chǔ)器線和通路，其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)器 線，且其中至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于所述通路。
59.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模由水晶和熔融石英中 至少之一形成。
60.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ) 器線的溝槽的多個(gè)軌。
61.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路 的孔的多個(gè)柱形物。
62.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)通路 的孔的多個(gè)柱形物，以及對(duì)應(yīng)于多個(gè)存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌。
63.權(quán)利要求62所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括設(shè)置在所述軌上 的所述柱形物。
64.權(quán)利要求63所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物被設(shè)置在 每個(gè)鄰近軌的交替相對(duì)端。
65.權(quán)利要求64所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中設(shè)置在所述軌上的所述柱形物具有大于 所述軌的單獨(dú)高度的組合高度。
66.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括對(duì)應(yīng)于接觸襯墊 的多個(gè)著陸臺(tái)。
67.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括對(duì)應(yīng)于通路的孔 的多個(gè)柱形物、對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器線的溝槽的多個(gè)軌、以及對(duì)應(yīng)于接觸襯墊的多個(gè)著陸臺(tái)。
68.權(quán)利要求67所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括在每個(gè)鄰近軌的 交替相對(duì)端的著陸臺(tái)。
69.權(quán)利要求68所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括設(shè)置在所述著陸 臺(tái)上的所述柱形物。
70.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括多個(gè)柱形物，其 中至少一些所述柱形物包括至少一個(gè)肩部。
71.權(quán)利要求70所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述壓印光刻掩模包括多個(gè)具有肩部的 柱形物，該肩部設(shè)置在與對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)器線和所述通路的深度不同的深度。
72.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中通過(guò)將所述壓印光刻掩模壓印到包括抗 蝕劑的轉(zhuǎn)移材料中形成所述存儲(chǔ)器層。
73.權(quán)利要求57所述的三維存儲(chǔ)器陣列，其中采用沉積在硬掩模層上的轉(zhuǎn)移材料層形 成所述存儲(chǔ)器層，所述硬掩模層沉積在電介質(zhì)層上，所述電介質(zhì)層沉積在布線層上。
全文摘要
本發(fā)明提供采用多深度壓印光刻掩模以及金屬鑲嵌工藝來(lái)形成三維存儲(chǔ)器陣列的系統(tǒng)、裝置和方法。描述了用于制造三維存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器層的壓印光刻掩模。該掩模包括形成具有特征的半透明材料，該特征用于在金屬鑲嵌工藝中采用的轉(zhuǎn)移材料中做出壓印，該掩模具有多個(gè)壓印深度。至少一個(gè)壓印深度對(duì)應(yīng)于用于形成存儲(chǔ)器線的溝槽，且至少一個(gè)深度對(duì)應(yīng)于用于形成通路的孔。還公開(kāi)了許多其他方面。
文檔編號(hào)H01L21/8239GK101919046SQ200880123672
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月31日
發(fā)明者羅伊·E·肖伊爾萊恩 申請(qǐng)人:桑迪士克3D有限責(zé)任公司