用于集成電路設(shè)計(jì)的間隔蝕刻工藝的制作方法
【專利摘要】一種形成目標(biāo)圖案的方法，該方法包括：在襯底上形成第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；在多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，間隔部件具有厚度；去除第一材料層；將間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻襯底；以及去除間隔部件。從而形成具有第一布局和第二布局的目標(biāo)圖案。本發(fā)明還提供了用于集成電路設(shè)計(jì)的間隔蝕刻工藝。
【專利說(shuō)明】用于集成電路設(shè)計(jì)的間隔蝕刻工藝
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年3月15日提交的標(biāo)題為“用于集成電路設(shè)計(jì)的間隔蝕刻工藝(Spacer Etching Process for Integrated Circuit Design) ” 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/791，138號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。本申請(qǐng)也將2013年5月13日提交的標(biāo)題為“制造 FinFET 器件的方法(A Method of Fabricating A FinFET Device) ” 的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/892,945號(hào)的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及用于集成電路設(shè)計(jì)的間隔蝕刻工藝。

【背景技術(shù)】
[0003]半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了指數(shù)式的增長(zhǎng)。IC材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了幾代1C，其中每代都比前一代具有更小且更為復(fù)雜的電路。在IC的發(fā)展過(guò)程中，通常功能密度(即，每個(gè)芯片區(qū)域的互連器件的數(shù)量)增加而幾何尺寸(即，使用制造工藝可以產(chǎn)生的最小部件(或線))減小。通常，這種按比例縮小工藝提供的優(yōu)勢(shì)包括增加生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本。但是這種按比例縮小工藝還增加了處理和制造IC的復(fù)雜性，為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要在IC處理和制造中的類似發(fā)展。
[0004]例如，間隔技術(shù)常用于形成芯軸，芯軸用于諸如鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)器件的器件中。通常，間隔技術(shù)用于在高級(jí)光刻中使曝光圖案加倍。也就是說(shuō)，與第一曝光圖案相比，最終圖案的間距減小至為僅一半。由于受光刻工藝的限制，難以獲得較小的剪切部件。
[0005]并且在一些情況下，期望具有較大的工藝窗口。工藝窗口是指在光刻工藝中仍然可以在光刻膠層中產(chǎn)生期望的部件的聚焦和曝光設(shè)置的范圍。
[0006]因此，需要的是這個(gè)領(lǐng)域的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種形成用于集成電路的目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括:在襯底上形成第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度；去除所述第一材料層；將所述間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻所述襯底；以及去除所述間隔部件；其中，所述目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局。
[0008]根據(jù)上述方法，其中，部分所述多個(gè)第一溝槽與部分所述多個(gè)第二溝槽合并。
[0009]根據(jù)上述方法，其中，形成間隔部件的步驟產(chǎn)生用于所述目標(biāo)圖案的剪切部件，其中，部分溝槽的寬度小于所述間隔部件的厚度的兩倍。
[0010]根據(jù)上述方法，其中，使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成光刻膠層；使用所述第一布局圖案化所述光刻膠層從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中，第二材料不同于第一材料。
[0011]根據(jù)上述方法，其中，使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成光刻膠層；使用所述第一布局圖案化所述光刻膠層從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中，第二材料不同于第一材料；所述第一材料包括氮化硅；所述第二材料層包括底層和中間層；所述底層包括底部抗反射涂覆聚合物材料；以及所述中間層包括含硅聚合物。
[0012]根據(jù)上述方法，其中，使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成光刻膠層；使用所述第一布局圖案化所述光刻膠層從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中，第二材料不同于第一材料；將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層的步驟包括:將所述光刻膠圖案用作蝕刻掩模以蝕刻所述第二材料層，從而暴露所述第一材料層；去除所述光刻膠層；將所述第二材料層用作蝕刻掩模以蝕刻所述第一材料層，從而暴露所述襯底；以及去除所述第二材料層。
[0013]根據(jù)上述方法，其中，使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成第三材料層；在所述第三材料層上方形成光刻膠層；使用所述第二布局圖案化所述光刻膠層，從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中:第二材料不同于第一材料；并且第三材料不同于第二材料。
[0014]根據(jù)上述方法，其中，使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成第三材料層；在所述第三材料層上方形成光刻膠層；使用所述第二布局圖案化所述光刻膠層，從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中:第二材料不同于第一材料；并且第三材料不同于第二材料；所述第一材料包括氮化硅；所述第二材料包括底部抗反射涂覆聚合物材料；以及所述第三材料包括含硅聚合物。
[0015]根據(jù)上述方法，其中，使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝的步驟包括:在所述第一材料層上方形成第二材料層；在所述第二材料層上方形成第三材料層；在所述第三材料層上方形成光刻膠層；使用所述第二布局圖案化所述光刻膠層，從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層；其中:第二材料不同于第一材料；并且第三材料不同于第二材料；將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層的步驟包括:將所述光刻膠圖案用作蝕刻掩模以蝕刻所述第三材料層，從而暴露所述第二材料層；去除所述光刻膠層；將圖案化的所述第三材料層用作蝕刻掩模以蝕刻所述第二材料層，從而暴露所述第一材料層；去除所述第三材料層；將圖案化的所述第二材料層用作蝕刻掩模以蝕刻所述第一材料層，從而暴露所述襯底；以及通過(guò)調(diào)整蝕刻工藝以選擇性地去除所述第二材料而保留所述第一材料，從而去除所述第二材料層。
[0016]根據(jù)上述方法，其中，形成所述間隔部件的步驟包括:在所述第一材料層的上方及所述襯底上沉積間隔材料；以及對(duì)所述間隔材料應(yīng)用各向異性蝕刻工藝。
[0017]根據(jù)上述方法，其中，形成所述間隔部件的步驟包括:在所述第一材料層的上方及所述襯底上沉積間隔材料；以及對(duì)所述間隔材料應(yīng)用各向異性蝕刻工藝；所述間隔材料包括氮化鈦；第一材料包括氮化娃；所述襯底包括位于極低k介電層上方的無(wú)氮抗反射涂層；以及所述無(wú)氮抗反射涂層包括選自由氧化硅、碳氧化硅和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的氧化硅組成的組中的材料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種在襯底上形成目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括:在所述襯底上形成第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度；去除所述第一材料層；在所述襯底上及通過(guò)所述間隔部件限定的開(kāi)口內(nèi)形成第二材料層；以及去除所述間隔部件；其中，所述目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局。
[0019]根據(jù)上述方法，其中，形成第二材料層的步驟包括:通過(guò)旋涂形成所述第二材料層；以及選擇性地回蝕刻所述第二材料層以暴露所述間隔部件。
[0020]根據(jù)上述方法，其中，形成第二材料層的步驟包括:通過(guò)沉積形成所述第二材料層；以及對(duì)所述第二材料層實(shí)施拋光工藝以暴露所述間隔部件。
[0021 ] 根據(jù)上述方法，其中，部分所述多個(gè)第一溝槽與部分所述多個(gè)第二溝槽合并。
[0022]根據(jù)上述方法，其中，形成間隔部件的步驟產(chǎn)生用于所述目標(biāo)圖案的剪切部件，其中，部分溝槽的寬度小于所述間隔部件的厚度的兩倍。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種形成目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括:在襯底上沉積第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一光刻圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二光刻圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；使用包括沉積和蝕刻的工藝在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度；通過(guò)蝕刻工藝去除所述第一材料層；將所述間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻所述襯底；以及使用蝕刻工藝或拋光工藝去除所述間隔部件；其中:所述目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局；所述第一布局包括所述目標(biāo)圖案的第一子集；所述第二布局包括所述目標(biāo)圖案的第二子集和用于所述第一子集的剪切圖案；以及所述剪切圖案對(duì)應(yīng)于部分所述第二布局，其中，所述第二布局的寬度小于所述間隔部件的厚度的兩倍。
[0024]根據(jù)上述方法，其中，部分所述多個(gè)第一溝槽與部分所述多個(gè)第二溝槽合并。
[0025]根據(jù)上述方法，其中:間隔材料包括氮化鈦；第一材料包括氮化硅；所述襯底包括位于層間介電層的上方的無(wú)氮抗反射涂層；以及所述無(wú)氮抗反射涂層使用選自由氧化硅、碳氧化硅和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的氧化硅組成的組中的材料。
[0026]根據(jù)上述方法，其中:間隔材料包括氮化鈦；第一材料包括氮化硅；所述襯底包括位于層間介電層的上方的無(wú)氮抗反射涂層；以及所述無(wú)氮抗反射涂層使用選自由氧化硅、碳氧化硅和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的氧化硅組成的組中的材料；進(jìn)一步包括，使用包括沉積工藝和拋光工藝的工藝在所述襯底的上方形成導(dǎo)線，其中:所述襯底的蝕刻包括蝕刻所述層間介電層，從而在所述層間介電層中形成溝槽；所述沉積工藝包括使用導(dǎo)電材料填充所述層間電介質(zhì)中的所述溝槽；以及所述拋光工藝包括化學(xué)機(jī)械拋光工藝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意增大或減小。
[0028]圖1是用于實(shí)施一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在襯底上形成目標(biāo)圖案的方法的流程圖。
[0029]圖2示出了具有目標(biāo)部件202、204、206、208、210和212的目標(biāo)圖案200。圖2還示出了通過(guò)剪切部件214從目標(biāo)部件206上剪切的目標(biāo)部件208。
[0030]圖3a至圖3c、圖4a至圖4b、圖5a至圖5b根據(jù)實(shí)施例示出了根據(jù)圖1的方法形成目標(biāo)圖案200的操作。
[0031]圖6a至圖6e、圖7a至圖7c、圖8a至圖8c、圖9a至圖9e、圖1Oa至圖10e、圖1la至圖1ig是根據(jù)實(shí)施例的根據(jù)圖1的方法形成器件的頂視圖和截面圖。
[0032]圖12a和圖12b通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例示出了最小剪切部件。

【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明提供了許多不同的實(shí)施例或者實(shí)例，用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。下面描述了部件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅為實(shí)例而不旨在限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，并且其本身不表示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。此外，在隨后的說(shuō)明書(shū)中，在第二工藝之前實(shí)施第一工藝可包括在第一工藝之后立即實(shí)施第二工藝的實(shí)施例，并且還可以包括在第一工藝和第二工藝之間可實(shí)施額外工藝的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，各個(gè)部件可任意地以不同的比例繪制。此外，在隨后的說(shuō)明書(shū)中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括形成的第一部件與第二部件直接接觸的實(shí)施例，并且也可以包括額外的部件可形成在第一部件和第二部件之間，從而使得第一部件和第二部件可不直接接觸的實(shí)施例。
[0034]而且，為了便于描述，在此可使用諸如“之下”、“下面”、“下”、“之上”、以及“上”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括在使用或操作中的器件的不同的方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)圖中的器件，則描述為在其他元件或部件“下”或“之下”的元件將被定位為在其他元件或部件“之上”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下面”可包括在之上和在之下的方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間相對(duì)描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。
[0035]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了用于形成目標(biāo)圖案的方法100的流程圖?？梢栽诜椒?00之前、之中和之后提供額外操作，并且對(duì)于方法的其他實(shí)施例，可替換、省略或者移動(dòng)所描述的一些操作。方法100為實(shí)例，并且除了權(quán)利要求中的明確表述之外，方法100不旨在限制本發(fā)明。下面將進(jìn)一步描述方法100。
[0036]圖2是示出了包括多個(gè)目標(biāo)部件202、204、206、208、210、212和剪切部件214的實(shí)例目標(biāo)圖案200的示意圖。目標(biāo)部件可為例如金屬線。正如下面討論的，將參照本發(fā)明的其他附圖進(jìn)一步描述該目標(biāo)圖案200。
[0037]參照?qǐng)D1和圖3a，方法100開(kāi)始于操作102，提供襯底218。襯底218包括一層或多層材料層。在實(shí)施例中，襯底包括半導(dǎo)體層、焊盤氧化物層以及氮化硅(SiN)層。在實(shí)施例中，襯底包括介電層、諸如極低k介電(ELK)層的層間介電層以及諸如無(wú)氮抗反射涂覆(NFARC)層的抗反射層。在一個(gè)實(shí)例中，NFARC層所使用的材料諸如氧化硅、碳氧化硅或等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的氧化硅。
[0038]方法100進(jìn)行至操作104，在襯底218上形成硬掩模層220。硬掩模層220可包括一層或多層材料層，并且通過(guò)諸如沉積的步驟來(lái)形成硬掩模層220。在實(shí)施例中，硬掩模層220可包括通過(guò)熱氧化形成的氧化硅。在實(shí)施例中，硬掩模層220可包括通過(guò)化學(xué)汽相沉積(CVD)形成的SiN。例如，可使用包括六氯乙硅烷(HCD或Si2Cl6)、二氯甲硅烷(DCS或SiH2Cl2)、雙叔丁胺基氨基硅烷(BTBAS或C8H22N2Si)以及乙硅烷(DS或Si2H6)的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)CVD來(lái)形成硬掩模層220。
[0039]參照?qǐng)D1和圖3b,方法100進(jìn)行至操作106,使用第一布局對(duì)硬掩模層220執(zhí)行第一圖案化工藝，從而如圖3b中所示的在硬掩模層220中形成多個(gè)第一溝槽222a、222b、222c以及222d。第一圖案化工藝包括光刻工藝和蝕刻工藝。在實(shí)施例中，使用光刻工藝將通過(guò)第一布局圖案化的光刻膠層形成在硬掩模層220上，舉例來(lái)說(shuō)，該光刻工藝是諸如光刻膠涂布、軟烘烤、曝光、曝光后烘烤(PEB)、顯影以及硬烘烤。然后，穿過(guò)圖案化的光刻膠層的開(kāi)口蝕刻硬掩模層220，通過(guò)蝕刻工藝在硬掩模層220中形成多個(gè)溝槽222a、222b、222c以及222d。然后，使用諸如濕剝離或等離子體灰化的合適工藝去除圖案化的光刻膠層。在一個(gè)實(shí)例中，蝕刻工藝包括應(yīng)用干(或等離子體)蝕刻以去除圖案化的光刻膠層的開(kāi)口內(nèi)的硬掩模層220。
[0040]參照?qǐng)D1和圖3c，方法100進(jìn)行至操作108，使用第二布局對(duì)硬掩模層220執(zhí)行第二圖案化工藝，從而如圖3c中所示的在硬掩模層220中形成多個(gè)第二溝槽224a、224b、224c和 224d。
[0041]在實(shí)施例中，第二圖案化工藝開(kāi)始于使用與硬掩模層220不同的一種或多種材料在硬掩模層220的上方形成材料層。例如，當(dāng)硬掩模層220使用氧化硅或氮化硅時(shí)，材料層可使用底部抗反射涂層(BARC)或者旋涂玻璃(SOG)。第二圖案化工藝進(jìn)一步包括光刻工藝以及蝕刻工藝，從而在硬掩模層220中形成多個(gè)第二溝槽。在實(shí)施例中，使用光刻工藝將通過(guò)第二布局圖案化的光刻膠層形成在材料層上。然后，穿過(guò)圖案化的光刻膠層的開(kāi)口蝕刻材料層和硬掩模層220，通過(guò)蝕刻工藝在硬掩模層220中形成多個(gè)溝槽。然后，使用諸如濕剝離或等離子體灰化的合適工藝去除圖案化的光刻膠層。此后，使用合適的工藝去除材料層，諸如調(diào)整蝕刻工藝以選擇性地去除材料層而保留硬掩模層220。
[0042]至此，通過(guò)執(zhí)行方法100的操作106和108，第一多芯軸溝槽和第二多芯軸溝槽均形成在硬掩模層220上，并且可以合并部分第一多芯軸溝槽和部分第二多芯軸溝槽。
[0043]圖4a示出了硬掩模層220中的合并的芯軸溝槽，包括芯軸溝槽226a、222b、226c和224d。通過(guò)合并在方法100的操作106中形成的芯軸溝槽222a和在方法100的操作108中形成的芯軸溝槽224a形成芯軸溝槽226a。通過(guò)合并在方法100的操作106中形成的芯軸溝槽222c和222d以及在方法100的操作108中形成的芯軸溝槽224b和224c形成芯軸溝槽226c。
[0044]參照?qǐng)D1和圖4b，在硬掩模層中形成合并的芯軸溝槽之后，方法100進(jìn)行至操作110，如圖4b所示，在合并的芯軸溝槽內(nèi)或其側(cè)壁上形成間隔部件，諸如間隔部件228a、228b、228c、228d和228e。間隔部件具有厚度。間隔部件包括與硬掩模層220不同的一種或多種材料，諸如氮化鈦(TiN)。額外地或者可選地，間隔部件可包括諸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的介電材料。可通過(guò)包括沉積工藝和蝕刻工藝的各種工藝形成間隔部件。例如，沉積工藝包括CVD工藝或物理汽相沉積(PVD)工藝。例如，蝕刻工藝包括諸如等離子體蝕刻的各向異性蝕刻。其中芯軸溝槽的寬度等于或小于間隔部件的厚度的兩倍，間隔部件在芯軸溝槽內(nèi)合并。例如，參照?qǐng)D4b，在虛線框230內(nèi)，間隔部件228c和228e適當(dāng)?shù)卦谛据S溝槽內(nèi)合并。
[0045]方法100進(jìn)行至操作112，通過(guò)合適的工藝去除硬掩模層220，諸如調(diào)整蝕刻工藝以選擇性地去除硬掩模層而保留間隔部件。
[0046]參照?qǐng)D1和圖5a，方法100進(jìn)行至操作114，如圖5a所示，在襯底上以及在由間隔部件228a-228e限定的開(kāi)口內(nèi)形成材料層240。在實(shí)施例中，材料層沉積在間隔部件上方，然后通過(guò)諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或回蝕刻的步驟部分地去除該材料層，從而露出間隔部件的頂面。在實(shí)施例中，材料層使用底部抗反射涂層(BARC)或旋涂玻璃(SOG)。
[0047]方法100進(jìn)行至操作116，通過(guò)合適的工藝去除間隔部件，諸如調(diào)整蝕刻工藝以選擇性地去除間隔部件而保留材料層240。其中合并的溝槽的寬度等于或小于間隔部件的厚度的兩倍，在去除間隔部件之后形成剪切部件。圖5b示出了間隔部件228a-228e的去除，在具有剪切部件214的襯底上保留期望的圖案。
[0048]圖6a至圖1lg示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的用于在具有剪切部件的情況下的光刻間隔工藝的工藝流程。在圖6a至圖1lg的每個(gè)圖中，標(biāo)注為“a”的圖(例如，圖6a)包括虛線，其用于限定標(biāo)注為“b” “c”等圖的截面圖。
[0049]參照?qǐng)D6a至圖6e,第一布局形成于硬掩模層308中以作為芯軸溝槽。在本實(shí)施例中，襯底包括介電層302，層間介電(ILD)層304以及無(wú)氮抗反射涂覆(NFARC)層306。硬掩模層308形成在NFARC層306上。形成用于圖案化硬掩模層308的第一底部材料層310、第一中間材料層312以及第一光刻膠層314。在實(shí)施例中，ILD層304包括極低k介電(ELK)材料，NFARC層306包括的材料諸如氧化硅、碳氧化硅或等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積的氧化硅，硬掩模層308包括氮化硅，底部材料包括底部抗反射涂布聚合物材料，以及中間材料包括含硅聚合物。
[0050]圖6b、圖6c示出了具有根據(jù)作為芯軸溝槽的第一布局圖案化的光刻膠層314的器件。圖6d、圖6e示出了在穿過(guò)圖案化的光刻膠層314的開(kāi)口執(zhí)行蝕刻以及去除層314、312和310之后，在硬掩模層308中形成多個(gè)第一溝槽的器件。
[0051]參照?qǐng)D7a至圖7c，第二底部材料層320沉積在硬掩模層308的上方，第二中間材料層322沉積在第二底部材料層320的上方，并且根據(jù)作為芯軸溝槽的第二布局圖案化第二光刻膠層324。穿過(guò)圖案化的光刻膠層324的開(kāi)口蝕刻層322、320以及308，從而在硬掩模層308中形成多個(gè)第二溝槽。
[0052]圖8a至圖8c示出了在穿過(guò)圖7b和圖7c中的圖案化的光刻膠層324的開(kāi)口蝕刻層322、320和308以及去除層324、322和320之后的硬掩模層308中的第一多芯軸溝槽和第二多芯軸溝槽的合并。
[0053]圖9a至圖9e示出了形成在合并的芯軸溝槽內(nèi)或者其側(cè)壁上的間隔部件。圖％、圖9c示出了沉積在硬掩模層308上方以及NFARC層306上的間隔件材料330。在一個(gè)實(shí)例中，間隔件材料包括氮化鈦。圖9d、圖9e示出了遠(yuǎn)離芯軸側(cè)壁的水平表面處的間隔件材料330的去除(諸如通過(guò)各向異性蝕刻工藝)，從而在芯軸溝槽的側(cè)壁上形成間隔部件。
[0054]圖1Oa至圖1Oe示出了硬掩模層308以及部分NFARC層306和部分ILD層304的去除，其中，將圖9a至圖9e中形成的間隔部件用作掩模。這可通過(guò)諸如各向異性蝕刻工藝的合適工藝完成。
[0055]圖1la至圖1lg示出了形成在介電層302上的ILD層304中的期望的最終圖案。圖lib、圖1lc示出了間隔部件330以及NFARC層306的去除，僅在介電層302上保留圖案化的ILD層304。這可通過(guò)對(duì)間隔材料和NFARC材料具有選擇性的一個(gè)或兩個(gè)蝕刻工藝來(lái)完成。圖lid、圖lie示出了沉積在圖案化的ILD層304的上方的材料340。例如，材料340可為用于形成金屬線的銅、鎢或者硅化物。圖Hf、圖Hg示出了沉積材料340的平坦化以形成最終器件。這可通過(guò)蝕刻或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來(lái)完成。
[0056]因此，本發(fā)明提供了一種形成目標(biāo)圖案或器件的方法，包括:執(zhí)行第一和第二光刻工藝以在硬掩模層中形成芯軸溝槽，然后實(shí)施間隔和蝕刻工藝。
[0057]雖然不旨在限制，但本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)為第二布局不僅可用作目標(biāo)圖案的主要部件或剪切部件，而且在適當(dāng)?shù)墓に嚪桨钢蟮诙季挚赏瑫r(shí)用作目標(biāo)圖案的主要部件和剪切部件。也就是說(shuō)，第二布局可用作新的芯軸、第一布局的合并部分或者用于第一布局的剪切部件，以便實(shí)現(xiàn)所期望的用于光刻曝光的密度均一性。所期望的圖案密度的均一性改進(jìn)了光刻工藝窗口。因此，本發(fā)明對(duì)于形成較小的剪切部件是光刻友好的。此夕卜，在執(zhí)行方法100時(shí)，第二布局可在第一布局之前或之后使用以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。可將新工藝稱為L(zhǎng)LSE (光刻、間隔、蝕刻)。這種LLSE工藝具有傳統(tǒng)的LELE工藝的優(yōu)勢(shì)，并且其具有制造較小剪切部件的能力。
[0058]圖12a、圖12b示出了本發(fā)明獲得的在LELE工藝的基礎(chǔ)上的一個(gè)改進(jìn)。為了簡(jiǎn)化的目的，將在X方向上的部件的尺寸稱為部件的寬度，并且將在Y方向上的部件的尺寸稱為部件的長(zhǎng)度。
[0059]現(xiàn)參照?qǐng)D12a，在LELE工藝中，通過(guò)剪切部件254將間隔件256內(nèi)的芯軸線剪切為兩個(gè)芯軸線250和252。芯軸線250的一端和芯軸線252的一端之間的距離255稱為端對(duì)端(EtE)部件，其由剪切部件254的長(zhǎng)度限制。由于剪切部件254的寬度受限于間隔件256的寬度，因此剪切部件254的最小長(zhǎng)度受光刻工藝的限制。
[0060]現(xiàn)參照?qǐng)D12b，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在第二光刻工藝中形成作為溝槽的剪切部件264，剪切部件264位于第一光刻工藝中形成的兩個(gè)芯軸溝槽266和268的上方。目標(biāo)部件262的一端和目標(biāo)部件260的一端之間的距離265稱為端對(duì)端(EtE)部件，其由剪切部件264的長(zhǎng)度限制。將剪切部件264的寬度限制在兩個(gè)芯軸溝槽266和268內(nèi)。由于芯軸溝槽266和268的寬度基本上大于圖12a的間隔件256的寬度，因此剪切部件264的寬度可基本上大于圖12a的剪切部件254的寬度。因此，對(duì)于相同的光刻工藝而言，剪切部件264的長(zhǎng)度可基本上小于剪切部件254的長(zhǎng)度。因此，通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了較小的EtE部件。
[0061]因此，本發(fā)明提供了形成目標(biāo)圖案的方法的實(shí)施例。該方法包括在襯底上形成第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；在多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，間隔部件具有厚度；去除第一材料層；將間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻襯底；以及此后去除間隔部件。從而形成具有第一布局和第二布局的目標(biāo)圖案。
[0062]本發(fā)明還提供了在襯底上形成目標(biāo)圖案的方法的另一實(shí)施例。該方法包括在襯底上形成第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；在多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，間隔部件具有厚度；去除第一材料層；在襯底上和由間隔部件限定的開(kāi)口內(nèi)形成第二材料層；以及去除間隔部件。從而形成具有第一布局和第二布局的目標(biāo)圖案。
[0063]本發(fā)明提供了形成目標(biāo)圖案的方法的又一實(shí)施例。該方法包括:在襯底上沉積第一材料層；使用第一布局實(shí)施第一光刻圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二光刻圖案化工藝以在第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；使用包括沉積和蝕刻的工藝在多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，間隔部件具有厚度；通過(guò)蝕刻工藝去除第一材料層；將間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻襯底；以及此后使用蝕刻工藝和拋光工藝的中的一個(gè)去除間隔部件。從而形成具有第一布局和第二布局的目標(biāo)圖案；第一布局包括目標(biāo)圖案的第一子集；第二布局包括目標(biāo)圖案的第二子集以及用于第一子集的剪切圖案；并且剪切圖案對(duì)應(yīng)于第二布局的一部分，其中，第二布局的寬度小于間隔部件的厚度的兩倍。
[0064]上文概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或更改用于達(dá)到與本文所介紹的實(shí)施例具有相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這樣的等同構(gòu)造不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以作出各種變化、替換以及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種形成用于集成電路的目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括: 在襯底上形成第一材料層； 使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽； 使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽； 在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度； 去除所述第一材料層； 將所述間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻所述襯底；以及 去除所述間隔部件； 其中，所述目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，部分所述多個(gè)第一溝槽與部分所述多個(gè)第二溝槽合并。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成間隔部件的步驟產(chǎn)生用于所述目標(biāo)圖案的剪切部件，其中，部分溝槽的寬度小于所述間隔部件的厚度的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝的步驟包括: 在所述第一材料層上方形成第二材料層； 在所述第二材料層上方形成光刻膠層； 使用所述第一布局圖案化所述光刻膠層從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及 將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層； 其中，第二材料不同于第一材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中: 所述第一材料包括氮化硅； 所述第二材料層包括底層和中間層； 所述底層包括底部抗反射涂覆聚合物材料；以及 所述中間層包括含硅聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層的步驟包括: 將所述光刻膠圖案用作蝕刻掩模以蝕刻所述第二材料層，從而暴露所述第一材料層； 去除所述光刻膠層； 將所述第二材料層用作蝕刻掩模以蝕刻所述第一材料層，從而暴露所述襯底；以及 去除所述第二材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝的步驟包括: 在所述第一材料層上方形成第二材料層； 在所述第二材料層上方形成第三材料層； 在所述第三材料層上方形成光刻膠層； 使用所述第二布局圖案化所述光刻膠層，從而產(chǎn)生光刻膠圖案；以及 將所述光刻膠圖案轉(zhuǎn)印至所述第一材料層； 其中: 第二材料不同于第一材料；并且第三材料不同于第二材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中: 所述第一材料包括氮化硅； 所述第二材料包括底部抗反射涂覆聚合物材料；以及 所述第三材料包括含硅聚合物。
9.一種在襯底上形成目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括: 在所述襯底上形成第一材料層； 使用第一布局實(shí)施第一圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽； 使用第二布局實(shí)施第二圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽； 在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度； 去除所述第一材料層； 在所述襯底上及通過(guò)所述間隔部件限定的開(kāi)口內(nèi)形成第二材料層；以及 去除所述間隔部件； 其中，所述 目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局。
10.一種形成目標(biāo)圖案的方法，所述方法包括: 在襯底上沉積第一材料層； 使用第一布局實(shí)施第一光刻圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第一溝槽；使用第二布局實(shí)施第二光刻圖案化工藝以在所述第一材料層中形成多個(gè)第二溝槽；使用包括沉積和蝕刻的工藝在所述多個(gè)第一溝槽和所述多個(gè)第二溝槽的側(cè)壁上均形成間隔部件，所述間隔部件具有厚度； 通過(guò)蝕刻工藝去除所述第一材料層； 將所述間隔部件用作蝕刻掩模以蝕刻所述襯底；以及 使用蝕刻工藝或拋光工藝去除所述間隔部件； 其中: 所述目標(biāo)圖案形成為具有所述第一布局和所述第二布局； 所述第一布局包括所述目標(biāo)圖案的第一子集； 所述第二布局包括所述目標(biāo)圖案的第二子集和用于所述第一子集的剪切圖案；以及所述剪切圖案對(duì)應(yīng)于部分所述第二布局，其中，所述第二布局的寬度小于所述間隔部件的厚度的兩倍。
【文檔編號(hào)】H01L21/3105GK104051257SQ201410056283
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】劉如淦, 張世明, 謝艮軒, 謝銘峰, 賴志明, 高蔡勝, 李佳穎, 謝志宏, 李忠儒, 蔡政勛, 包天一, 眭曉林 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司