使用蚀刻掩模堆叠的多掩模处理的制作方法

专利名称：使用蚀刻掩模堆叠的多掩模处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的形成。
背景技术：
在半导体晶片处理过程中，在该晶片上使用公知的图案化和蚀
刻处理形成该半导体器件的特征。在这些过程中，光刻胶(PR)材 料沉积在该晶片上，然后暴露于由中间掩模过滤的光线。该中间掩 才莫通常为玻璃平^^反，其上图案化有示范性特征几何形状，该几何形 状阻止光线穿过该中间掩才莫传播。
在穿过该中间掩才莫后，光线4妄触该光刻月交材料的表面。该光线 改变该光刻力交材料的化学成分，这样显影剂可去除该光刻胶材料的 一部分。在正光刻月交材料的情况下，暴露区域—皮去除，而在负光刻 胶材料的情况下，没有暴露的区域被去除。其后，蚀刻该晶片以从 不再受到该光刻月交材料保护的区域去除下层材料，并由此在该晶片 中限定所需要的特征。
各代光刻胶是已知的。深紫夕卜(DUV)光刻胶由248nm光线 曝光。为了便于理解，图1A是在基片104上的层108的示意性横 截面视图，其中在待蚀刻的层108上的ARL (抗反射层)110上的 图案化的光刻月交层112形成堆叠100。该光刻月交图案具有临界尺寸 (CD),其可以是最小特征的宽度116。由于依赖于波长的光学性 质，被较长波长光线曝光的光刻胶具有较大的理论最小临界尺寸。
然后可穿过该光刻月交图案蚀刻特4正120，如图IB所示。理想 地，该特征的CD(该特征的宽度)等于光刻胶112中特征的CD 116。 在实践中，该特4i 116的CD会由于光刻月交的端面化(faceting )、 4憂蚀或钻蚀而大于光刻月交112的CD。该特^正也可能一皮锥^匕，其中 该特征的CD至少与该光刻胶的CD —样大，但是其中该特征逐渐 变小而在接近该特征底部具有较小的宽度。这种锥化可提供不可靠 的特征。
为才是供具有更小CD的特征，正寻求使用较短波长形成的特征。 193nm光刻胶由193nm光线曝光。使用相移中间掩模和其他技术， 可使用193nm光刻胶形成90-100nm光刻胶图案。这可提供具有 90-100nmCD的特征。157nm光刻月交由157nm光线曝光。4吏用相移 中间掩模和其他技术，可形成低于90nmCD的光刻胶图案。这可提 供具有4氐于90nmCD的特4正。
额外问题。为了获得4妄近理论极限的CD，该光刻装置应当更加精 密，其要求更贵的光刻设备。目前，193nm和157nm光刻胶可能不 具有与长波长光刻胶一样高的选择性，并且在等离子体蚀刻条件下 更容易变形。
在导电层蚀刻中，如在存储器件的形成中，期望增加器件密度 而同时不降^f氐性能。
产导线的图案化光刻胶的横截面视图。在基片204 (如晶片)上， 可设置阻挡层206。在该阻挡层206上，形成介电层208，如金属 层或多晶石圭层。在该介电层208上，形成抗反射层(ARL) 210, 如DARC层。在该ARL 210上形成图案化光刻月交层212a。在这个 例子中，该图案化光刻胶线214a具有定义为线宽"L"的宽度，如 所示。间距222具有宽度"S",如所示。节距长度"P"定义为线 宽与间距宽度的和，P=L+S,如所示。期望减小该节距长度。
一种减小节距宽度的方法是通过减小间距宽度。图2B是根据 现有技术当线条之间的间距太近时，用于制造导电或介电沟槽线条 的图案化光刻胶层的横截面视图。在基片204 (如晶片)上，可设 置阻挡层206。在该阻挡层206上，可形成导电或介电层208,如 金属层，多晶硅层或介电层。在该层208上，形成抗反射层(ARL) 210,如DARC层。图案^f匕光刻月交层212在该ARL210上形成。在 这个例子中，该图案化光刻胶层212b形成图案化线条214b，并且 在该图案^f匕线条214b之间的间3巨内形成有光刻月交剩余物218。该光 刻胶剩余物218的存在是由提供了过小的在图案化线条214b之间 的间距导致的，因为很难从小的间距中除去剩余物。这会限制可提 供的导线的密度。

发明内容
为了实现前述的以及根据本发明的目的，提供一种用于在基片 上的蚀刻层中形成特征的方法。由至少 一 层形成的蚀刻掩模堆叠形 成在该蚀刻层上。第一掩模在该蚀刻掩模堆叠上形成，其中该第一 掩模限定多个具有宽度的间距。侧壁层形成在该第一掩模上，其中 该侧壁层减小由该第一4奄^漠限定的间距的宽度。第一组特征至少部 分地穿过该侧壁层蚀刻入该蚀刻掩模堆叠，其中该第 一组特征中的 特征具有的宽度小于由该第 一掩模限定的间距的宽度。去除该掩模 和侧壁层。执行额外的特征步骤，包括在该蚀刻掩模堆叠上形成额 外掩模，其中该额外掩模限定多个具有宽度的间距，在该额外掩模 上形成侧壁层，其中该侧壁层减小由该额外掩模所限定的间距的宽 度，穿过该侧壁层将第二特征组至少部分地蚀刻入该蚀刻掩模堆 叠，其中该特征所具有的宽度小于由该额外掩模所限定的间距的宽
度，以及去除该掩模和该侧壁层。穿过该蚀刻掩模堆叠中的第一特 ^正组和第二特4i组爿夺多个特^正蚀刻入该蚀刻层。
在本发明的另 一个表现形式中，提供一种用于在蚀刻层中形成 特征的方法。由至少 一层形成的蚀刻掩模堆叠形成在该蚀刻层上。 第 一掩模形成在该蚀刻掩模堆叠上，其中该第 一掩模限定多个具有 宽度的间距，并且该多个间距具有临界尺寸和节距。侧壁层形成在 该第 一掩才莫上，其中该侧壁层减小由该第一4务才莫所限定的间距的宽 度。^使用第一蚀刻化学成分穿过该侧壁层将第一组特征部分地蚀刻 入该蚀刻掩模堆叠，其中，这些特征具有宽度和临界尺寸，其中该 特征宽度比该第一掩模中的间距的宽度小至少50%,并且这些特征
的临界尺寸比该第一掩模中的间距的临界尺寸小至少50%，并且其
中该蚀刻层没有净皮蚀刻。去除该掩^f莫和侧壁层。#(^亍额外的特征步 骤，包括在该蚀刻掩模堆叠上形成额外掩模，其中该额外掩模限定 多个具有宽度的间距并且其中该多个间距具有临界尺寸和节距，在 该额外掩模上形成侧壁层，其中该侧壁层减小由该额外掩模所限定 的间-巨的宽度，穿过该侧壁层将额外的特4正部分蚀刻入该蚀刻堆叠 掩模，其中该额外的特征具有宽度和临界尺寸，其中该额外特征的
宽度比该额外掩一莫中的间距的宽度小至少50%,以及该额外特征的 临界尺寸比该额外掩模中的间距的临界尺寸小至少50%,并且其中 该特4it和额外的特4i所具有的节距比该第 一掩才莫中的间距的节距 和该额外掩才莫中的间距的节距小至少50%，并且其中该蚀刻层没有 被蚀刻，以及去除该掩模和侧壁层。使用不同于该第一蚀刻化学成 分的第二蚀刻化学成分穿过该蚀刻掩^f莫堆叠的第 一特征组和额外 的特4iM夸多个特4i蚀刻入该蚀刻层。
将在下面的详细描述中结合附图更详细地描述本发明的这些 和其他特征。


在附图中通过例子而不是通过限定来说明本发明，其中相同的
参考标号表示相同的元件，并且其中
图1A-B是根据现有技术，被蚀刻的堆叠的示意性横截面视图2A-B是才艮据现有技术形成的图案化光刻月交层的示意性一黄截 面一见图3是可用在本发明一个实施例中的处理的高层流程图4A-J是根据本发明一个实施例处理的蚀刻层的示意性横截 面视图5是形成第 一特征到该蚀刻掩模步骤中的步骤的更详细的流 程图6是在图案化的光刻胶层上形成侧壁层的流程图7是形成额外特征到蚀刻掩模步骤中的步骤的更详细的流程
图8A-F是根据本发明另一个实施例处理的蚀刻层的示意性横 截面—见图9A-F是根据本发明另一实施例处理的蚀刻层的示意性横截 面视图。
具体实施例方式
现在将参照几个如附图中所示出的优选实施例详细描述本发 明。在下面的描述中，为了提供对本发明彻底地理解而阐述了许多 具体的细节。然而，对本领域的技术人员来说，显然本发明可不使 用这些具体细节中的一些或全部而实现。在其他情况下，为了避免
不必要;也混淆本发明，7>知的工序步-骤和/或结构没有详细描述。
为了使用较旧工艺光刻胶处理来提供具有小临界尺寸(CD ) 的特征，开发出了下一代光刻胶掩模处理，其使用多掩模和蚀刻处 理。
为了便于理解下一代纟奄模处理，图3是处理的高层流程图，该 处理可用于本发明的一个实施例中。在蚀刻层上形成蚀刻纟奄才莫堆叠 (步骤304)。图4A是基片404 (如晶片)的片黄截面一见图，该基片 上i殳有阻挡层406。在该阻挡层406上，形成蚀刻层408,如导电 金属层或多晶硅层或介电层。在该蚀刻层408上，形成蚀刻掩模堆 叠410。该蚀刻掩模堆叠410可以是一层或多层。
然后，第一特征-故形成到该蚀刻掩才莫堆叠内(步骤308 )。图5 是形成该第一特征到该蚀刻掩模步骤中的步骤的更详细的流程图。 在该蚀刻掩才莫堆叠410上形成第一图案化光刻月交层412(步骤504 )。 在这个例子中，该图案化线条414具有定义为线宽"Lp"的宽度， 如图所示。在该光刻胶层中的间距422具有宽度"Sp"，如图所示。 该图案化光刻胶层的节距长度"Pp"定义为该线宽和该间距宽度的 和P『Lp+Sp,如图所示。这些宽度由用于形成该图案化光刻胶层 的光刻纟支术的分辨率确定。期望减小该节距长度。侧壁层形成在该 图案化光刻胶层上以减小CD (步骤508 )。图6是在该图案化光刻 胶层上形成侧壁层以减小CD (步骤508 )的更详细的流程图，其使 用气体调制。在这个实施例中，在该图案化光刻胶层上形成该侧壁
层以减小CD (步骤508 )包括沉积阶段604和形貌成形阶段608。 该沉积阶賴 使用第 一气体化学成分以形成等离子体，其在该图案化 光刻"交层的侧壁上沉积侧壁层。该形貌成形阶l史608 4吏用与该第一 气体化学成分不同的第二气体化学成分形成等离子体，其成形该沉 积的形貌以形成基本上垂直的侧壁。
图4B是该图案化的第一图案化光刻胶层412的示意性横截面 一见图，该光刻月交层412具有沉积在该第一图案化光刻月交层的侧壁上 的侧壁层420。该侧壁层420在该图案化光刻月交层间3巨内形成侧壁 层特征424，其中该侧壁层特征424具有减小的间距CD，其比该第 一图案化光刻胶层的间距CD小。优选地，该沉积的第一图案化光 刻胶层的减小的间距CD比该第一图案化光刻胶层特征的间距CD 小至少50%。还期望该侧壁层具有基本上垂直的侧壁428,如所示 其为高度共形(conformal)的。基本上垂直的侧壁的例子是从底部 到顶部与该特征底部形成的角度在88°到90。之间的侧壁。共形 侧壁具有沉积层，其从该特征底部到顶部的厚度基本上相同。非共 形侧壁会形成端面^f匕或方包化(bread-loafing)构成，其产生非基本 垂直的侧壁。41M匕侧壁(/人端面化构成)或方包化侧壁会增加沉积 层CD并提供不良的蚀刻图案化光刻胶层。优选地，在该侧壁上的 沉积比在该第一图案4匕光刻月交层特4正的底部上的沉积厚。更伊C选 地，在该第 一 图案化光刻力交层特征的底部没有沉积层。
然后第一特征组穿过该侧壁层间距蚀刻入该蚀刻堆叠掩才莫410 (步骤512)。图4C示出被蚀刻入蚀刻堆叠掩模410的第一特征组 432。在这个例子中，被蚀刻入蚀刻掩模堆叠410的第一特征组432 具有CD宽度，其等于该沉积层特征的间距CD。实践中，第一特 4正组432的特4正的CD可稍大于沉积层420特4正的CD。然而，由 于该沉积层特4i的CD明显小于光刻l交412的CD,蚀刻掩才莫堆叠 410中的特^正的CD仍小于光刻力交412的CD。如果该沉积层的CD 仅稍小于该光刻胶的CD，或如果该沉积层被端面化或方包化，那么该蚀刻掩才莫堆叠的CD不小于该光刻月交的CD。另外，端面化或 方包化的沉积层会导致在待蚀刻的层中端面化的或者不规则形状 的特征。还期望使在该光刻胶特征底部上的沉积最小。在这个例子 中，在;f寺蚀刻层408中蚀刻的特征的CD比该光刻月交特;f正的CD小 至少50%。另外，在这个例子中，特征432被部分蚀刻穿过掩模堆 叠410。在其他实施例中，特征432可被完全蚀刻穿过蚀刻掩模堆 叠410。
然后，剥除该图案化光刻胶层和沉积层(步骤516)。这可作为 单一步骤完成或者两个分开的步骤，即分开的沉积层去除步骤和光 刻月交剥除步骤。灰化可用于该剥除过程。图4D显示出在该沉积层 和光刻月交层一皮去除之后的基片400。
形成额外的蚀刻纟务才莫堆叠特征(步骤316 )。图7是形成该额外 特征到该蚀刻掩模步骤中的更详细的流程图。图案化的额外光刻胶 层442在该蚀刻掩才莫堆叠410上形成(步骤704 )。图案化额外光刻 月交层442会具有与该第一图案化光刻月交层相同的节距和CD。侧壁 层形成在该额外的图案4匕光刻月交层上以减小该CD (步專聚708 )。该 侧壁层可^f吏用与形成在该第 一 图案化光刻月交层上的侧壁层相同的 处理来形成。图4F是额外图案化光刻胶层442的示意性横截面视 图，该图案化光刻月交层442具有沉积在额外图案化光刻月交层442的 侧壁上的侧壁层450。侧壁层450在该图案4匕光刻月交层间3巨内形成 侧壁层特征454，其中侧壁层特征454具有减小的间距CD，其小于 该额外图案化光刻月交层的间距CD。优选地，该侧壁层特征的减小 的间距比该第二图案化光刻胶层特征的间距CD小至少50%。还期 望侧壁层450具有基本上垂直的侧壁，如图所示该侧壁层为高度共 形的。基本上垂直的侧壁的例子是^人底部到顶部与该特4正底部形成 角度在88°到90°之间的侧壁。优选地，在该侧壁上的沉积比在 该光刻力交层特4正的底部上的沉积厚。更伊匸选i也，在该光刻力交层特征 的底部上不;冗积层。特征被蚀刻入该蚀刻掩模堆叠(步骤712 )，形成在该第一蚀刻 特征组432之间的第二蚀刻特征组452,如图4G所示。然后剥除 该图案4匕光刻月交层和沉积层(步-骤716)，如图4H所示。完成该额 外蚀刻掩模特征的形成(步骤316 )。
氺企查是否还要形成任何额外特征(步骤320)。在这个例子中， 仅形成两组特征，所以该过程进行至将特征蚀刻入该蚀刻层的步骤 (步骤324 )。通过使用该蚀刻掩模堆叠410作为蚀刻掩模来完成。
然后将蚀刻掩才莫堆叠410用作蚀刻纟务才莫以蚀刻该蚀刻层408, 使用蚀刻堆叠掩模410作为蚀刻掩模(步骤324 ),如图41所示。 优选地，这个处理4吏用的蚀刻化学成分不同于用来在该蚀刻堆叠掩 模中蚀刻特征的蚀刻化学成分。另外，优选地，该蚀刻化学成分关 于蚀刻堆叠掩模410有选择地蚀刻该蚀刻层408。
然后，去除该蚀刻4奄才莫堆叠(步骤328 )，如图4J所示。在一 个实施例中，在该蚀刻层的蚀刻过程中去除该蚀刻掩模堆叠。在另 一个实施例中，该蚀刻掩才莫堆叠在彻底蚀刻该蚀刻层之后在单独的 步骤中去除。该蚀刻层的线宽如所示为Lf。该蚀刻层中特征的间距 宽度如所示为Sf。该特征的节距长度如所示为Pf,其中P产L一Sf。 为了对比，图4A的图案化光刻胶层节距Pp、光刻胶线宽Lp、和光 刻胶间距Sp，在图4J中示出，以与特征节距Pf、特征线宽Lf和特 征间距宽度Sf对比。在这个实施例中，该特征的节距的长度Pf是该 图案化光刻胶层节距的长度Pp的一半，因为特征之间的线宽Lf是 图案化光刻胶层线宽Lp的一半，并且特征间距宽度Sf是该图案化 光刻胶层中间距Sp的一半。因此，通过将节距长度、线宽、和特征 宽度减半，而使用相同的光刻胶光刻处理，这个处理可使用两个掩 才莫步骤以z使蚀刻特4正分辨率加倍。在这个例子中，来自该第一图案 化光刻胶层的第 一蚀刻特征组被蚀刻至与来自该第二图案化光刻 胶层的第二蚀刻特征组相同或大约相同的深度，如图所示。通过提
供交替的从该第一蚀刻掩模堆叠特征蚀刻的特征462和来自该第二 蚀刻掩才莫堆叠特征的特征466,而提供减小的节距。
单层蚀刻^^模堆叠
在本发明的一个实施例中，该蚀刻掩模堆叠是单层。在这个实 施例中，该单层是4元剥除层(strip resistant layer )。该:坑剥除层4尤选 地为无定形碳和祝剥除聚合物中至少一个。更优选地，该抗剥除层 为无定形石友。在该i兌明书和权利要求中，无定形碳定义为不含面素 的聚合物。抗剥除聚合物或其他用于单层蚀刻掩模堆叠的材料应当 与该光刻月交明显不同，乂人而可使用湿或干处理来图案化和剥除该光 刻胶而不去除该单层。在一个实施例中，形成该单层的材料对用来 剥除该光刻胶的氧剥除有4氐抗力。在另一个实施例中，该单层对在 该光刻月交处理中4吏用的含氢气体或液体有4氐^t力。在又一个实施例 中，该单层是硬化的，如通过使用UV辐射，从而该单层抗剥除处 理。在备选方案中，该单层可以是固有地4氐抗所使用的剥除处理并 且不需要^^更化的材^K在这种情况中，对于氢剥除处理，该单层材 料抗含氢等离子体，如H2或NH3，或者对于氧剥除处理，该单层 材料抗含氧等离子体。
多层蚀刻掩模堆叠
在本发明的另一个实施例中，该蚀刻掩模堆叠包括两层。图8A 是蚀刻掩模堆叠的横截面视图，该蚀刻掩模堆叠具有第一层810和 第二层811，并设在基片804上的阻挡层806上的蚀刻层808上。 光刻胶掩模814设在该第二层811上。侧壁层820设在该光刻胶才务 才莫侧壁上以减小CD。第一纟奄才莫特征832使用第一蚀刻化学成分部 分i也蚀刻入第二层811,,人而在这个实施例中，该第一摘r才莫特4正不 到达第一层810，如图所示。 光刻胶掩才莫814和侧壁层820被去除，并且在第二层811上形 成第二光刻胶掩才莫842,如图8B所示。在第二光刻胶掩才莫842上 形成侧壁层850以减小CD。第二纟奄才莫特征852部分地蚀刻入该第 二层811，从而在这个实施例中，该第二掩模特征不到达第一层810， 如图所示。该蚀刻可^f吏用第一蚀刻化学成分，因为第二层811在两 个蚀刻中都被蚀刻。
该光刻"交掩才莫和侧壁层乂人该第二层811上一皮去除，如图8C所 示。第二蚀刻化学成分^f吏用第二层811作为用于蚀刻该蚀刻纟奄;漠堆 叠的第一层810的蚀刻掩^H如图8D所示。由于该蚀刻关于第二 层811有选4奪地蚀刻第一层810,优选地，该第二蚀刻化学成分不 同于该第一蚀刻化学成分。在一个实施例中，该第一层81(H又部分 :故蚀刻穿。在另一个实施例中，该第一层810一皮完全蚀刻穿，如图 所示。
在一个实施例中，去除该第二层。在这个实施例中，在4吏用第 三蚀刻化学成分将该特征蚀刻入蚀刻层808之前，该第二层不会被 去除，如图8E所示。优选地，该第三蚀刻化学成分不同于该第二 蚀刻化学成分，因为蚀刻层808关于该蚀刻掩^f莫堆叠的第一层810 萍皮有选4奪地蚀刻。A/v第一层810和第二层811形成的剩余的蚀刻掩 才莫堆叠随后^皮去除，如图8F所示。在另一个实施例中，该蚀刻掩 才莫堆叠的第二层811在该蚀刻层蚀刻过程中^L去除。在另一个实施 例中，在蚀刻层808的蚀刻过程中，第一层810和第二层811均#皮 去除。
在这个实施例中，第二层811作为剥除保护掩模，其作为在第 一层的光刻胶剥除过程中的保护掩模，该第 一层作为下 一代图案化 掩模。剥除保护掩模811保护下一代图案化掩模810在该光刻胶掩 模的剥除过程中免予损坏。
尽管在某些实施例中，单层剥除保护掩模可提供需要的目的， 但是控制该蚀刻均一性会成为问题。除非该剥除保护掩模的均一性 较好，否则，有可能某些特征会击破该蚀刻掩模堆叠的第一层并且 将其暴露于该剥除处理，这会损伤该第一层。为了避免这个问题，
可使用双层剥除保护掩模。图9A是基片904的横截面视图，基片 904在阻挡层卯6下，阻挡层卯6在蚀刻层908下，蚀刻层908在 蚀刻堆叠掩模下，蚀刻堆叠掩模包括第一层910、第二层911、和 第三层913。光刻月交4奄才莫914已在第三层913上形成。侧壁层920 在光刻胶掩才莫914的侧壁上形成。使用第一蚀刻化学成分的蚀刻处 理用于穿过第三层913蚀刻至第二层911。第二层911用作蚀刻终 止(stop)层，如图9B所示。因此，该第一蚀刻化学成分关于该第 二层有选择地蚀刻该第三层。通过提供蚀刻终止层，该蚀刻掩模堆 叠的第一层910受到保护以免于在该剥除处理期间暴露。在这个例 子中，第三层913作为剥除保护掩模。
去除光刻力交掩才莫914和侧壁层920并且在第三层913上形成第 二光刻月交掩才莫942。在第二光刻胶掩才莫942上形成侧壁层950,如 图9C所示。4吏用第一蚀刻化学成分将第三层913的暴露部分蚀刻 至蚀刻纟冬止层911,以形成第二特4i组952。
去除光刻力交掩才莫942和侧壁层950。与第一蚀刻化学成分不同 的第二化学成分用于关于第三层913有选择地蚀刻第二层911，如 图9D所示。第三蚀刻化学成分用于蚀刻该蚀刻纟奈^t堆叠的第一层 910。在本发明的一个实施例中，该第三蚀刻化学成分与该第二化 学成分相同。在本发明的另一个实施例中，该第三化学成分与该第 二化学成分不同。
第四蚀刻化学成分用来穿过该蚀刻纟奄;漠堆叠的第 一层910将特 ^正蚀刻入该蚀刻层908，如图9E所示。在该优选实施例中，该第四 蚀刻化学成分与该第三蚀刻化学成分不同，以允许该蚀刻层908关
于该第一层910被有选择地蚀刻。然后该蚀刻掩模堆叠被剥除，如
图9F所示。在一个实施例中，该蚀刻4务才莫堆叠的第三层913以及 可能的第二层911在蚀刻该蚀刻层908之前纟皮去除。
在这个三层蚀刻掩模堆叠中，可使用很多的材料组合。在一个 实施例中，剥除保护掩模913是Si02,并且蚀刻终止掩模911是SiC、 Si2N3、 SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti、 TiN中的至少一种，或者是可 关于Si02—皮有选才奪地蚀刻的任何其他材料。在另一个实施例中，剥 除保护掩模913为SiC，并且蚀刻终止揭r模911是Si02、Si2N3、SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一种。在另一个实施例中，剥 除保护掩模913为Si2N3 ，并且蚀刻终止掩模911是Si02、 SiC、 SiOC、 SiON、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一种。在另一个实施例中，剥 除保护掩模913是SiON,并且蚀刻终止掩模911是Si02、 SiC、 SiOC、 Si2N3、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少一种。在另一个实施例 中，剥除保护掩才莫913是SiOC,并且蚀刻终止4奄模911是Si〇2、 SiC、 SiON、 Si2N3、 Ta、 TaN、 Ti和TiN中的至少 一种。在另一个 实施例中，剥除保护掩模913是TiN、 Ta、 TaN和Ti中的至少一种， 并且蚀刻终止掩模911是Si02、 SiC、 SiON和Si2N3中的至少一种。 最优选地，该剥除保护掩模是Si02，因为Si02在光刻胶剥除处理 过程中非常抗损伤。
本发明的其他实施例可使用超过两组蚀刻掩模堆叠特征。例 如，可4吏用三组蚀刻摘4莫堆叠特征，乂人而该特征布图所具有的节距 是每个中间掩模节距的三分之一。在另一个例子中，可使用四组蚀
刻掩模堆叠特征，从而该特征布图所具有的节距是每个中间掩模的 四分之一。这种多掩模处理描述在美国专利申请第11/050， 985号 中，由Jeffrey Marks和Reza Sadjadi于2005年2月3日递交，主题 为 "Reduction of Feature Critical Dimensions Using Multiple Masks"， 其通过引用净皮整体合并于此。如没有蚀刻掩才莫堆叠，不同的光刻月交材料或不同的工具将导致 处理移^立。该蚀刻掩才莫堆叠减小不同光刻月交材津+和不同工具的处理 移位。该多掩才莫处理l吏一层经受多次光刻月交沉积和多次剥除。蚀刻 掩模堆叠减小了可由多次光刻胶沉积和多次剥除导致的对蚀刻层 的损伤。
尽管根据多个优选实施例描述了本发明，但是存在改变、置换 和各种替代等同方式，其落入本发明的范围内。还应当注意，有很 多实现本发明的方法和装置的可选方式。因此，其意p木着所附的冲又 利要求解释为包括落入本发明的主旨和范围内的所有这些变型、置 换和各种替代等同方式。
权利要求
1. 一种用于在基片上的蚀刻层中形成蚀刻特征的方法，包括在所述蚀刻层上形成由至少一层形成的蚀刻掩模堆叠；在所述蚀刻掩模堆叠上形成第一掩模，其中，所述第一掩模限定多个具有宽度的间距；在所述第一掩模上形成侧壁层，其中，所述侧壁层减小由所述第一掩模限定的所述间距的宽度；穿过所述侧壁层将第一特征组至少部分地蚀刻入所述蚀刻掩模堆叠，其中，所述第一特征组中的所述特征具有小于由所述第一掩模限定的所述间距的宽度的宽度；去除所述掩模和侧壁层；执行额外的特征步骤，包括在所述蚀刻掩模堆叠上形成额外掩模，其中，所述额外掩模限定多个具有宽度的间距；在所述额外掩模上形成侧壁层，其中，所述侧壁层减小由所述额外掩模限定的所述间距的宽度；穿过所述侧壁层将第二特征组至少部分地蚀刻入所述蚀刻掩模堆叠，其中，所述特征具有小于由所述额外掩模限定的所述间距的宽度的宽度；以及去除所述掩模和侧壁层；以及穿过所述蚀刻掩模堆叠中的所述第一特征组和所述第二特征组将多个特征蚀刻入所述蚀刻层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻掩模堆叠包括抗 剥除层，所述抗剥除层由比所述第 一掩模和所述第二掩模更抗 剥除的材料制成。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述抗剥除层包括无定形 碳、碳氢化合物、氟代烃、和聚合物材料中的至少一种。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述蚀刻掩模堆叠进一步 包括在所述抗剥除层上的剥除保护层。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述蚀刻掩模堆叠进一步 包括在所述剥除保护层和所述抗剥除层之间的蚀刻终止层。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，进一步包括重复 所述额外的特^正步备聚至少 一次。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在所述第一 掩模上形成侧壁层是至少一个循环，包括沉积阶段，使用第一气体化学成分形成沉积等离子体， 以在所述第一掩才莫的侧壁上形成沉积；以及形貌成形阶段，使用第二气体化学成分在所述第一掩模 的侧壁上成形所述沉积的形貌，其中，所述第一气体化学成分 不同于所述第二气体化学成分；以及其中，所述在所述额外掩模上形成侧壁层是至少一个循 环，包括沉积阶,殳，4吏用第三气体化学成分形成沉积等离子 体，以在所述额外4奄才莫的侧壁上形成;冗积；以及 形貌成形阶^:,使用第四气体化学成分在所述额外掩才莫的侧壁上成形所述沉积的形貌，其中，所述第三气体化学成 分不同于所述第四气体化学成分。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述在所述第一掩模上形 成所述侧壁层被执行至少两个循环，并且所述在所述额外掩模 上形成所述侧壁层一皮寺丸4于至少两个循环。
9. ^f艮据;K利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述形成所 述侧壁层形成基本上垂直的侧壁。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第一掩 模和所述额外掩模是光刻胶掩模，并且其中，所述侧壁层由聚 合物材料构成。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述去除 所述掩一莫和侧壁层包括灰化所述纟奄—莫和侧壁层。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第一 特征组的所述特征的宽度比由所述第 一掩模限定的所述间距 的宽度小至少50%。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，在所述第 一掩才莫中的所述间^巨具有节^巨长度，并且其中，在所述蚀刻层 中形成的所述特征具有比由所述第一4奄4莫限定的所述间距的 节距长度小至少50%的节距长度。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述蚀刻 所述第 一特征—组不蚀刻所述蚀刻层。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的方法，进一步包括去除所述蚀刻掩模堆叠。
16. —种通过冲又利要求1至15中任一项所述的方法形成的半导体 器件。
17. —种用于在蚀刻层中形成特征的方法，包括在所述蚀刻层上形成由至少一层形成的蚀刻4务;漠堆叠；在所述蚀刻掩模堆叠上形成第一掩模，其中，所述第一 掩模限定具有宽度的多个间距，并且其中，所述多个间距具有 临界尺寸和节3巨；在所述第一掩才莫上形成侧壁层，其中，所述側壁层减小 由所述第一掩模限定的所述间距的宽度；<吏用第 一蚀刻化学成分，穿过所述侧壁层将第 一特征组 部分地蚀刻入所述蚀刻掩才莫堆叠，其中，所述特征具有宽度和 临界尺寸，其中，所述特征宽度比所述第一掩模中的所述间距 的宽度小至少50%,并且所述特征的所述临界尺寸比所述第 一掩模中的所述间距的所述临界尺寸小至少50%,并且其中， 所述蚀刻层没有一皮蚀刻；去除所述掩模和侧壁层；寺丸行额外的特征步骤，包括在所述蚀刻纟奄才莫堆叠上形成额外掩模，其中，所述额 外掩模限定多个具有宽度的间距，并且其中，所述多个间 距具有临界尺寸和节距；在所述额外^奄才莫上形成侧壁层，其中，所述侧壁层减 d 、由所述额外掩模限定的所述间距的宽度； 穿过所述侧壁层将额外的特征部分地蚀刻入所述蚀 刻掩模堆叠，其中，所述额外的特征具有宽度和临界尺寸， 其中，所述额外的特征的所述宽度比所述额外掩模中的所 述间距的宽度小至少50%,并且所述额外的特征的所述 临界尺寸比所述额外掩模中的所述间距的临界尺寸小至少50%,并且其中，所述特4正和额外的特4正具有比在所 述第一掩模中的间距的节距和所述额外掩模中的间距的 节距小至少50%的节距，并且其中，所述蚀刻层没有4皮 々虫刻；以及去除所述4奄模和侧壁层；以及-使用不同于所述第一蚀刻化学成分的第二蚀刻化学成 分，穿过所述蚀刻掩^t堆叠的第一特征组和额外的特征将多个 特;f正蚀刻入所述蚀刻层。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述在所述第一掩模上 形成侧壁层包4舌至少两个循环，其中，每个循环包4舌沉积阶^a， ^:用第一气体化学成分形成沉积等离子体， 以在所述第一掩才莫的侧壁层上形成沉积；以及形貌成形阶段，使用第二气体化学成分在所述第一掩模 的侧壁层上成形所述沉积的形貌，其中，所述第一气体化学成 分不同于所述第二气体化学成分；以及其中，所述在所述额外掩模上形成侧壁层包括至少两个 循环，其中每个循环包^r:沉积阶,殳，使用第三气体化学成分形成沉积等离子 体以在所述额外4奄才莫的侧壁层上形成沉积；以及形貌成形阶革殳，4吏用第四气体化学成分在所述额外 掩才莫的侧壁上成形所述沉积的形貌，其中，所述第三气体化学 成分不同于所述第四气体化学成分。
19. 才艮据4又利要求17至18中任一项所述的方法，其中，所述第一掩模是光刻胶掩模，并且其中，所述侧壁层由聚合物材料构成。
20. 根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中，所述蚀刻 掩模堆叠包括抗剥除层，所述抗剥除层由比所述第 一掩模和所 述第二掩模更抗剥除的材料制成，并且进一步包括去除所述蚀 刻掩模堆叠。
全文摘要
提供一种用于在基片上的蚀刻层中形成蚀刻特征的方法。在该蚀刻层上形成蚀刻掩模堆叠。在该蚀刻掩模堆叠上形成第一掩模。在该第一掩模上形成侧壁层，其减小由该第一掩模限定的间距的宽度。穿过该侧壁层将第一特征组蚀刻入该蚀刻掩模堆叠。去除该掩模和该侧壁层。执行额外的特征步骤，包括在该蚀刻掩模堆叠上形成额外掩模，在该额外掩模上形成侧壁层，将第二特征组至少部分蚀刻入该蚀刻掩模堆叠。穿过该蚀刻掩模堆叠中的第一特征组和第二特征组将多个特征蚀刻入该蚀刻层。
文档编号H01L21/461GK101208787SQ200680023375
公开日2008年6月25日 申请日期2006年5月10日 优先权日2005年6月28日
发明者S·M·列扎·萨贾迪 申请人:朗姆研究公司