[发明专利]使用蚀刻掩模堆叠的多掩模处理

说明书

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。该中间掩模通常为玻璃平板，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模传播。

在穿过该中间掩模后，光线接触该光刻胶材料的表面。该光线改变该光刻胶材料的化学成分，这样显影剂可去除该光刻胶材料的一部分。在正光刻胶材料的情况下，暴露区域被去除，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胶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。深紫外(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上的图案化的光刻胶层112形成堆叠100。该光刻胶图案具有临界尺寸(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。

然后可穿过该光刻胶图案蚀刻特征120，如图1B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，该特征116的CD会由于光刻胶的端面化(faceting)、侵蚀或钻蚀而大于光刻胶112的CD。该特征也可能被锥化，其中该特征的CD至少与该光刻胶的CD一样大，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。

为提供具有更小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光刻胶由157nm光线曝光。使用相移中间掩模和其他技术，可形成低于90nmCD的光刻胶图案。这可提供具有低于90nmCD的特征。

较短波长光刻胶的使用会出现使用较长波长的光刻胶之外的额外问题。为了获得接近理论极限的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低性能。

图2A是根据现有技术当这些线条之间的间距太近时，用于生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，如金属层或多晶硅层。在该介电层208上，形成抗反射层(ARL)210，如DARC层。在该ARL 210上形成图案化光刻胶层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。图案化光刻胶层212在该ARL 210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，并且在该图案化线条214b之间的间距内形成有光刻胶剩余物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