[发明专利]在半导体工艺中形成亚光刻开口的方法

说明书

本发明申请是本发明申请人于2003年9月18日提交的、申请号为03125527.2、发明名称为“在半导体工艺中形成亚光刻开口的方法”的发明申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及与此同一天申请的美国专利申请No._____(代理记录No.2102397-992360)，名称为“在半导体工艺中用于使用薄场氧化物的高压隔离的混合沟槽隔离技术”，作为参考将其引证在此。

技术领域

本申请涉及在半导体工艺中的材料层中形成亚光刻(sublithographic)开口的方法。

背景技术

在半导体工艺的材料层形成光刻开口的方法在本领域是众所周知的。光刻开口是半导体工艺中该工艺所能产生的最小特征尺寸。由此，例如在0.13微米工艺中，工艺可以产生的最小开口或特征尺寸将是0.13微米尺寸的开口，这将成为该工艺的光刻特征。亚光刻开口将具有比该光刻工艺可以产生的最小特征尺寸更小的尺度。由此，在0.13微米工艺中任何具有小于0.13微米尺度的开口将成为0.13微米工艺中的亚光刻开口。

为了解决例如未对准等问题，在光刻工艺中理想的是在半导体结构的某些部分中形成亚光刻开口以产生较小的特征尺寸。在现有技术中，公知的是产生第一材料牺牲层。在其中形成光刻开口的第一牺牲材料层中产生光刻开口。与第一材料不同的第二材料第二层共形地淀积到第一层上。接着各向异性蚀刻第二材料第二层直到达到第一层。这在第一层中的开口中产生了第二材料构成的隔离物。在第一层的开口中的隔离物减小了开口的尺寸，由此产生了亚光刻开口。接着使用沿第二材料隔离物的第一材料的第一层作为掩模层以在其上淀积第一层的层中产生亚光刻开口。参见例如USP6362117。但是，这种工艺需要使用不同材料的两层形成牺牲掩模层。有关在半导体结构中产生亚光刻结构，还可以参见USP6365451；6413802，6429125和6423475。

发明内容

一种在半导体工艺中的第一材料第一层中形成亚光刻开口的方法，包括在第一层上产生光刻开口。光刻开口位于所需的亚光刻开口之上。部分去除光刻开口中的第一材料。在第一层上包括光刻开口上与第一层的轮廓共形地淀积牺牲层。牺牲层也是第一材料的。各向异性蚀刻牺牲层和第一层直到亚光刻开口的所有材料都蚀刻掉以在光刻开口内形成亚光刻开口。

本发明还涉及在半导体工艺中的第一材料第一层中形成亚光刻开口的另一方法。在该方法中，在第一层上淀积第一材料牺牲层。在牺牲层上产生光刻开口。在所需亚光刻开口位置上设置光刻开口。在光刻开口中去除第一材料。接着通过把第一材料转化为第二材料使第一材料横向扩展，由此把光刻开口尺寸减小到亚光刻开口。接着使用第二材料作为掩模蚀刻第一层，以在第一层中形成亚光刻开口。

附图说明

图1a-1g是本发明在半导体工艺中在第一材料第一层中形成亚光刻开口方法的剖面图。

图2a-2f是本发明在半导体工艺中在第一材料第一层中形成亚光刻开口的另一方法的剖面图。

具体实施方式

参照图1a，示出了典型地由单晶硅构成的半导体衬底10的剖面图。衬底10具有多个设置于其中的浅沟槽隔离12。将参照图1a-1g说明形成亚光刻开口的工艺，图1a-1g示出了在衬底10上浮栅的形成。但是，本领域技术人员可以理解本发明不限于形成浮栅。而是，不考虑沟槽隔离12的存在可以用任意材料实施形成亚光刻开口的本发明。

在衬底10的第一表面(顶表面)上形成氧化硅或二氧化硅第一层14(大约50埃)。这可以通过，例如，化学气相淀积或通过把硅热转化为二氧化硅实现。最后，(二)氧化硅(以下使用的(二)氧化硅应指氧化硅和二氧化硅)层14用作栅耦合氧化物。在(二)氧化硅层14上淀积多晶硅或非晶硅第一层16(大约600埃)。这可以通过，例如，等离子体增强淀积方法或通过高温方法实现，其中硅的化合物被还原为硅。以下所使用的多硅(Polysilicon)将指非晶硅和多晶硅。最后，在多硅第一层16上共形地淀积氮化硅层18(大约300埃)。这可以通过，例如，等离子体增强淀积方法或通过高温方法实现，其中使用硅的化合物例如SiH₄、SiH₂Cl₂和其它气体NH₃形成氮化硅层18。前述所有的淀积工艺都是本领域公知的。所得的结构如图1a所示。

接着在如图1a所示的结构上、在氮化硅层18的顶端上淀积多硅第二层20(大约450埃)。所得的结构如图1b所示。通过常规公知技术例如硅的气体化合物的还原可以淀积多硅第二层20。