[发明专利]利用多侧壁图像转移技术在结构中图案化特征的方法

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及复杂半导体装置的制造，尤其涉及利用多侧壁图像转移技术在例如用于形成集成电路装置的材料层或半导体衬底等结构中图案化特征的多种方法。

背景技术

制造例如中央处理单元（CPU）、储存装置、专用集成电路（application specific integrated circuit；ASIC）等先进集成电路需要依据特定的电路布局在特定的芯片面积中形成大量电路组件，其中，场效应晶体管（NMOS及PMOS晶体管）是制造此类集成电路装置中使用的一种重要类型的电路组件。场效应晶体管，无论是NMOS晶体管还是PMOS晶体管，通常包括形成于半导体衬底中由沟道区隔离的掺杂源漏区。栅极绝缘层位于该沟道区上方，导电栅极电极位于该栅极绝缘层上方。通过在该栅极电极施加适当的电压，使该沟道区导电，从而允许电流自源区流向漏区。

为形成此类集成电路装置，需以极细致的顺序或流程执行大量处理操作，例如沉积工艺、蚀刻工艺、加热工艺、掩膜操作等。一般而言，集成电路装置的形成尤其包括形成多个材料层并图案化或移除该些材料层的部分，从而定义理想的结构，例如栅极电极、侧间隙壁(sidewall spacer)等。装置设计人员基本通过缩小晶体管的尺寸或按比例缩小晶体管的各组件的尺寸，例如晶体管的栅极长度，而得以成功改进晶体管装置的电性功能。实际上，当前晶体管的装置尺寸已缩小至难以使用基于193纳米的光刻工具及技术直接图案化此类特征的程度。因此，装置设计人员采用多种技术来图案化极小特征。这样的一种技术通常称作侧壁图像转移技术。

图1A至1E例示现有的侧壁图像转移技术。如图1A所示，在例如半导体衬底的结构10上方形成芯轴(mandrel)12。芯轴12可由多种材料制成，例如非晶硅、多晶硅等。芯轴12的尺寸可依据特定的应用而变化。可利用现有的沉积、光刻及蚀刻工具以及技术沉积并图案化芯轴材料层，从而形成芯轴12。接着，如图1B所示，在芯轴12及结构10上方共形沉积间隙壁材料层14。间隙壁材料层14可由多种材料组成，例如氮化硅、二氧化硅等。如图1C所示，执行非等向性蚀刻工艺，以定义与芯轴12相邻的间隙壁14A。接着，如图1D所示，通过执行选择性蚀刻工艺移除芯轴12，保留间隙壁14A作为后续蚀刻工艺的掩膜，从而在结构10中定义特征18，如图1E所示。

本发明提供利用多侧壁图像转移技术在例如用于形成集成电路装置的材料层或半导体衬底等结构中图案化特征的多种方法。

发明内容

下面提供本发明的简要总结，以提供本发明的一些态样的基本理解。本发明内容并非详尽概述本发明。其并非意图识别本发明的关键或重要组件或划定本发明的范围。其唯一目的在于提供一些简化的概念，作为后面所讨论的更详细说明的前序。

一般而言，本发明提供利用多侧壁图像转移技术在例如用于形成集成电路装置的材料层或半导体衬底等结构中图案化特征的多种方法。在一实施例中，该方法包括：在结构上方形成第一芯轴；形成邻近该第一芯轴的多个第一间隙壁；形成多个第二芯轴，其中，各该第二芯轴邻近该第一间隙壁的其中一第一间隙壁；以及形成多个第二间隙壁，其中，各该第二间隙壁邻近该第二芯轴的其中一第二芯轴。该方法还包括：执行至少一蚀刻工艺，以相对该第一间隙壁及该第二间隙壁选择性移除该第一芯轴及该第二芯轴，从而定义由该第一间隙壁及该第二间隙壁组成的蚀刻掩膜；以及在该结构上通过该蚀刻掩膜执行至少一蚀刻工艺，以在该结构中定义多个特征。

在另一实施例中，该方法包括：在结构上方形成第一芯轴；形成邻近该第一芯轴的多个第一间隙壁，其中，各该第一间隙壁具有第一宽度；以及形成多个第二芯轴，其中，各该第二芯轴邻近该第一间隙壁的其中一第一间隙壁。在该实施例中，该方法还包括：形成多个第二间隙壁，其中，各该第二间隙壁邻近该第二芯轴的其中一第二芯轴，且各该第二间隙壁具有不同于该第一宽度的第二宽度；执行至少一蚀刻工艺，以相对该第一间隙壁及该第二间隙壁选择性移除该第一芯轴及该第二芯轴，从而定义由该第一间隙壁及该第二间隙壁组成的蚀刻掩膜；以及在该结构上通过该蚀刻掩膜执行至少一蚀刻工艺，以在该结构中定义多个特征。

附图说明

结合附图参照下面的说明可理解本发明，该些附图中类似的附图标记代表类似的组件，其中：

图1A至1E例示现有的侧壁图像转移技术；

图2A至2P显示本发明在例如用于形成集成电路装置的材料层中或半导体衬底中图案化特征的多种方法；以及