[发明专利]金属层致能定向自组装半导体布局设计

说明书

技术领域

本发明有关半导体布局设计。本发明特别适用于形成20nm(纳米)技术节点及以下的半导体布局设计、及所产生的器件。

背景技术

现阶段及将来的最先进的集成电路(Integrated Circuit，IC)制造技术要求有能力制造间距低于60nm的特征。不过，现阶段发展的光微影技术工具局限于图案化不小于80nm的单间距。关于IC制造的未来世代微影技术的关键要能低成本部署工具，且允许制程有效率图案化具较小间距的较小特征。已提出用于制造低于60nm的IC的数种解决方案。

一种解决方案为极紫外光(Extreme Ultraviolet，EUV)微影技术，其利用13.5nm波长光源作为使用在20nm技术节点及以下(例如，14nm)。不过，因为EUV微影技术需要稳定与有力的EUV光源，故难以实施。因此，相较目前的标准，晶圆产率非常低。此外，因为所有物质吸收EUV光，故反射透镜(例如，镜子)必须用于设计工具而不是折射透镜。此对于镜子的平坦性增添极度限制性的条件，造成极大的技术性挑战。所有物质对EUV光的吸收在整个供应链也要求高的真空环境与超洁净的制造作业规范，其明显增加成本。

另一解决方案为涉及间隔件或侧壁技术，其是基于目前所采用的光学微影技术，且使用一系列的沉积与蚀刻制程用以在侧部将心轴结构转换成两个分开的结构。因此，该解决方案允许密度加倍，且以两倍分离特征的间距。不过，额外的沉积与蚀刻增加制程的复杂度与制造成本，且仍难以扩及甚至更小的尺寸特征。

另一解决方案为双图案技术（double patterning technology），其涉及多重光学微影技术制程以加倍特征的密度。不过，类似上述第二解决方案，双图案技术增加额外制程步骤的成本，且存在有关屏蔽覆盖议题的挑战。

另一解决方案为定向自组装(DSA)，其使用团联共聚物(BCP，BlockCopolymer)的自组装能力以在分别使用化学功能性或表面形貌(诸如化学磊晶或石墨磊晶)图案化的表面上获得周期性纳米特征。BCP自组装而形成微相（micro-phase）分开结构，其中任一团联共聚物的聚合物链的相对长度决定材料将采用的形貌。随着想要的形貌与方位，透过一些有关BCP微影技术的步骤可使BCP形成的图案转移至衬底(例如，有关半导体器件制作的层)。结构可使用BCP形成，诸如圆柱或晶板，其然后透过反应离子蚀刻以转移至衬底。对于石墨磊晶，中性表面与形貌特征共同控制BCP微域（microdomain）的位置与方位。对于化学磊晶，中性表面与化学针插区域共同控制BCP微域的位置与方位。在铺设BCP至形貌或化学图案化的表面后，热或溶剂退火方法将BCP分成微域。

DSA为基于使用一些与现阶段制造流程兼容的额外处理步骤的目前最先进的193nm浸润式微影技术。每一DSA相关的处理步骤可在一至数分钟内实施，允许产率类似现阶段的193nm微影技术流程。不过，虽然个别制程步骤已显示使用DSA实施技术，但并未显示如何设计DSA结构以打印（print）互补金属氧化半导体(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)标准晶体管胞元的布局、或如何确切地设计布局以致能DSA。

因此，需要有用于允许制造DSA标准胞元设计与所产生的胞元设计的方法。

发明内容

本发明的一方面为一种使用DSA预图案形成标准晶体管布局及标准金属层的方法。

本发明的另一方面为具有由DSA预图案所形成的标准晶体管布局与标准金属层的器件。

本发明的额外方面及其它特征将在以下描述中说明，且部分在熟谙此技者推敲以下内容、或学习本发明的实施可变得更明白。如权利要求书中特别指出可实现及获得本发明的效益。

根据本发明，一些技术效果可部分通过一方法达成，该方法包括：通过DSA形成预图案晶体管布局；在该DSA预图案晶体管布局上面形成金属层，包括：形成多个水平金属线；及形成多个垂直金属段，其与相邻的水平金属线不连续且于该相邻的水平金属线之间；及形成一或多个桥接点，每一个连接该多个水平金属线的一个至该多个垂直金属段的一个，其中所述桥接点的位置决定所产生的晶体管胞元的逻辑功能。