[发明专利]利用保护层的原位形成的新颖蚀刻工艺

说明书

在公开的方法中，在微结构上形成掩模。该掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案。执行第一蚀刻工艺以根据掩模中形成的第一和第二图案来蚀刻微结构。第一蚀刻工艺分别将掩模的第一和第二图案转移到微结构的第一和第二区域中。接下来在掩模的定位于微结构的第一区域之上的第一图案之上形成保护层。在形成保护层时，执行第二蚀刻工艺以蚀刻微结构并将掩模的第二图案进一步转移到微结构的第二区域中。该方法还包括从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。

背景技术

集成电路中广泛使用了诸如NAND存储器的半导体存储器。半导体存储器可以充当集成电路中的数据存储部件。随着半导体存储器的临界尺寸缩小到常见存储单元技术的极限，设计者已经在寻找用于将存储单元的多个平面堆叠以实现更大存储容量并实现更低的每比特成本的技术。

3D-NAND存储器件是将存储单元的多个平面堆叠以实现更大存储容量并实现更低的每比特成本的示例性器件。随着3D-NAND技术朝向高密度和高容量迁移，尤其从64L到128L架构迁移，器件的数量、以及用于制造器件的掩模层的数量已经显著增加。掩模层中的每个可能表示增加的制造成本和增加的制造时间。此外，增加的掩模层带来了工艺复杂性，尤其是在干法蚀刻工艺和光刻工艺中。

发明内容

发明性概念涉及新颖蚀刻工艺。在相关蚀刻工艺中，难以经由单一掩模层形成具有不同尺寸的图案。例如，为了在微结构中形成第一和第二图案，其中第一图案具有比第二图案更小的临界尺寸和/或更小的深度，通常需要第一掩模层来形成第一图案，并且需要第二掩模层来形成第二图案。在公开的蚀刻工艺中，微结构的第一和第二图案是经由单一掩模层形成的。根据本公开，第一图案可以由蚀刻工艺形成，并且然后由原位形成的保护(或聚合)层保护。蚀刻工艺接下来完成微结构中的第二图案的形成。之后去除保护层和掩模层。本公开提供了一种新颖蚀刻工艺，其通过在单个掩模层中形成具有不同尺寸的图案而具有低成本和更低工艺复杂度。

根据本公开的一方面，提供了一种用于处理晶片的方法。在公开的方法中，在微结构上形成掩模。掩模包括定位于所述微结构的第一区域之上的第一图案以及定位于所述微结构的第二区域之上的第二图案。执行第一蚀刻工艺以根据掩模中形成的第一和第二图案来蚀刻微结构。第一蚀刻工艺分别将掩模的第一和第二图案转移到微结构的第一和第二区域中。接下来在掩模的定位于微结构的第一区域之上的第一图案之上形成保护层。在形成保护层时，执行第二蚀刻工艺。第二蚀刻工艺蚀刻微结构并将掩模的第二图案进一步转移到微结构的第二区域中。该方法还包括从所述微结构去除所述掩模和所述保护层。

在一些实施例中，微结构上形成的掩模包括具有第一临界尺寸的第一图案。该掩模还包括在第二区域之上、具有第二临界尺寸的掩模的第二图案。在示例中，第一临界尺寸小于第二临界尺寸。

在公开的蚀刻工艺中，微结构的第一区域在所述第二蚀刻工艺期间受到所述保护层的保护。

在一些实施例中，微结构的第一区域包括定位于电介质层中的多个顶部沟道触点。在公开的蚀刻工艺中，第一蚀刻工艺将掩模的第一图案转移到微结构的第一区域中以暴露所述多个顶部沟道触点，并在所述电介质层中形成多个沟道触点开口。

在实施例中，形成保护层以填充多个沟道触点开口并覆盖掩模的第一图案的顶表面。由包括碳元素、氢元素或氟元素的处理气体形成保护层。可以通过改变处理气体中碳和氢的比例来调节保护层的密度、厚度和组分。

在一些实施例中，微结构的第二区域包括多个字线。在公开的蚀刻工艺中，第二蚀刻工艺蚀刻所述微结构，以将所述掩模的第二图案进一步转移到所述微结构中，以暴露多个字线。

在实施例中，第一和第二蚀刻工艺和保护层的形成是在同一处理室中执行的。在又一实施例中，第一和第二蚀刻工艺是在第一处理室中执行的，并且保护层形成于第二处理室中。