[发明专利]多间隔图案化方案

说明书

本公开内容提供了利用具有良好轮廓控制和特征转移完整性的多重图案化处理来形成纳米结构。在一个实施方式中，一种用于在基板上形成特征的方法包括：在基板上形成心轴层；在心轴层上共形地形成间隔层，其中间隔层是掺杂的硅材料；和图案化间隔层。在另一实施方式中，一种用于在基板上形成特征的方法包括：在基板上的心轴层上共形地形成间隔层，其中间隔层是掺杂的硅材料；使用第一气体混合物选择性地移除间隔层的一部分；和使用不同于第一气体混合物的第二气体混合物选择性地移除心轴层。

技术领域

本公开内容的示例大体涉及在膜层中形成纳米结构。具体地说，本公开内容的实施方式提供了用于形成具有精确尺寸控制和最小光刻(lithographic)相关误差的小尺寸特征的方法。

背景技术

在集成电路(IC)或芯片的制造中，由芯片设计者创建表示芯片的不同层的图案。由这些图案产生一系列可重复使用的掩模或光掩模，以便在制造工艺期间将每个芯片层的设计转移到半导体基板上。掩模图案生成系统使用精密激光或电子束将芯片的各层的设计成像到相应的掩模上。接着使用掩模，就像照相底片一样，将每一层的电路图案转移到半导体基板上。这些层是使用一系列工艺构建的，并转化为包括每个完整芯片的微型晶体管和电路。因此，掩模中的任何缺陷都可能转移到芯片上，从而可能会对性能产生不利影响。足够严重的缺陷可能会使掩模完全失效。通常，一组15到100个掩模用于构建芯片，并可重复使用。

随着临界尺寸(CD)的缩小，当前的光学光刻正在接近45纳米(nm)技术节点的技术极限。下一代光刻(NGL)有望取代传统的光学光刻方法，例如在32nm及以后的技术节点中。图案化掩模的图像经由高精密度光学系统投射到基板表面上，基板表面涂布有一层光刻胶层。接着，在复杂的化学反应和后续的制造步骤(诸如显影、曝光后烘烤以及湿式或干式蚀刻)之后，在基板表面上形成图案。

多重图案化技术是为光刻技术而开发的用于增强特征密度的技术。用于利用多重图案化技术的简单示例是双重图案化，其中增强传统光刻工艺，以产生两倍于预期数量的特征。两次曝光是使用两个不同的光掩模对同一光刻胶层进行两次单独曝光的序列。此技术常用于同一层中看起来非常不同或具有不兼容的密度或间距的图案。

双重图案化光刻(DPL)是提高分辨率的有效技术。DPL理论上经由间距拆分将分辨率提高了一倍。DPL涉及两个单独的曝光和蚀刻步骤(litho-etch-litho-etch，或称为LELE或L2E2)。DPL特别适用于20nm产生技术，并且是缩小至14nm及以后的技术的有前途的候选解决方案之一。在某些要求特征间距减小到10nm以下的结构中，可能需要更多数量的图案化技术，诸如四重图案化或八重图案化(L4E4或L8E8)来推动尺寸极限。然而，随着用于形成半导体装置的结构的几何形状极限被推向技术极限，在多重图案化处理期间对精确形成的需求变得越来越难以满足。在图案化处理期间发生的不良轮廓控制通常会导致缺陷(诸如在转移的特征上发现的基脚(footing)结构、角部倒圆(corner rounding)、不良的线条完整性或间距尺寸不准确)，因而最终导致装置故障。因此，在多重图案化期间对用于制造小的临界尺寸结构的精确处理控制的需求变得越来越重要。

因此，存在有形成具有精确尺寸控制的纳米结构的需求。

发明内容

本公开内容提供了利用具有良好轮廓控制和特征转移完整性的多重图案化处理来形成纳米结构。在一个实施方式中，一种用于在基板上形成特征的方法包括：在基板上形成心轴层(mandrel layer)；在心轴层上共形地形成间隔层(spacer layer)，其中间隔层是掺杂的硅材料；和图案化所述间隔层。

在另一实施方式中，一种用于在基板上形成特征的方法包括：在基板上的心轴层上共形地形成间隔层，其中间隔层是掺杂的硅材料；使用第一气体混合物选择性地移除间隔层的一部分；和使用不同于第一气体混合物的第二气体混合物选择性地移除心轴层。