[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体器件的制造方法。

背景技术

半导体器件用于各种电子应用，例如个人计算机、手机、数码相机以及其它电子器件。通常通过在半导体衬底上方顺序沉积绝缘或介电层、导电层和半导电材料层并使用光刻图案化各种材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。

一些半导体器件的上部材料层包括其中形成导线和通孔的金属化层。导线和通孔为形成在半导体衬底上或上方的集成电路提供互连。金属化层包括通常在后段制程(BEOL)工艺中形成的多层互连。

半导体行业通过不断减小最小部件尺寸来提高各种电子部件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器、导线、通孔等)的集成密度，这允许更多的部件集成到给定面积中。随着部件尺寸的减小，半导体器件的制造工艺变得更具有挑战性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在工件之上形成材料层，工件包括第一部分、第二部分以及设置在第一部分和第二部分之间的硬掩模；图案化材料层；在图案化材料层的侧壁上形成第一间隔件；去除图案化材料层；将第一间隔件用作蚀刻掩模来图案化工件的第二部分；去除第一间隔件；在工件的图案化第二部分的侧壁上形成第二间隔件；去除工件的图案化第二部分；将第二间隔件用作蚀刻掩模来图案化工件的所述硬掩模；以及将硬掩模用作蚀刻掩模来图案化工件的所述第一部分。

优选地，形成材料层包括形成光刻胶层。

优选地，形成第一间隔件包括使用[C(n)H(2n+2)+N2]等离子体或C(n)H(2n+2)等离子体形成第一间隔件。

优选地，形成第二间隔件包括使用[C(n)H(2n+2)+N2]等离子体或C(n)H(2n+2)等离子体形成第二间隔件。

优选地，图案化工件的第一部分包括图案化绝缘材料层。

优选地，该方法还包括：在绝缘材料层之上形成导电材料。

优选地，形成导电材料包括在绝缘材料层中形成多条导线。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底之上形成第一材料层；在第一材料层之上形成硬掩模；在硬掩模之上形成第二材料层；在第二材料层之上形成光刻胶层；图案化光刻胶层；在图案化光刻胶层的侧壁上形成第一间隔件；去除图案化光刻胶层；将第一间隔件用作蚀刻掩模来图案化第二材料层；去除第一间隔件；在图案化第二材料层的侧壁上形成第二间隔件；去除图案化第二材料层；将第二间隔件用作蚀刻掩模来图案化硬掩模；去除第二间隔件；以及将硬掩模用作蚀刻掩模来图案化第一材料层。

优选地，形成第一材料层包括形成介电常数小于二氧化硅的介电常数的低k介电材料。

优选地，形成硬掩模包括形成氧化物材料或金属。

优选地，形成第一间隔件或形成第二间隔件包括形成含氮氢化非晶碳(a-C:H:N)膜或富碳膜。

优选地，图案化光刻胶层包括图案化半导体器件的最小部件尺寸。

优选地，形成第一间隔件包括形成具有约为半导体器件的最小部件尺寸的1/2的宽度的第一间隔件。

优选地，形成第二间隔件包括形成具有约为半导体器件的最小部件尺寸的1/4的宽度的第二间隔件。

根据本发明的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底之上形成第一材料层；在第一材料层之上形成硬掩模；在硬掩模之上形成第二材料层；在第二材料层之上形成光刻胶层；图案化光刻胶层；在图案化光刻胶层之上形成第一间隔件材料；蚀刻第一间隔件材料以从光刻胶层的顶面和第二材料层的顶面去除第一间隔件材料，留下位于图案化光刻胶层的侧壁上的第一间隔件；去除图案化光刻胶层；将第一间隔件用作蚀刻掩模来图案化第二材料层；去除第一间隔件；在图案化第二材料层之上形成第二间隔件材料；蚀刻第二间隔件材料层以从第二材料层的顶面和硬掩模的顶面去除第二间隔件材料，留下位于图案化第二材料层的侧壁上的第二间隔件；去除图案化第二材料层；将第二间隔件用作蚀刻掩模来图案化硬掩模；去除第二间隔件；以及将硬掩模用作蚀刻掩模来图案化第一材料层。

优选地，蚀刻第一间隔件材料或蚀刻第二间隔件材料包括各向异性蚀刻工艺。

优选地，形成第一材料层包括形成蚀刻终止层以及在蚀刻终止层之上形成绝缘材料，其中图案化第一材料层包括去除绝缘材料的一部分，但是不去除蚀刻终止层的大部分。