[发明专利]具有降低的边缘曲率特征的集成电路器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造，并且更具体地涉及用于制造高密度集成电路器件的方法。

背景技术

可以使用光刻工艺在半导体晶片上形成各种各样的集成电路结构。在光刻工艺中，通常通过使掩膜图案（或掩膜版）曝光，以将图像投影到涂覆有诸如光致抗蚀剂之类的光敏材料的晶片上，来创建这些结构的特征。在曝光之后，光致抗蚀剂中形成的图案然后可以通过刻蚀转移到下覆层（例如金属、多晶硅等），由此创建期望的特征。

由于因光刻工艺引入的变化，与制造具有非常小特征的器件相关联的一个问题出现。具体而言，抗蚀剂材料特性、工艺条件、光学失真和其它因素可能造成特征的刻蚀形状与它们的期望形状的系统和随机偏差。偏差的示例包括拐角圆化、线缩短和线边缘粗糙度。

在通常的光刻构图工艺中，使用抗蚀剂行作为刻蚀掩膜，以在下覆层中创建对应的材料行。在这样的情况下，构图的抗蚀剂行的偏差将被转移到下覆层中的刻蚀行的临界尺寸。随着工艺技术持续收缩，这些偏差成为刻蚀线的临界尺寸的更大比率，这会减少产量并且导致利用这些刻蚀线实现的诸如晶体管之类的器件的明显性能变异。

因此，期望提供诸如集成电路器件之类的高密度结构，其克服或缓解由光刻工艺引入的偏差造成的问题，由此提高这类器件的性能和制造产量。

发明内容

描述一种结构，诸如集成电路器件，其包括具有临界尺寸的材料线，该临界尺寸在基本低于刻蚀该线时使用的诸如构图的抗蚀剂元件之类的掩膜元件的分布内变化。描述用于按照使晶相材料线的刻蚀侧壁表面变直的方式处理该线的技术，已经通过利用材料的各向异性特性使用掩膜元件刻蚀该晶相材料线。变直的侧壁表面不携带在形成掩膜元件和刻蚀线时涉及的光刻工艺或者其它构图工艺引入的侧壁表面变化。

在一个实施例中，线的刻蚀侧壁表面沿着与层的晶格的特定晶面基本平行的表面延伸，该特定晶面具有相对慢的外延生长速率。然后通过执行外延工艺，以在能量有利的台阶或结构缺陷（kink）位置处生长晶相材料，来使刻蚀侧壁表面变直，该能量有利的台阶或结构缺陷位置限定刻蚀侧壁表面的粗糙度。在外延生长工艺期间，与沿着特定晶面的原本平坦的晶体表面相比，原子更可能在这些能量有利的位置处键合。这倾向于沿着特定面加快晶体生长，而这样又造成侧壁表面的变直。

在另一实施例中，线的刻蚀侧壁表面沿着与层的晶格的特定晶面基本平行的表面延伸，对于后续的刻蚀工艺而言，该特定晶面具有相对慢的刻蚀速率。然后通过执行后续的刻蚀工艺使刻蚀侧壁表面变直。在后续刻蚀工艺期间，与沿着特定晶面的原本平坦的晶面上的原子的去除相比，在限定刻蚀侧壁表面的粗糙度的台阶或结构缺陷位置处原子更快速地被去除。这又造成沿着特定晶面的侧壁表面的变直。

作为这些技术的结果，与刻蚀线时使用的掩膜元件的侧壁表面的变化相比，可以将变直的侧壁表面的变化控制得更紧。与使用常规光刻刻蚀掩膜技术可以得到的相比，这导致具有改善的线清晰度的材料线，其中具有更直的边缘和更尖锐的拐角。在这里描述的技术的实施例中，变直的材料线的线边缘粗糙度低于或等于1nm，这比利用常规技术可能的更低。

提供本发明的上述概要，以便提供对本发明一些方面的基本理解。该概要并不旨在于确定本发明的主要或关键元件或者描绘本发明的范围。其核心目的在于以简化形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的更具体描述的前奏。本发明的其它方面和优势可以通过察看随附的附图、具体实施方式和权利要求看到。

附图说明

图1至图4图示了用于使晶相材料线的刻蚀侧壁表面变直的实施例的制造工艺流程中的阶段。

图5A至图5F图示了外延生长工艺的示例，该外延生长工艺用于通过在侧壁表面的能量有利的台阶或结构缺陷位置处的材料沉积来使线的刻蚀侧壁表面变直。

图6A至图6J图示了外延生长工艺的示例性仿真。

图7图示了沿着具有金刚石立方晶体结构的材料的晶格的不同面的、各个表面的外延生长工艺的示例性仿真。

图8至图9图示了用于使晶相材料线的刻蚀侧壁表面变直的第二实施例的制造工艺流程中的阶段。

具体实施方式

呈现下面的描述，以使得本领域任意技术人员能够制作和使用本发明，并且在特定应用和其要求的上下文中提供下面的描述。所公开的实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是很显然的，并且这里限定的一般原理可以适用于其他实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。因而，本发明并不旨在限于所示实施例，而是将符合与这里公开的原理和特征一致的最广范围。