[发明专利]利用多个关键尺寸的侧壁图像转移

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月6日提交的题为“Sidewall Image Transfer Process with Multiple Critical Dimensions”的美国专利申请S/N:13/267,198的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造的领域。具体地，涉及适合于形成半导体器件的多个关键尺寸的改进的侧壁图像转移过程。

背景技术

半导体器件制造包括器件图案化过程的各种步骤。例如，半导体芯片的制造可以从例如多个CAD（计算机辅助设计）产生的器件图案开始，其后继之以努力在基板中复制这些器件图案。复制过程可以涉及曝光技术，和各种减去（蚀刻）和/或添加（沉积）材料过程工序的使用。例如，在光刻过程中，光致抗蚀剂材料层可以首先被施加在基板的顶部，并且然后根据预定器件图案或多个图案选择性地曝光。暴露于光或其它电离辐射（例如，紫外线、电子束、X射线，等等)的光致抗蚀剂部分可以在它们到某些溶液的溶解度方面经历一些变化。光致抗蚀剂然后可以在显影剂溶液中显影，从而移除抗蚀剂层的未被照射的（在负抗蚀剂中）或照射的（在正抗蚀剂中）部分，以产生光致抗蚀剂图案或光掩模。光致抗蚀剂图案或光掩模随后可以被复制或转移到在光致抗蚀剂图案下面的基板。

随着在可用于单个半导体器件的半导体晶片中不动产的连续缩小和收缩，工程师经常面对如何迎接市场对日益提高的器件密度的需求的挑战。对于低于80nm间距的图案化，一个技术是通过叫做侧壁图像转移（SIT），其也称为侧壁间隔图像转移的技术实现两倍的图案密度。在传统的SIT过程中，通常在芯棒光刻显影之后执行诸如介电材料之类的间隔制作材料的垫层沉积并且然后通过定向蚀刻过程用间隔制作材料的垫层制作出间隔。但是，此过程一般仅仅产生具有沿着基板表面测量的相同宽度的一种类型的间隔，导致器件图案的仅仅一个关键尺寸被转移到基板下面。实际上，通常更期望器件的多个关键尺寸。

发明内容

本发明的实施例提供执行产生器件图案的多个关键尺寸的侧壁图像转移的方法。更具体地，该方法包括在多个芯棒上方形成多级介电层，多级介电层具有覆盖多个芯棒的多个区域，多级介电层的多个区域具有不同的厚度；通过施加定向蚀刻过程将多级介电层的多个区域蚀刻成为间隔，所述间隔紧挨着多个芯棒的侧壁形式并且具有与多级介电层的多个区域的不同厚度对应的不同宽度；移除在间隔中间的多个芯棒；以及将间隔的底部图像转移到间隔下面的一个或多个层中。

根据一个实施例，形成多级介电层包括在多个芯棒上方形成基本上共形的介电层；利用掩模覆盖基本上共形的介电层的第一部分，掩模可以是软的或硬的掩模；在蚀刻过程中蚀刻基本上共形的介电层的其余部分，所述其余部分是它的第二部分并且不被软的或硬的掩模覆盖，从而使得基本上共形的介电层的其余部分的厚度小于基本上共形的介电层的第一部分的厚度；以及移除软的或硬的掩模。

根据另一个实施例，基本上共形的介电层包括至少第一和第二连续地沉积的介电材料层，并且其中蚀刻基本上共形的介电层的第二部分包括移除不被软的或硬的掩模覆盖的第二介电材料层以暴露它下面的第一介电材料层。

在一个实施例中，第二层的介电材料不同于第一层的介电材料，并且通过对第一介电材料层选择性的蚀刻过程执行第二介电材料层的移除。

根据另一个实施例，该方法还包括，在移除作为第一掩模的软的或硬的掩模之后，形成第二软的或硬的掩模以覆盖基本上共形的介电层的第三部分；在全向蚀刻过程中蚀刻基本上共形的介电层的其余部分，所述其余部分是它的第四部分并且不被第二软的或硬的掩模覆盖；以及移除第二软的或硬的掩模。

在一个方面中，基本上共形的介电层的第三部分是先前被第一软的或硬的掩模覆盖的基本上共形的介电层的第一部分的一部分，并且其中基本上共形的介电层的第四部分的蚀刻在基本上共形的介电层的三个不同的区域中产生三个不同的厚度。

在另一方面，基本上共形的介电层的第三部分是基本上共形的介电层的第一部分的一段和第二部分的一段的组合，并且其中基本上共形的介电层的第四部分的蚀刻在基本上共形的介电层的四个不同的区域中产生四个不同的厚度。

根据一个实施例，在不同厚度的多个区域的每一个之内，多级介电层是基本上共形的介电层。

根据另一个实施例，转移间隔的底部图像包括施加定向蚀刻过程以蚀刻掉所述一个或多个层的部分，由此间隔通过将间隔作为保护掩模施加而形成。

附图说明