[发明专利]在金属线的阵列的非心轴线中形成自对准切口的设备及方法

说明书

本发明涉及在金属线的阵列的非心轴线中形成自对准切口的设备及方法，其中，一种方法包括提供在介电质堆栈上方分别布置有第一硬掩模层、第二硬掩模层及心轴层的结构。将心轴阵列图型化到该心轴层内。将伽马沟槽图型化到该第二硬掩模层内及该心轴之间。在该伽马沟槽的侧壁上形成自对准的内间隔物，该内间隔物形成图案的一部分。将该图案蚀刻到介电质堆栈内，以形成顺着Y方向延展、并且顺着垂直X方向自对准的交替心轴与非心轴金属线阵列。该图案由该内间隔物所形成的部分用于在非心轴线中形成一对非心轴线切口。该非心轴线切口顺着该Y方向自对准。

技术领域

本发明是关于半导体装置及其施作方法。更具体地说，本发明是关于透过使用单一切割掩模，在集成电路的单一金属在线施作多个紧密而置的切口的方法。

背景技术

自对准双图型化(SADP)技巧目前是在超高密度集成电路中用于提供电互连系统，该电互连系统包括布置于数阶介电层中的多个平行金属线阵列。该介电层典型为透过金属化贯孔系统来互连。按照习知，在金属线阵列内，纵切金属线的方向指定为「Y」方向，而垂直于、或横切金属线的方向则指定为「X」方向。

此类SADP技巧典型为涉及使用光刻掩模(本文中指称为「心轴掩模」)将纵向延展的平行心轴阵列图型化并打印到硬掩模层的顶端表面上。心轴的纵向界定该阵列的Y方向。接着在各心轴的侧壁上形成间隔物。该间隔物视为顺着X方向(垂直于Y方向)自对准，因为顺着X方向的该间隔物之间的间隔是由现有心轴的侧壁所界定。

心轴与相关联的间隔物对的各组合是通过硬掩模层的已曝露平行部分来分开，其没有任何覆盖的心轴或间隔物。将该心轴向下图型化到集成电路的介电层内以形成心轴金属线。亦将硬掩模层的曝露部分向下图型化到介电层内以形成非心轴金属线。因此，使用SADP程序所形成的互连系统中的各平行金属线阵列将会包括交替心轴与非心轴金属线，其通过与自对准间隔物相等宽度的距离来分开。

为了在集成电路中诸如晶体管、电容器及类似者等装置之间提供功能，必须将多个切口光刻图型化到阵列在特定位置处的心轴与非心轴金属线内，以引导介电层与装置之间的电流流动。大体上，另一光刻掩模(本文中称为「心轴线切割掩模」)用于将此类心轴切口图型化到心轴金属线内。同样地，大体上，又另一光刻掩模(本文中指称为「非心轴线切割掩模」)是用于将此类非心轴切口图型化到非心轴金属线内。

因此，就集成电路在复杂互连系统中用于图型化金属线阵列的典型SADP程序需要至少三个掩模：心轴掩模、心轴线切割掩模、及非心轴线切割掩模。此类掩模在开发与使用方面，需要复杂、符合技术现况的技术，在技术级别为14纳米(nm)及以上的级别中光刻打印极小型特征时尤其如此。因此，由于与开发及使用此类掩模相关联的成本高，因而希望掩模数目能愈少愈好。

然而，沿着阵列内单一心轴或非心轴线的Y方向(纵向)，通常会需要将多个切口紧密放在一起。有问题的是，利用同一切割掩模来光刻图型化两个旁邻切口的先前技术光学限制是在该切口的中心至中心之间约为100纳米。因此，若此类切口在同一条在线顺着Y方向相离小于100nm而置，则各切口将会需要使用先前技术光刻技巧的单独切割掩模。此外，随着紧密而置的切口数目增加到超出每条线两个，成本与后勤复杂度会快速增加，因此，切割掩模的数目也随之增加。另外，单条线中的切口未顺着Y方向自对准，从而使光刻容限(lithographic tolerance)问题恶化。

在诸如静态随机存取存储器(SRAM)及其它类似逻辑设备的许多装置中，主要是阵列的非心轴线中需要每单条线有紧密而置的多个切口。亦即，此类如SRAM胞元的装置的心轴线未遭到切割或很少遭到切割。然而，SRAM胞元的非心轴线典型为需要小于100nm相离而置的复杂的多个切口。

因此，就集成电路而言，金属线阵列的单条金属线中需要能够提供透过使用单一切割掩模顺着Y方向小于100nm相离而置的多个切口。另外，需要提供顺着Y方向比100nm更靠近而置的自对准切口。更具体地说，需要能够透过使用单一非心轴线切割掩模，就集成电路而言，在金属线阵列的非心轴线中提供顺着Y方向小于100nm相离而置、并且自对准的多个切口。