用于半导体器件的后段制成制造的反向自对准双图案化工艺的制作方法
【专利说明】用于半导体器件的后段制成制造的反向自对准双图案化工艺
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求共同拥有的于2013年9月13日提交的美国非临时专利申请N0.14/026，893的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
[0003]题堡
[0004]本公开一般涉及使用反向自对准双图案化(SADP)工艺来形成半导体器件。
[0005]相关技术描述
[0006]技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。
[0007]电子设备可包括一个或多个半导体器件，该一个或多个半导体器件能够实现此类计算能力和其他功能性。半导体器件的制造可包括在制造的“后段制成”(BEOL)阶段期间形成一个或多个金属结构(例如，半导体器件的金属层或互连)。一种用于形成一个或多个金属结构的工艺被称为自对准双图案化(SADP)。在SADP工艺期间，心轴可被用于形成金属结构。金属结构可具有对应于该心轴宽度的大小(例如，宽度)，并且金属结构的大小可以通过改变心轴宽度来改变。金属结构与另一金属结构之间的距离(例如，空间)可对应于在SADP工艺期间在心轴的侧壁上形成的侧壁结构的宽度。为了改变两个金属结构之间的距离，复杂切割/块掩模或多个掩模可被用于改变侧壁结构的宽度。然而，使用复杂切割/块掩模或多个掩模增加了制造半导体器件的复杂性并且因而增加了成本。
[0008]挺述
[0009]公开了一种形成半导体器件的一个或多个金属结构的工艺，该金属结构诸如金属层或金属互连。该工艺可包括在半导体器件的制造的BEOL阶段期间执行的反向SADP工艺。该工艺可包括在形成一个或多个金属结构期间使用多个硬掩模层。例如，一个或多个心轴可以被形成在第一硬掩模层上，并且侧壁结构可以被形成在每一心轴的侧壁上。在形成侧壁结构之后，一个或多个心轴可以被保持(例如，与典型的SADP工艺相比可以不被移除)。在第一硬掩模层上形成第二硬掩模层之前，一个或多个被保持的心轴的一部分(诸如顶部表面)可以被暴露。在形成第二硬掩模层之后，侧壁结构可以被移除。一个或多个被保持的心轴、第一硬掩模层、第二硬掩模层、或其组合在一个或多个蚀刻执行期间可以被用作蚀刻掩模。执行一个或多个蚀刻可以在侧壁结构的各个位置处形成沟槽，并且一个或多个金属结构可以被形成在沟槽中。
[0010]通过以此方式来形成一个或多个金属结构，特定金属结构的大小(例如，宽度)可以与该特定金属结构所对应的特定侧壁结构的大小(例如，宽度)相关联。特定金属结构集中两个金属结构(诸如对应于特定心轴的两个侧壁结构的两个金属结构)之间的第一距离(例如，空间)可对应于特定心轴的宽度。第二金属结构集中两个金属结构之间的第二距离可对应于在形成第二金属结构集中使用的第二心轴的第二宽度。通过改变一个或多个心轴的宽度，不同金属结构集中金属结构之间的距离(例如，第一距离和第二距离)可以在不在制造过程期间使用复杂切割/块掩模或多个掩模的情况下被改变。
[0011]反向SADP工艺还可包括在形成第二硬掩模层之后移除特定被保持的心轴以及该特定被保持的心轴的侧壁结构。移除特定被保持的心轴和该特定被保持的心轴的侧壁结构可以暴露第一硬掩模层的一部分。可以对第一硬掩模层的该部分执行一个或多个蚀刻以形成具有不同宽度的沟槽。不同金属结构可以被形成在沟槽中，从而使得不同金属结构的宽度对应于不同宽度，并且不同于与特定心轴相关联的两个金属结构的宽度。通过在形成第二硬掩模层之后移除特定被保持的心轴和该特定被保持的心轴的侧壁结构，反向SADP工艺可以实现形成具有不同宽度且在不同金属结构集中的金属结构之间具有不同距离的多个金属结构。
[0012]在一特定实施例中，一种方法包括形成毗邻第一侧壁结构以及毗邻半导体器件的心轴的第二硬掩模层。在形成第二硬掩模层之前，心轴的顶部部分被暴露。该方法进一步包括移除第一侧壁结构以暴露第一硬掩模层的第一部分。该方法进一步包括蚀刻第一硬掩模层的第一部分以暴露介电材料的第二部分。该方法还包括蚀刻介电材料的第二部分以形成第一沟槽。该方法进一步包括在第一沟槽内形成第一金属结构。
[0013]在另一特定实施例中，一种装置包括半导体器件。该半导体器件包括耦合至该半导体器件的介电材料的第一硬掩模层。该半导体器件进一步包括耦合至第一硬掩模层的心轴。心轴的顶部部分被暴露。该半导体器件进一步包括耦合至第一硬掩模层且毗邻心轴的侧壁结构。该半导体器件还包括耦合至第一硬掩模层的第二硬掩模层。第二硬掩模层毗邻心轴和侧壁结构。
[0014]在另一特定实施例中，一种非瞬态计算机可读介质包括处理器可执行指令，这些指令在由处理器执行时使该处理器发起形成半导体器件。该半导体器件通过一种方法来形成，该方法包括形成毗邻该半导体器件的侧壁结构和心轴的第二硬掩模层。在形成第二硬掩模层之前，心轴的顶部部分被暴露。该方法进一步包括移除侧壁结构以暴露第一硬掩模层的第一部分。该方法进一步包括蚀刻第一硬掩模层的第一部分以暴露介电材料的第二部分。该方法还包括蚀刻介电材料的第二部分以形成沟槽。该方法进一步包括在沟槽内形成金属结构。
[0015]在另一特定实施例中，一种设备包括用于提供耦合至半导体器件的介电材料的第一蚀刻掩模的装置。该设备进一步包括用于将第一图案转移至用于提供第一蚀刻掩模的装置的装置。用于转移第一图案的装置耦合至用于提供第一蚀刻掩模的装置。用于转移第一图案的装置的顶部部分被暴露。该设备进一步包括用于将第二图案转移至用于提供第一蚀刻掩模的装置的装置。用于转移第二图案的装置耦合至用于提供第一蚀刻掩模的装置。用于转移第二图案的装置毗邻用于转移第一图案的装置。该设备还包括耦合至用于提供第一蚀刻掩模的装置的用于提供第二蚀刻掩模的装置。用于提供第二蚀刻掩模的装置毗邻用于转移第一图案的装置以及用于转移第二图案的装置。
[0016]所公开的实施例的至少一个实施例提供的一个特定优点是由反向SADP工艺形成的不同金属结构集合中两个金属结构之间的距离可以在不使用复杂切割/块掩模或多个掩模来形成金属结构的情况下被改变。通过利用反向SADP工艺，与复杂切割/块掩模或多个掩模制造技术相比，成本和复杂性被降低。另一优点是金属结构的宽度以及不同金属结构集中金属结构之间的距离可以被改变。
[0017]本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求书。
[0018]附图简述
[0019]图1是解说用于制造半导体器件的第一工艺的两个阶段的图示；
[0020]图2是用于制造半导体器件的第二工艺的第一阶段的第一解说性图示；
[0021]图3是在形成一个或多个心轴之后用于制造半导体器件的第二工艺的第二阶段的第二解说性图示；
[0022]图4是在形成一个或多个侧壁结构之后用于制造半导体器件的第二工艺的第三阶段的第三解说性图示；
[0023]图5是在形成第二硬掩模层之后用于制造半导体器件的第二工艺的第四阶段的第四解说性图示；
[0024]图6是在移除一个或多个侧壁结构之后用于制造半导体器件的第二工艺的第五阶段的第五解说性图示；
[0025]图7是在执行第一蚀刻之后用于制造半导体器件的第二工艺的第六阶段的第六解说性图示；
[0026]图8是在执行第二蚀刻之后用于制造半导体器件的第二工艺的第七阶段的第七解说性图示；
[0027]图9是在形成一个或多个金属结构之后用于制造半导体器件的第二工艺的第八阶段的第八解说性图示；
[0028]图1OA和1B描绘了用于制造半导体器件的第三工艺的第一阶段和第二阶段的第一解说性图示和第二解说性图示；
[0029]图11是在执行第一蚀刻之后用于制造半导体器件的第三工艺的第三阶段的第三解说性图示；
[0030]图12是在执行第二蚀刻之后用于制造半导体器件的第三工艺的第四阶段的第四解说性图示；
[0031]图13是在形成一个或多个金属结构之后用于制造半导体器件的第三工艺的第五阶段的第五解说性图示；
[0032]图14是解说用于制造半导体器件的第四工艺的两个阶段的图示；
[0033]图15是解说根据反向自对准双图案化(SADP)工艺的形成半导体器件的方法的特定解说性实施例的流程图；
[0034]图16是解说包括根据图15的方法形成的半导体器件的通信设备的框图；以及
[0035]图17是解说用于制造包括根据图15的方法形成的半导体器件的电子设备的制造过程的特定解说性实施例的数据流程图。
[0036]详细描述
[0037]参考图1，用于制造半导体器件的第一工艺的两个阶段(诸如第一阶段100和第二阶段130)被描绘。该半导体器件可包括集成电路。第一半导体器件结构170和第二半导体器件结构172可以在制造过程的相应阶段期间被形成。在一特定实施例中，第二半导体器件结构172表示通过第一工艺形成的半导体器件。第一工艺可包括在半导体器件的后段制成(BEOL)制造阶段期间执行的第一反向自对准双图案化(SADP)工艺。
[0038]在第一阶段100期间，第一半导体器件结构170可包括介电材料102、第一硬掩模层104、第二硬掩模层106、心轴108、110、以及侧壁结构112-118。第一硬掩模层104可以耦合至介电材料102，耦合至心轴108、110，耦合至侧壁结构112-118。
[0039]侧壁结构112-118可以毗邻心轴108、110。例如，当第一侧壁结构112位于邻近(例如，邻接)第一心轴108的第二位置的第一位置中时，第一侧壁结构112可以毗邻第一心轴108。当第一侧壁结构112紙邻第一心轴108时，第一侧壁结构112的至少一个表面可以与第一心轴108的至少一个表面接触。例如，第一心轴108可以被定位在第一侧壁结构112和第二侧壁结构114之间，而第二心轴110可以被定位在第三侧壁结构116和第四侧壁结构118之间。侧壁结构112-118中的每一者可以毗邻心轴108、110的对应表面(例如，侧壁)，如图1的第一阶段100中所描绘的。例如，侧壁结构112-118中的每一者可以与心轴108、110的对应表面接触。
[0040]心轴108、110中的至少一者的顶部部分可以被暴露。例如，第一心轴108的顶部部分可以被暴露，从而使得该顶部部分可以不被侧壁结构112-118或第二硬掩模层106覆盖。第一心轴108的顶部部分可以与第一心轴108的同第一硬掩模层104接触的底部部分相对。第二心轴110的顶部部分可以被类似地暴露。
[0041]第二硬掩模层106可以耦合至第一硬掩模层104，并且可以毗邻侧壁结构112-118。第二硬掩模层106可以位于第一硬掩模层104上或之上。例如，第二硬掩模层106可以被定位在第一硬掩模层104上的侧壁结构112-118之间，如图1的第一阶段100中所描绘的。当第二硬掩模层106紙邻第二侧壁结构114和第三侧壁结构116时，第二硬掩模层106可以被定位在第二侧壁结构114和第三侧壁结构116的对应表面之间并且可以与这些对应表面接触。例如，第二硬掩模层106可以被定位在邻近第二侧壁结构114的第一右表面和第三侧壁结构116的第一左表面之间并且可以与第二侧壁结构114的第一右表面和第三侧壁结构116的第一左表面接触。作为另一示例，第二硬掩模层106还可以被定位在邻近第一侧壁结构112的第二左表面和第四侧壁结构118的第二右表面之间并且可以与第一侧壁结构112的第二左表面和第四侧壁结构118的第二右表面接触。
[0042]在一特定实施例中，当单个侧壁结构被形成在心轴108、110中的每一者上时，第二硬掩模层106可以毗邻心轴108、110。例如，当单个侧壁结构被形成在心轴108、110中的每一者上时，第二硬掩模层106可以被定位成毗邻(例如，邻近)心轴108、110的表面并且可以与该表面接触。例如，当第一侧壁结构112被形成在第一心轴108上且第二侧壁结构114未被形成时，第二硬掩模层106可以毗邻第一心轴108的右表面。心轴108、110，侧壁结构112-118，第一硬掩模层104和第二硬掩模层106的形成在下文参考图2-5进一步描述。
[0043]在第二阶段130期间，第二半导体器件结构172可以在BEOL制造阶段期间基于第一半导体器件结构170来形