具有减小的间距和线间隔的集成电路及其形成方法_3

文档序号:8341126阅读:来源:国知局
层62叠盖芯轴56B的端部和其他芯轴56。
[0045]然后,如图6所示,实施蚀刻工艺以将开口 64延伸至芯轴56B内,从而将芯轴56B切割为两部分56B1和56B2。在蚀刻中消耗底层58、中间层60和上层60,或在蚀刻之后去除底层58、中间层60和上层60的任何剩余物(如果存在)。如图6中的顶视图所示,芯轴层36中产生的开口包括I形开口,其包括开口 44和54,以及使开口 44和54互连的开口 64。
[0046]参见图7,在图6的晶圆100上方形成覆盖式间隔件层76。间隔件层76的材料可以选自与形成金属硬掩模32 (图1)相同的备选材料组,或可以选自其他材料,诸如与芯轴56的材料不同的介电材料。此外,间隔件层76应选择相对介电硬掩模层34 (图1)具有高蚀刻选择性的材料。例如,间隔件层76的材料可以选自A10、AlN、A10N、TaN、TiN、Ti0、S1、S1、SiN、金属、和金属合金。
[0047]再如图7所示,将间隔件层76形成为共形层,其水平部分的厚度Tl和垂直部分的厚度T2彼此接近,例如,Tl和T2之间的差值小于厚度Tl的约20%。由图7的截面图中包含C-C线的水平面获得图7中的顶视图。
[0048]然后实施各向异性蚀刻以去除间隔件层76的水平部分,而保留间隔件层76的垂直部分,并且在下文中将保留的间隔件层76的垂直部分称为间隔件80。图8中示出了产生的结构。
[0049]当形成间隔件层76 (图7)时,间隔件层76的厚度T2被选择为等于或大于开口64的宽度W3 (图5)的一半。结果,如图8所示,间隔件层76的侧壁(垂直)部分彼此合并(如图7所示),该侧壁部分位于开口 64中和位于芯轴56B1和56B2的相对侧壁上。在实施如图8中所示的蚀刻之后,保留间隔件80以填充整个开口 64。另一方面,如图8所示,开口44和54具有仍然未被间隔件80填充的中心部分44’ /54’。通过开口 44’ /54’暴露介电硬掩模34。
[0050]图9A和图9B分别示出了图8中的部分82的透视图和顶视图。如图9B所示,开口 44’包括连接至开口 44’的主要部分的凸出部分44”,其中,主要部分为矩形。开口 54’包括连接至开口 54’的主要部分的凸出部分54”,其中,主要部分为矩形。
[0051]在图10和图11中,去除一些不期望的芯轴和芯轴部分,诸如图10中的芯轴56B(参见图10的顶视图,包括芯轴56B1和56B2)和芯轴56C。将在下文中论述工艺步骤。参见图10,形成底层68、中间层70、和上层72。底层68、中间层70、和上层72的材料可以选自分别与形成底层38、中间层40、和上层42 (图1)相同的备选材料。在上层72中形成开口 74(包括74A和74B)。通过开口 74A叠盖芯轴56B和56C,而通过开口 74C叠盖芯轴56D的一部分。
[0052]然后,实施蚀刻工艺以去除芯轴部分56B1、56B2和56C。选择性地实施蚀刻使其不影响(attached)间隔件80,而去除暴露的芯轴56。例如,去除芯轴56D的一部分,而可以保留芯轴56D的一部分。图11中示出了产生的开口,且该开口称为开口 83。
[0053]如图11所示,通过去除芯轴部分56B1和56B2 (图10)形成开口 83A。在说明书的全文中,将开口 83A的图案称为线B图案,其具有成直线的纵向方向,且线B图案的端部彼此接近。
[0054]参见图12,将芯轴56和间隔件80的组合用作蚀刻下面的介电硬掩模34的蚀刻掩模,从而使开口 44’、54’、和83延伸至介电硬掩模34内。在相应的工艺中,芯轴56和间隔件80可以完全消耗或可以不完全消耗。
[0055]然后,将介电硬掩模34用作蚀刻金属硬掩模32的蚀刻掩模。在这个工艺中可以消耗芯轴56和间隔件80。图13示出了产生的结构。在图14中,将图案化的硬掩模32用作蚀刻下面的介电硬掩模30、低k介电层28、和蚀刻停止层26的蚀刻掩模,从而形成沟槽84。也可以实施额外的工艺步骤以限定并蚀刻低k介电层28,从而形成位于沟槽84下方的通孔开口 86。尽管在示出的平面中沟槽84和通孔开口 86具有相同的宽度,但在垂直于示出的平面的垂直平面中,通孔开口 86的宽度小于沟槽84的宽度。
[0056]图15示出了分别填充沟槽84和通孔开口 86(图14)以形成金属线88和通孔90。形成可以包括双镶嵌工艺,其中,在沟槽84和通孔开口 86的侧壁和底部上形成诸如氮化钛、钛、氮化钽、钽等的导电阻挡层。然后,使用诸如铜或铜合金的填充金属来填充沟槽84和通孔开口 86的剩余部分。之后,实施化学机械抛光(CMP)以去除阻挡层和填充金属的的多余部分,从而形成图15中所示的金属线88和通孔90。金属线88和通孔90与下方的导电部件126电连接。
[0057]在可选实施例中,由半导体材料形成目标层28。因此,图1至图14中示出的工艺步骤可以用于在目标层28中形成沟槽,并使用介电材料填充沟槽,从而形成STI区域。
[0058]图16A示出了在低k介电层28中形成的金属线88的顶视图。如图16A所示,金属线88包括88A、88B、88C、和88D。金属线88A和88B彼此平行,且其位置接近。由开口 44’和54’(图11)形成金属线88么和888。金属线88C和88D位于金属线88A和88B之间。由开口 83A (图11)形成金属线88C和88D。金属线88C和88D的纵向方向(以及纵向中心线)与相同的直线21对准。根据一些实施例,金属线88C和88D之间的线端间隔SI介于约5nm和约10nm之间。然而,应该理解,说明书全文列举的数值仅仅作为实例,并且其可以改变为不同的数值。
[0059]如图16A所示,金属线88A包括主要部分88A1 (其为矩形),以及凸出在边缘88A3之外并朝向金属线88C和88D之间的间隔的尖端88A2。相似地,金属线88B包括主要部分88B1 (其为矩形),以及凸出在边缘88B3之外并朝向金属线88C和88D之间的间隔的尖端88B2。如图9B所示,由于形成了间隔件80,因此形成了尖端部分,其中,开口 44’和55’具有尖端部分。
[0060]图16B和图16C是图16A中示出的结构的截面图,其中,分别通过图16A中的包括线A-A和线B-B的垂直平面获得截面图。
[0061]本发明的实施例具有一些优势特征。通过采取2P2E工艺形成金属带,所产生的部件的宽度和间隔小于光刻工艺的限度。进一步将2P2E工艺与线切割工艺相结合,同时形成金属线88C和88D (图18),并且其不具有双重图案化重叠问题。因此线端间隔的变化被最小化。此外,由于部件88C和88D的线端间隔等于通过相应的光刻技术所限定的最小尺寸,因此部件88C和88D的线端间隔可以非常小。
[0062]根据一些实施例,一种方法包括:实施双重图案化工艺以形成彼此平行的第一芯轴、第二芯轴以及第三芯轴,其中,第二芯轴位于第一芯轴和第三芯轴之间,并且蚀刻第二芯轴以将第二芯轴切割成第四芯轴和第五芯轴,其中,通过开口将第四芯轴与第五芯轴分隔开。在第一芯轴、第三芯轴、第四芯轴、和第五芯轴的侧壁上形成间隔件层,其中,通过间隔件层完全填充该开口。去除间隔件层的水平部分,而不去除间隔件层的垂直部分。将第一芯轴、第三芯轴、第四芯轴、第五芯轴和间隔件层的垂直部分用作蚀刻掩模以蚀刻目标层,
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