[发明专利]在金属线的阵列的心轴及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心轴及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叠上方分别布置有第一、第二及第三硬掩模层及心轴层的结构。将心轴阵列、贝塔沟槽及伽马沟槽图型化到该结构内。第一内间隔物形成在贝塔沟槽的侧壁上，并且第二内间隔物形成在伽马沟槽的侧壁上。第一与第二内间隔物形成图案的一部分。将该图案蚀刻到介电质堆叠内，以形成顺着Y方向延展、并且顺着X方向自对准的心轴与非心轴金属线阵列。该图案中由第一与第二内间隔物所形成的部分分别形成位在心轴线中的第一对切口及位在非心轴线中的第二对切口。该切口顺着Y方向自对准。

技术领域

本发明是关于半导体装置及其制造方法。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线上制造多个紧密设置的切口的方法。

背景技术

自对准双图型化(SADP)技术是目前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。该介电层典型地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技术典型地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及列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。之后，形成间隔物在各心轴的两侧壁上。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，所以该间隔物会被视为顺着X方向(垂直于Y方向)自对准。

心轴与相关联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，这不会出现任何迭对(overlay)的心轴或间隔物。将该心轴向下图型化至集成电路的介电层内以形成心轴金属线。硬掩模层的已曝露部分同样地被向下图型化至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位在特定位置的阵列的心轴与非心轴金属线内，以引导电流在介电层与装置之间流动。一般来说，另一光刻掩模(本文中指称为「心轴线切割掩模」)被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」)被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，特别是在在此类技术级别中以光刻方式列印极小型的特征而将尺寸调整为14纳米(nm)及更小级别时尤其如此。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设置一起。问题是，先前技术中利用同一切割掩模来光刻图型化两个相邻切口的光学限制在该切口的中心与中心之间约为100纳米。因此，若此类切口在同一条线上顺着Y方向相隔小于100nm而设置时，则各切口将会需要使用先前技术光刻技术的单独切割掩模。此外，随着紧密设置的切口数目增加到超出每条线两个，成本与可推想的复杂度会快速增加，因此，切割掩模的数目也随之增加。另外，在单条线中的切口未顺着Y方向自对准，从而使光刻容限问题恶化。

在诸如静态随机存取存储器(SRAM)胞元及其它类似逻辑装置的许多装置中，在阵列的心轴线与非心轴线两者中每单条线都需要紧密设置的多个切口。

因此，就集成电路而言，在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方向并小于100nm相隔设置的多个切口。另外，需要提供顺着Y方向并比100nm更靠近而设置的自对准的切口。更具体地说，就集成电路而言，需要能够透过使用单一心轴线切割掩模及/或单一非心轴线切割掩模，在金属线阵列的心轴与非心轴线两者中都提供顺着Y方向并小于100nm相隔设置、并且自对准的多个切口。