[发明专利]形成用于进行间隔物界定图案化的竖直间隔物的方法

说明书

一种形成用于间隔物界定多重图案化的竖直间隔物的方法，其包括：在模板上沉积具有第一膜应力的第一共形图案转移膜，并且连续地沉积具有第二膜应力的第二共形图案转移膜；对所述模板中除芯材料和所述第一图案转移膜和所述第二图案转移膜的竖直部分以外的部分进行干式蚀刻以形成竖直间隔物；以及对所述芯材料进行干式蚀刻，从而在所述竖直间隔物之间形成空白空间，其中通过调整所述第一图案转移膜与所述第二图案转移膜之间的膜应力差异，调整所述间隔物的倾斜角度。

技术领域

本发明大体上涉及一种形成用于在半导体制造工艺中进行间隔物界定图案化的竖直间隔物的方法。

背景技术

使用光刻技术的图案化工艺对半导体制造工艺至关重要。然而，光刻技术由于光刻中所用的激光波长受限而在图案小型化中面临困难。使用已知图案化技术实现图案小型化的一种方法是自对准双重图案化(Self Aligned Double Pattering，SADP)或间隔物界定双重图案化(Spacer-Defined Double Patterning，SDDP)。图4是根据比较实例的双重图案化(步骤(a)到(c)) 的示意性表示。在步骤(a)中，将心轴(光致抗蚀剂)101在下方层102上图案化为芯材料。在步骤(b)中，使膜103沉积以全部覆盖心轴101的暴露表面和下方表面102的暴露表面。在步骤(c)中，通过干式蚀刻，对膜103 和心轴101的水平部分进行蚀刻，以便形成间隔物104。通过使用上文工艺，由步骤(c)中间隔物104构成的图案所具有的间距可以是步骤(a)中光致抗蚀剂101图案的间距的一半，即，可以实现间距双倍密集的图案化。然而，在所述工艺中，如图4中所示，间隔物104(由膜103的侧壁部分形成)在芯剥离步骤(c)期间和之后朝向空白空间110倾斜。这种倾斜现象使得半导体制造商难以精确地连续进行后续整合工艺。预期上文倾斜问题将随着技术进步和小型化进展而变得更严重。

在图4中所示出的上文常规图案化中存在另一问题。即，由于间隔物104 由沉积于心轴101上的膜103形成，并且沉积在每一心轴101的顶部拐角处的膜103一定如步骤(b)中所示弯曲，故由膜103的顶部拐角部分形成的间隔物104的顶部部分111在步骤(c)中经历蚀刻时变得自然圆化。此外，在步骤(c)的回蚀(etch-back)工艺中，间隔物104的圆化轮廓变得更清晰并且显著，这是因为间隔物的顶部部分受到来自等离子体的离子轰击攻击(其中间隔物的外部部分比间隔物的内部部分更易受离子轰击影响)，导致“肩部损失”。如果肩部损失显著，那么需要修剪间隔物的顶部部分，由此减小间隔物的高度。这种肩部损失现象使得半导体制造商难以精确地连续进行后续整合工艺。预期上文肩部损失问题将随着技术进步和小型化进展而变得更严重。

对与相关技术有关的问题和解决方案的任何论述都已经仅出于向本发明提供背景的目的而包括于本公开中，并且不应被视为承认所述论述中的任一项或全部在创作本发明时都是已知的。

发明内容

为了解决常规图案化中的至少一个问题，在本发明的一些实施例中，间隔物通过使用双层膜形成，由此控制蚀刻后间隔物的倾斜角度，尤其抑制或遏制间隔物向内倾斜，所述角度被定义为如相对于与空白空间的底部竖直的线所测量的，每一侧壁部分的内表面的角度，所述空白空间通过去除所述间隔物之间的芯材料来形成，其中倾斜角度为零表示完全竖直并且倾斜角度为正值表示向内倾斜。双层膜满足所述两个层具有不同膜应力并且两者高度共形的条件(优选地通过原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)来形成)。通过改变两个层之间的膜应力差异，可以控制间隔物的倾斜角度达到所期望的程度并且在所期望的方向上(向内或向外)。即，通过将外层调整为压缩应力比内层更大(即，外层在负方向上的应力值比内层更大)，间隔物的倾斜角度在正方向上变得更大，即，向内倾斜。另一方面，通过将内层调整为压缩应力比外层更大(即，内层在负方向上的应力值比外层更大)，间隔物的倾斜角度在负方向上变得更大，即，向外倾斜。因而，通过适当地调整构成间隔物的内层与外层之间的膜应力差异，可以将间隔物的倾斜角度调整成目标值。