[發明專利]在襯底上形成的半圓柱體陣列的制圖外延自我組裝

有效

• 申請號: 200980115861.1
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN102015524A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 丹·B·米爾沃德;唐納德·維斯特摩蘭
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發明各實施例涉及制造自我組裝嵌段共聚物薄膜的方法和自所述方法產生的裝置。

背景技術

隨著納米級機械、電力、化學和生物裝置和系統的發展，業內需要新穎方法和材料來制造納米級裝置和組件。隨著半導體特征的尺寸縮小到通過習用光刻術不能容易地達成的大小，與導線進行電接觸已變成一個重大挑戰。光學光刻處理方法難以制造亞60納米級的結構和特征。自我組裝二嵌段共聚物的使用為以納米級尺寸進行圖案化提供了另一途徑。二嵌段共聚物膜可通過聚合物構成嵌段在退火后(例如，通過在高于所述聚合物的玻璃轉化溫度時實施熱退火或通過溶劑退火)發生微相分離而自發地組裝成周期性結構，從而以納米級尺寸形成有序結構域。

可通過二嵌段共聚物中AB嵌段的分子量和體積分率來控制膜形態(包括微相分離結構域的大小和形狀)以主要產生片層狀、圓柱體或球形形態。例如，如果二嵌段聚合物兩個嵌段(AB)的體積分率大于約80∶20的比率，則嵌段共聚物膜可微相分離并自我組裝成周期性球形結構域，其中聚合物A基質包圍聚合物B球體。如果兩嵌段的比率介于約60∶40與80∶20間，則所述二嵌段共聚物組裝成周期性六方形密堆積或蜂窩狀陣列，其中聚合物B圓柱體位于聚合物A基質內。如果比率介于約50∶50與60∶40之間，則所述嵌段可形成片層狀結構域或交替條紋。結構域大小通常介于5-50nm之間。

業內已使用片層相嵌段共聚物材料在襯底上制造成列特征。然而，與片層結構相比，圓柱體自我組裝更快并且修正缺陷更快。研究者已報導，通過使圓柱體相形態的嵌段共聚物在化學中性表面上自我組裝來使嵌段共聚物中次要嵌段在主要嵌段基質中產生向上半圓柱體列。在移除基質材料后，所述半圓柱體在下伏襯底上形成遮蔽結構。然而，后續蝕刻往往會底切并各向同性地蝕刻保留在半圓柱體列下的基質材料，從而對襯底的蝕刻分辨率造成負面影響。用于在半導體系統的下伏襯底中形成若干結構的應用需要用于形成接觸的元件、導線和/或諸如DRAM電容器等其它元件的復雜布局。

提供制造可克服這些問題的有序納米結構成列陣列膜的方法可為有用的。

附圖說明

下文參照以下附圖來闡述本發明各實施例，所述各圖僅用于說明目的。對于所有以下視圖，在圖中都會使用參考數字并且在若干視圖和說明書中使用相同參考數字來指示相同或類似部件。

圖1展示一部分襯底在本揭示內容一實施例的初步處理階段中的圖示性俯視平面圖，其顯示襯底上具有中性潤濕材料。圖1A-1B是圖1中所繪示襯底分別沿線1A-1A和1B-1B繪制的橫截面正視圖。

圖2展示圖1中襯底在后續階段中的圖示性俯視平面圖，其顯示在中性潤濕材料上形成的材料層中形成溝槽。圖2A-2B展示圖2中所繪示襯底的一部分分別沿線2A-2A和2B-2B繪制的橫截面正視圖。

圖3展示一部分襯底在本揭示內容另一實施例的初步處理階段中的側面正視圖，其顯示襯底具有在所述襯底上形成的材料層中形成的溝槽。圖4展示圖3的襯底在后續階段的側面正視圖，其顯示在溝槽內形成中性潤濕材料。

圖5是圖2中襯底在后續階段中按照本揭示內容一實施例于溝槽內制造自我組裝圓柱體相嵌段共聚物膜時的圖示性俯視平面圖。圖5A-5B展示圖5中所繪示襯底部分分別沿線5A-5A和5B-5B繪制的橫截面正視圖。

圖6是在圖5B中所繪示襯底在后續階段中的視圖，其顯示在溝槽內將優先潤濕材料定位于嵌段共聚物材料上方。

圖7是在圖6中所示襯底在后續階段中的俯視平面圖，其顯示在溝槽內自我組裝嵌段共聚物材料表面上方優先潤濕材料的剖視圖。圖7A-7B展示圖7中所繪示襯底分別沿線7A-7A和7B-7B繪制的橫截面視圖。圖7C是圖7A中所示襯底沿線7C-7C繪制的橫截面的俯視平面圖，其顯示在溝槽內聚合物基質內的自我組裝半圓柱體行。

圖8是圖7B中所繪示襯底在后續階段中的視圖，其顯示在按照本揭示內容一實施例從自我組裝嵌段共聚物材料表面移除優先潤濕材料。

圖9是圖7中所示襯底在后續階段中的俯視圖，其顯示移除溝槽內自我組裝嵌段共聚物材料的一種聚合物結構域。圖9A-9B展示圖9中所繪示襯底分別沿線9A-9A和9B-9B繪制的橫截面視圖。