[發(fā)明專利]使用雙重圖案化技術(shù)在副軸上形成CMOS柵極的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410764481.3
• 申請(qǐng)日: 2014-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104716031B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 格雷戈里·查爾斯·鮑德溫;斯科特·威廉·耶森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/8238
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 路勇

本申請(qǐng)案涉及使用雙重圖案化技術(shù)在副軸上形成CMOS柵極的方法。通過(guò)經(jīng)由包含核心晶體管柵極及加大的I/O晶體管柵極的柵極圖案光掩模暴露柵極蝕刻掩模層堆疊而形成含有核心晶體管及垂直于所述核心晶體管定向的I/O晶體管的集成電路。由所述柵極圖案光掩模界定核心晶體管柵極長(zhǎng)度。第一柵極硬掩模蝕刻過(guò)程移除經(jīng)暴露區(qū)域中的所述柵極硬掩模層。所述過(guò)程繼續(xù)經(jīng)由柵極修整光掩模暴露柵極修整掩模層堆疊。由所述柵極修整光掩模界定I/O柵極長(zhǎng)度。第二柵極硬掩模蝕刻過(guò)程移除經(jīng)暴露區(qū)域中的所述柵極硬掩模層。柵極蝕刻操作移除由所述柵極硬掩模層暴露的多晶硅以形成所述核心晶體管及所述I/O晶體管的柵極。所述集成電路還可包含平行于所述核心晶體管定向的具有由所述柵極圖案光掩模界定的柵極長(zhǎng)度的I/O晶體管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路的領(lǐng)域。更特定來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及用于形成集成電路的光刻過(guò)程。

背景技術(shù)

借助193納米光源使用光刻過(guò)程來(lái)制作在28納米節(jié)點(diǎn)或超越其的節(jié)點(diǎn)處的集成電路，含有在核心電壓(舉例來(lái)說(shuō)1伏到1.5伏)下操作的核心金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管及在更高I/O電壓(舉例來(lái)說(shuō)，1.8伏到2.5伏)下操作的輸入/輸出(I/O)MOS晶體管。形成所述核心晶體管及所述I/O晶體管同時(shí)將集成電路的制作成本及復(fù)雜度維持在所要水平處或以下是成問(wèn)題的。

發(fā)明內(nèi)容

下文呈現(xiàn)簡(jiǎn)化發(fā)明內(nèi)容以便提供對(duì)本發(fā)明的一或多個(gè)方面的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容并非本發(fā)明的擴(kuò)展概述，且既不打算識(shí)別本發(fā)明的關(guān)鍵或緊要元件，也不打算記述其范圍。而是，本發(fā)明內(nèi)容的主要目的是以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念作為稍后所呈現(xiàn)的更詳細(xì)說(shuō)明的前言。

可通過(guò)包含以下各項(xiàng)的過(guò)程序列形成含有核心MOS晶體管及I/O MOS晶體管的集成電路：在所述集成電路的現(xiàn)有頂部表面上形成多結(jié)晶硅(稱為多晶硅(polysilicon或poly))及在所述多晶硅上方的硬掩模層的柵極層堆疊；及在所述多晶硅柵極層上方形成包含正性顯影光致抗蝕劑的柵極蝕刻圖案堆疊。

所述過(guò)程繼續(xù)使用偶極照射源及暗幾何形狀柵極圖案光掩模暴露具有第一柵極圖案的所述柵極蝕刻圖案堆疊，且執(zhí)行正性色調(diào)顯影過(guò)程。所述柵極圖案光掩模包含隨著所述照射源的偶極分量定向的核心晶體管柵極及垂直于所述核心晶體管柵極的I/O晶體管柵極，使得隨著所述柵極圖案偶極分量定向的柵極蝕刻掩模中的邊緣界定核心晶體管的柵極長(zhǎng)度。所述I/O晶體管柵極長(zhǎng)度在所述第一柵極圖案中為加大的。

執(zhí)行第一柵極硬掩模蝕刻過(guò)程，其從由所述經(jīng)顯影柵極蝕刻圖案堆疊暴露的區(qū)域移除所述硬掩模層。所述第一柵極硬掩模蝕刻過(guò)程使所述多晶硅的至少一半留在其中移除所述硬掩模層的所述區(qū)域中。在完成所述第一柵極硬掩模蝕刻過(guò)程之后，移除所述柵極蝕刻圖案堆疊的任何剩余材料。

在包含光致抗蝕劑層的所述柵極層堆疊上方形成柵極修整圖案堆疊。可使用暗幾何形狀柵極修整光掩模暴露所述柵極修整圖案堆疊且使用負(fù)性色調(diào)顯影過(guò)程將其顯影。可使用實(shí)質(zhì)上不具有偶極分量的各項(xiàng)同性照射源或具有中等偶極分量的照射源暴露所述柵極修整圖案堆疊。如果所述柵極修整照射源具有偶極分量，那么隨著所述I/O晶體管柵極長(zhǎng)度定向所述偶極分量。由所述柵極修整圖案界定所述核心晶體管的端及所述I/O晶體管的柵極長(zhǎng)度。

隨后，執(zhí)行柵極修整蝕刻過(guò)程，其從由所述經(jīng)顯影柵極修整圖案堆疊暴露的區(qū)域移除所述硬掩模層，使得所述剩余硬掩模層界定所述集成電路的所述核心晶體管柵極及所述I/O晶體管柵極的區(qū)域。在完成所述柵極修整蝕刻過(guò)程之后，移除所述經(jīng)顯影柵極修整圖案堆疊的任何剩余材料。隨后，在由所述硬掩模層暴露的區(qū)域中移除所述多晶硅以形成所述核心晶體管柵極及所述I/O晶體管柵極。

附圖說(shuō)明

圖1描繪用于可用來(lái)形成如本文中所描述的集成電路的光刻過(guò)程的具有偶極分量的實(shí)例性照射源。

圖2描繪由具有強(qiáng)偶極分量的照射源(例如如圖1中所描繪而定向的照射源)形成的實(shí)例性圖案。