[發(fā)明專利]使用陰影心軸和偏軸曝光印制亞光刻圖像

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 99121520.6
• 申請(qǐng)日: 1999-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1253311A
• 公開(kāi)（公告）日: 2000-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 古川俊治;M·C·哈利;S·J·霍爾梅斯;D·V·霍拉克;P·A·拉比多西
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號(hào): G03F7/00
• 分類號(hào): G03F7/00;H01L21/30;H01L21/82
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,王忠忠

本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件的制造，特別涉及在具有亞光刻尺寸的半導(dǎo)體器件上形成結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體微芯片已變?yōu)槊咳丈畹囊徊糠帧０雽?dǎo)體微芯片可用在任何地方，從玩具到車庫(kù)開(kāi)門器，特別是在計(jì)算機(jī)中。半導(dǎo)體工業(yè)不斷地增加芯片的工作速度。增加芯片操作速度的一種方式是減小邏輯芯片中電路元件的尺寸。減小邏輯元件的尺寸使每個(gè)元件更快地操作，電信號(hào)以更短的時(shí)間穿越電路元件。

芯片的元件使用稱為光刻的工藝形成。通過(guò)將適當(dāng)?shù)牟牧虾头Q為光致抗蝕劑或僅僅為“抗蝕劑”的光敏化學(xué)物質(zhì)放置在半導(dǎo)體晶片的表面上，然后用波長(zhǎng)仔細(xì)選擇的光選擇性地曝光半導(dǎo)體晶片的部分表面進(jìn)行常規(guī)的光刻。各種化學(xué)工藝將材料添加在某處或從某處除去，取決于該處是否暴露到特定波長(zhǎng)的光。通過(guò)在光源和晶片的表面之間放置掩模露出或不露出特定的區(qū)域。掩模使光穿過(guò)某點(diǎn)并在某點(diǎn)阻擋光，由此將圖形印在晶片的表面上。

常規(guī)的光刻受到穿過(guò)掩模的光的衍射效應(yīng)限制。由于光波長(zhǎng)的性質(zhì)，使用掩模制成的任何圖像由于衍射效應(yīng)多少有些模糊。對(duì)于大圖像由衍射效應(yīng)造成的所述模糊不明顯。然而，隨著圖像尺寸的縮小，所述模糊變得越來(lái)越明顯，直到圖像自身由于模糊而消失。由此，使用掩模的常規(guī)光刻僅對(duì)某個(gè)下限以上適用。目前已接近了這些極限。由衍射造成的所述模糊是使微芯片上的電路進(jìn)一步小型化的極大障礙。雖然已開(kāi)發(fā)出的圖像增強(qiáng)技術(shù)在某種程度上克服了使圖像失真的衍射效應(yīng)，但仍存在常規(guī)光刻不起作用的圖像尺寸。要在某種程度上超越傳統(tǒng)光刻的下限使邏輯電路元件的尺寸減小，由此增加所得半導(dǎo)體芯片的操作速度。

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限，形成較小的元件用于半導(dǎo)體邏輯電路中。本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體襯底上限定和形成結(jié)構(gòu)的新方法，通過(guò)使用稱做陰影心軸(shadow?mandrel)層的材料層投射出(cast)陰影。在陰影心軸層腐蝕出溝槽。至少溝槽的一側(cè)用于在溝槽的底部投射出陰影。保形地淀積的光致抗蝕劑用于捕獲陰影的圖像。陰影的圖像用于限定和形成結(jié)構(gòu)。由此在晶片的表面上產(chǎn)生圖像，不會(huì)產(chǎn)生常規(guī)光刻遇到的衍射效應(yīng)。這樣可減小器件的尺寸和增加芯片的操作速度。

圖1為根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的方法；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；

圖15示出了根據(jù)第三示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的俯視圖；

圖16示出了根據(jù)第三示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的透視圖；

圖17示出了根據(jù)第三示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的俯視圖；

圖18示出了根據(jù)第三示例性實(shí)施例處理中的半導(dǎo)體晶片的俯視圖。

根據(jù)本發(fā)明，稱為陰影光刻的新工藝用于在半導(dǎo)體襯底上限定和形成結(jié)構(gòu)。限定和形成的結(jié)構(gòu)可以為形成半導(dǎo)體電路需要的任何結(jié)構(gòu)。雖然在優(yōu)選實(shí)施例中示出的例子為限定和形成柵，但應(yīng)該明白本發(fā)明適用于形成半導(dǎo)體晶片上的任何結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，稱做陰影心軸層的材料層投射出限定結(jié)構(gòu)的陰影。要投射出陰影，要在陰影心軸中腐蝕出溝槽。在包括溝槽的晶片的表面上淀積保形淀積的光致抗蝕劑。然后以至少溝槽的一側(cè)在溝槽的底部中投射出陰影的角度露出光致抗蝕劑。優(yōu)選使用離子注入進(jìn)行曝光，但也可以使用其它的方法，例如光學(xué)、紫外線、深紫外線、X射線、或電子束曝光。顯影光致抗蝕劑，陰影的圖像用于限定和形成結(jié)構(gòu)。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，限定的結(jié)構(gòu)為柵。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能理解本發(fā)明可以限定半導(dǎo)體襯底上本發(fā)明需要的任何結(jié)構(gòu)。