專利名稱：半導體技術中產(chǎn)生間距細分的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的周期結(jié)構或圖案的制造方法。
背景技術：
類似半導體存儲器的一些類型的半導體器件包括至少在一個維度上是周期性的結(jié)構元件或圖案化層。例如，字線和位線通常沿著彼此平行延伸的直線設置。線的寬度和在相鄰線之間的距離在整個器件內(nèi)是恒定的。這樣，這些線的順序在一個方向上是周期性的，優(yōu)選最小尺寸，其能夠?qū)崿F(xiàn)最小面積的存儲單元陣列。線的尺寸和它們的間隔在周期性順序的方向上連續(xù)重復。這些周期中的一個的長度稱為圖案的間距。
應用于構造周期圖案的制造技術限制了間距的值。一些限制是由于在構造工藝中采用的掩模技術。在使用掩模的常規(guī)蝕刻工藝中，對可獲得的尺寸限制較小。另一方面，器件的進一步小型化，使得必須提供能夠?qū)崿F(xiàn)更小間距的制造方法。只有在制造的結(jié)構足夠精確以滿足器件性能的需要的情況下，這些方法才是可應用的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明涉及半導體器件中具有比至今可能的間距更小的間距的周期圖案的制造方法。
本發(fā)明的另一個目的是通過基于標準半導體技術的方法步驟來減小間距。
本發(fā)明使用重復的隔離物技術，以便用更小且更窄的致使間距細分的間隔元件代替規(guī)則的周期圖案。該方法包括以下步驟提供具有圖案層的襯底，其被構造成彼此平行延伸且在它們之間具有相同的橫向尺寸和相同的距離的分開的條狀部分；在圖案層上共形地施加第一隔離層；各向異性地蝕刻第一隔離層以在條狀部分的側(cè)壁上形成第一隔離物；去除圖案層，使第一隔離物每個具有兩個主側(cè)壁；共形地施加第二隔離層；各向異性地蝕刻第二隔離層以在第一隔離物的主側(cè)壁上形成第二隔離物，從而在相鄰的第二隔離物之間保留空余空間；施加互補層以填充這些空余空間；形成第一隔離物、第二隔離物和互補層的上表面的平坦表面；以及去除第一隔離物、或第二隔離物、或互補層、或第一和第二隔離物、或第一隔離物和互補層、或第二隔離物和互補層。
由隨后的附圖的簡要說明、詳細描述和所附權利要求和附圖，本發(fā)明的這些和其它的目的、特征和優(yōu)點將變得明顯。


為了更完全地理解本發(fā)明和它的優(yōu)點，現(xiàn)在參考下文中結(jié)合附圖的描述，其中圖1示出了本發(fā)明方法的第一變型的第一中間產(chǎn)品的截面圖。
圖2示出了根據(jù)圖1在施加隔離層之后的另外的中間產(chǎn)品的截面圖。
圖3示出了根據(jù)圖2在隔離物形成之后的截面圖。
圖4示出了根據(jù)圖3在施加第二隔離層之后的截面圖。
圖5示出了根據(jù)圖4在形成第二隔離物以及施加互補層之后的截面圖。
圖6示出了根據(jù)圖5在平面化步驟之后的截面圖。
圖7示出了為了形成半間距的周期圖案，根據(jù)圖6在去除隔離物之后的截面圖。
圖8示出了根據(jù)圖6的包括不同尺寸的所述方法的變型的截面圖。
圖9示出了根據(jù)圖7的能夠從圖8的中間產(chǎn)品獲得的產(chǎn)品的截面圖。
圖10示出了根據(jù)圖2的包括其它橫向尺寸的所述方法的變型的截面圖。
圖11示出了根據(jù)圖10的在施加第二隔離層之后的另外的中間產(chǎn)品的截面圖。
圖12示出了根據(jù)圖11在形成第二隔離物以及施加互補層之后的截面圖。
圖13示出了根據(jù)圖7的可從根據(jù)圖12的中間產(chǎn)品獲得的產(chǎn)品的截面圖。
圖14示出了根據(jù)圖13的可從根據(jù)圖12的中間產(chǎn)品獲得的另外的產(chǎn)品的截面圖。
圖15示出了根據(jù)所述方法的另外的應用的中間產(chǎn)品的截面圖。
具體實施例方式
圖1示出了所述方法的第一變型的第一中間產(chǎn)品的截面圖。在襯底1的主表面上施加圖案層2，其可包括不同材料的層或半導體器件結(jié)構。這在圖1中沒有詳細示出，因為對于該方法來說沒有必要描述它。圖案層2被提供有彼此平行延伸的分開的條狀部分的結(jié)構?？赏ㄟ^硬掩模3獲得該結(jié)構。硬掩模3可以是氮化物，例如，其可通過包括施加光致抗蝕劑層的光刻步驟來構造。圖案層2的條狀部分具有側(cè)壁，其理想地垂直于襯底的主表面。條狀部分的橫向尺寸，它們的寬度，始終是相同的。對于所有相鄰部分的對，在兩個相鄰的條狀部分之間的距離也是相同的。因此，圖案層2具有周期結(jié)構，每個周期包括一個條狀部分和在兩個相鄰條狀部分之間的一個間隔。周期的長度在圖1中表示為圖案的最初間距10。當然，代表周期性的部分可沿著圖1中的箭頭的任一方向移動，但是周期的長度是固定的且限定圖案的間距。優(yōu)選在執(zhí)行下面的工藝步驟之前去除硬掩模3。
圖2示出了在共形的施加第一隔離層4之后的另外的中間產(chǎn)品。第一隔離層4的材料可以是電絕緣或?qū)щ姷那冶贿x擇為不同于圖案層2的材料，以便可以相對于第一隔離層4選擇性地去除圖案層2。在圖2中由虛線表示由第一隔離層4形成的第一隔離物5的形狀。通過各向異性蝕刻步驟制作第一隔離物5，其在垂直于襯底1的主表面的方向上減少了第一隔離層4。繼續(xù)進行該工藝直到完全去除在圖案2之上和在要形成的第一隔離物5之間的區(qū)域中的第一隔離物4的材料為止。然后去除圖案層2。
圖3示出了根據(jù)圖2去除圖案層2之后的截面圖。第一隔離物5留在襯底1上且形成新的周期圖案，相鄰的第一隔離物5彼此間隔開。所述最初間距10也表示在圖3中。在最初間距10的每個周期中有兩個第一隔離物5。在圖3中示出的實施例中，選擇圖案層2的條狀部分的橫向尺寸和第一隔離物5的橫向尺寸或厚度使得第一隔離物5被相等地間隔開。這樣，獲得周期性的新圖案，其具有為最初間距10的一半的間距。
圖4示出了根據(jù)圖3在施加第二隔離層6之后的截面圖，該第二隔離層可以是任何材料，例如，尤其是襯墊。它也被共形地施加以使在隨后的各向異性蝕刻之后保留第二隔離物。這樣提供了如圖5中所示的第一隔離物5和第二隔離物7的結(jié)構。
圖5示出了第一隔離物5在其兩個相對的主側(cè)壁上都被提供了第二隔離物7，第一隔離物5的高度可能在第二蝕刻步驟中被略微地減小了。在圖5中再次標示最初間距10。用互補層8覆蓋獲得的結(jié)構，其填充隔離物之間的間隙。根據(jù)半導體器件的實施例的需要以及也考慮隨后的構造步驟來選擇互補層8的材料。
接著平面化根據(jù)圖5的中間產(chǎn)品的上表面以及優(yōu)選地將其向下拋光到圖6中示出的典型水平，其也示出了互補層8的條狀剩余部分、第二隔離物7、第一隔離物5，以及第二隔離物7等周期性地在垂直于層條的縱向延伸的方向上的接連次序。為了獲得最初間距的一半的周期圖案，去除第一和第二隔離物。
圖7示出了在去除隔離物之后的產(chǎn)品，僅留下互補層8的條狀剩余部分。在圖7中標示最初間距10以示出通過前面的方法步驟該間距已經(jīng)被二等分。
圖8示出了根據(jù)圖6的截面圖的包括其它橫向尺寸的所述方法的變型的中間產(chǎn)品。這里已調(diào)整圖案層2的條狀部分的尺寸以及第一隔離物5和第二隔離物7的厚度以便第一隔離物、第二隔離物和互補層8的剩余部分的條都具有相同的橫向尺寸。如果至少互補層8的所述部分和第一隔離物5的橫向尺寸是相同的就足夠了。這確保了第二隔離物7的順序和第一隔離物5和互補層8的所述部分的交替順序都形成最初間距10的四分之一的周期圖案。
圖9示出了去除第二隔離物7時獲得的最初間距10的四分之一的周期圖案的實例。如果去除第一隔離物5和互補層8的所述部分則形成包括第二隔離物7的互補的周期圖案。通過去除在根據(jù)圖8的中間產(chǎn)品中存在的任何單層或?qū)拥慕M合，可獲得多種其它周期圖案。這樣，通過僅去除第一隔離物5，或僅第二隔離物7，或僅互補層8，或去除第一和第二隔離物，或第一隔離物和互補層，或第二隔離物和互補層，可獲得不同的圖案。
圖10示出了根據(jù)圖2的截面圖的中間產(chǎn)品的另外的實施例的截面圖。圖10的實施例與圖2的實施例在圖案層2的條狀部分的橫向尺寸上不同。在此將該尺寸選擇成大于每兩個位于兩個相鄰的條狀部分的彼此面對的側(cè)壁上的第一隔離物5之間的距離的兩倍。
圖11示出了根據(jù)圖10的在施加第二隔離層6之后的另外的中間產(chǎn)品的截面圖。在第一隔離物的順序上第一隔離物5之間的距離大小交替。在第一隔離物5之間的較小的間隙被第二隔離層6的材料完全填充。在較大的間隙中，在共形沉積的第二隔離層6的側(cè)壁部分之間存在小空隙。
圖12示出了根據(jù)圖11在形成第二隔離物7之后的截面圖。優(yōu)選地選擇第二隔離層6的厚度以便在相鄰的第二隔離物7之間留下的空隙具有與第一隔離物5相同的尺寸。如果也適當?shù)剡x擇圖案層2的條狀部分的橫向尺寸，則位于第一隔離物5之間的較窄間隙內(nèi)的第二隔離層6的剩余部分的厚度和第二隔離物7的厚度相等。在這種情況下，第二隔離層6的所有剩余部分以相等的距離間隔開。隨后的平面化步驟，通過該步驟將所述材料去除到圖12中的水平虛線表示的水平，將提供類似于圖8中示出的結(jié)構，但是具有比較厚的第二隔離物7。與圖11的比較表明該變型提供了第二隔離物7的周期圖案，其中在最初間距10的間隔內(nèi)總是存在三個第二隔離物7。因此新的間距是最初間距的三分之一。
圖13示出了去除第一隔離物5和互補層8之后的另外的中間產(chǎn)品。保留的第二隔離物7都具有相同的寬度并且被相等地間隔開。
圖14示出了互補結(jié)構，其中去除了第二隔離物7且第一隔離物5和互補層8保留在襯底1上。因為調(diào)整了尺寸使得第一隔離物5和互補層8的所述部分具有相同的厚度，所以根據(jù)圖14的產(chǎn)品的結(jié)構具有最初間距10的三分之一的周期圖案。
圖15示出了根據(jù)圖13的在襯底1和第二隔離物7的圖案之間具有所示的另外的器件層9的產(chǎn)品。該實例說明通過本方法獲得的已細分的最初間距的圖案可用作掩模，以將另外的器件層9構造為比至今可能有的間距更小的間距的周期圖案。在該實例中，優(yōu)選地，由適合于硬掩模的材料形成第二隔離物7，例如氮化硅。以同樣的方式，圖7、圖9或圖14的圖案和通過本方法可獲得的其它規(guī)則圖案可在另外的構造步驟中用作掩模，通過所述步驟將器件層9構造為具有更小的間距。器件層9具體地說可以是包括柵極電介質(zhì)的字線層，特別是包括存儲層、多晶硅層、金屬或金屬硅化物層和頂電絕緣層的一種，其被構造成字線疊層。但是通過本方法的間距細分的可能的應用不限于存儲器件。
盡管已經(jīng)詳細地說明了本發(fā)明和它的優(yōu)點，但是應該理解在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在其中進行多種變化、替代和改變。
參考數(shù)字列表1 襯底2 圖案層3 硬掩模4 第一隔離層5 第一隔離物6 第二隔離層7 第二隔離物8 互補層9 器件層10 最初間距
權利要求
1.半導體技術中制造間距細分的方法，包括提供具有圖案層的襯底，其被構造成彼此平行延伸的分開的條狀部分；所述條狀部分具有側(cè)壁和橫向尺寸，其對于所述部分的每一個是相同的；所述條狀部分被設置成彼此隔開一段距離，對于所述部分的每兩個相鄰部分所述距離是相同的；在所述圖案層上共形地施加第一隔離層；各向異性地蝕刻所述第一隔離層以在所述條狀部分的所述側(cè)壁上形成第一隔離物；去除所述圖案層，使所述第一隔離物每個具有兩個主側(cè)壁；共形地施加第二隔離層；各向異性地蝕刻第二隔離層以在所述第一隔離物的所述側(cè)壁上形成第二隔離物，使得在位于彼此面對的側(cè)壁上的所述第二隔離物對之間保留空余空間；施加互補層以填充所述空余空間；形成所述第一隔離物、所述第二隔離物和所述互補層的上表面的平坦表面；以及去除從包括第一隔離物、第二隔離物、互補層、第一和第二隔離物、第一隔離物和互補層、以及第二隔離物和互補層的組中選擇的至少一層。
2.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括形成所述第一隔離物和所述第二隔離物使得所述第二隔離物以相等的距離間隔開。
3.根據(jù)權利要求2的方法，進一步包括由所述第一隔離物之一和所述互補層相繼交替地分開所述第二隔離物。
4.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括以在所述圖案層的兩個相鄰的條狀部分之間形成的第一隔離物之間的距離小于條狀部分的橫向尺寸的一半的方式形成所述圖案層的所述條狀部分和所述第一隔離物；以及將所述第二隔離物形成為被相等地間隔開且具有等于在所述圖案層的兩個相鄰的條狀部分之間形成的第一隔離物之間的距離的橫向尺寸。
5.根據(jù)權利要求4的方法，進一步包括以周期方式一次由所述互補層以及兩次由所述第一隔離物相繼分開所述第二隔離物。
6.根據(jù)權利要求1-5中的一個的方法，進一步包括使用從包括第二隔離物和互補層、第一隔離物和互補層、第一和第二隔離物、互補層、第二隔離物、以及第一隔離物的組中選擇的至少一個保留層作為掩模來蝕刻位于條狀部分之下的另外的層或?qū)有蛄小?br> 全文摘要
在周期結(jié)構的圖案層的條狀部分的側(cè)壁上形成隔離物。去除圖案層，并且用另外的隔離層覆蓋該隔離物，接著將其構造成第二側(cè)壁隔離物。用互補層填充隔離物之間的間隙。將上表面平面化到較低的表面水平，保留第一隔離物、第二隔離物和互補層的剩余部分的周期順序。以去除保留層的一層或兩層提供更小間距的周期圖案的方式修改橫向尺寸。
文檔編號H01L21/768GK1909205SQ200610100990
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2005年8月1日
發(fā)明者S·帕拉斯坎多拉, D·卡斯帕里 申請人:奇夢達股份公司