JP2003501800A - 窒化物スペーサーを用いて高密度のメモリセルおよび小さな間隔を作る方法 - Google Patents
窒化物スペーサーを用いて高密度のメモリセルおよび小さな間隔を作る方法Info
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Abstract
Description
いて小さな間隔のパターンを作る方法に関する。
現するために、(たとえば、サブミクロンレベルで)半導体ウェハ上のデバイス
寸法を縮小する取組みが続いている。このような高密度でのデバイスの実装を実
現するために、より小さな特徴寸法が必要とされている。これは、相互接続の線
の幅と間隔、コンタクトホールの間隔と直径、および種々の特徴の角と縁等のジ
オメトリを含むであろう。
フィ工程を必要とする。一般に、リソグラフィは、種々の媒体間でのパターン転
写の工程をさす。それは集積回路の製作に用いられる技術であり、シリコンスラ
イス、ウェハを、放射線感光性膜(radiation-sensitive film)、レジストで一
様にコーティングし、さらに(オプティカルライト、x線、または電子ビーム等
の)露光源が、介在するマスターテンプレート、フォトマスクを通して、表面の
選択された区域を特定のパターンのために照射する技術である。リソグラフィコ
ーティングは一般には、対象パターンの投影される像を受けるのに好適な放射線
感光性コーティングである。像がいったん投影されると、それはコーティング内
に永久に形成される。投影される像は、対象パターンのネガティブ像またはポジ
ティブ像のいずれであってもよい。フォトマスクを通してコーティングを露光す
ることにより、像区域は、(コーティングに依存して)特定の溶剤現像液でより
可溶性になるか、またはそれほど可溶性でなくなるかのいずれかとなる。より可
溶性の区域を現像処理で取除き、それほど可溶性でないポリマーとしてのコーテ
ィングのパターン像を残す。
くする取組みがなされてきた。フォトリソグラフィ工程で用いられるリソグラフ
ィツールセットと併せて、この工程で用いられる光の波長が一般に間隔寸法を決
める。たとえば、0.18μmの線および/または間隔を提供するように設計さ
れているツールセットは、その最小範囲の0.18μmの線および/または間隔
を一貫して実現することはできず、むしろ、最小範囲を超えた(たとえば0.2
0μm)線および/または間隔をかなり一貫した結果で生じさせるために用いら
れる。
セットの最小範囲の、さらには最小範囲よりも小さい、一貫した線および/また
は線の間隔を達成できるような技術が望ましいであろう。
の最小範囲よりも小さい実質的に一貫した間隔寸法を達成する方法に関する。所
望の様態でフォトレジスト層をパターニングするために、所与のリソグラフィツ
ールセットを用いる。ツールセットは、近接する線の最も小さな間隔d1を実現
することができる。フォトレジスト層をパターニングした後、その下のARC層
にパターンをエッチングするエッチングステップを行なう。次に、パターニング
されたARC層に一致するように窒化物層を堆積させる。その後、特定の量の窒
化物層(好ましくは、ARC部分に存在する窒化物層の厚みに等しい厚さ)を除
去する方向性エッチングを行なう。方向性エッチングは、パターニングされたA
RC部分に沿って窒化物側壁を残し、このことにより、近接するARC部分の間
にある露出区域の寸法サイズが小さくなるという結果が生じる。したがって、露
出区域の間隔寸法サイズ(d2)は、窒化物層を堆積させる前の、露出区域の間
隔寸法サイズ(d1)よりも実質的に小さい。ARC層の下にある層をエッチン
グするエッチングステップを行なう。下層の1つからエッチングされた近接する
線は、d1と比較して最も小さな間隔設計寸法d2を有する。このようにしてこの
発明は、特定のリソグラフィツールセットで、最小パターニング範囲の、さらに
それより小さな、線の間隔寸法を達成することを可能にする。
レジスト層をパターニングし、そこではd1が、フォトレジスト層の下にあるA
RC層の露出区域の最も小さい間隔寸法である。ARC層をエッチングする。パ
ターニングされたARC層とARC層の下に伸びる下層の露出部分とに一致する
ように窒化物層を形成する。窒化物層をエッチングして、窒化物側壁を形成し、
その窒化物側壁は、露出下層区域の最も小さな間隔寸法をd2<d1であるd2に
まで減じる。
フォトリソグラフィツールセットで半導体構造のフォトレジスト層をパターニン
グする。パターニングされたフォトレジスト層の最小のプリント間隔寸法はd1
であり、d1は、フォトリソグラフィツールセットで一貫してプリント可能な最
も小さな間隔寸法である。フォトレジスト層の下にあるパターニングされたAR
C層と、ARC層の下にある下層として露出した部分とに一致するように窒化物
層を形成する。ここでd1は露出部分の最小寸法である。窒化物層の最小の厚み
パラメータ(γ)に実質的に等しい量をとるように窒化物層をエッチングし、露
出部分の最も小さな寸法がd2<d1であるd2になるように窒化物側壁を残す。
する。半導体構造が用いられ、これはポリシリコン層と、ポリシリコン層にわた
るパターニングされた反射防止膜(ARC)層とを含み、ポリシリコン層の少な
くとも1つの露出部分の最小寸法はd1に等しい。半導体構造の露出面に一致する
ように窒化物層を形成する。窒化物層をエッチングして、ARC層の側壁に沿っ
て窒化物部分を残し、窒化物部分はポリシリコン層の少なくとも1つの露出部分
の最小寸法をd2<d1であるd2にまで減じる。
法に関する。一貫してプリント可能な最小寸法がd1であるフォトリソグラフィ
ツールセットを使用して半導体構造のフォトレジスト層をパターニングする。半
導体構造は、ポリシリコン層と、ポリシリコン層にわたる反射防止膜(ARC)
層と、ARC層にわたるパターニングされたフォトレジスト層とを含み、ARC
層の少なくとも1つの露出部分の最小寸法はd1に等しい。ARC層をエッチン
グする。フォトレジスト層を除去する。ARC層の残された部分とARC層の下
にあるポリシリコン層の露出部分とに一致するように窒化物層を形成する。窒化
物層をエッチングして、窒化物側壁を残し、窒化物側壁は、ポリシリコン層の少
なくとも1つの露出部分の最小寸法をd2<d1であるd2にまで減じる。ポリシ
リコン層をエッチングする。少なくとも2つの近接する線の最も小さな間隔はd 2 に実質的に等しい。
され、さらに請求項で具体的に示される特徴を含む。この説明と添付の図とが、
この発明の例示的なある実施例を詳細に述べる。しかし、これらの実施例は、こ
の発明の原理が用いられるであろう種々の方法のうちのほんの僅かを示している
にすぎない。この発明の他の目的、利点、および新規の特徴が、図とともに読ま
れると、以下のこの発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
1組の線50A、50B、および50C(集合的に参照番号50とする)を示す。
線50は最小の特徴プリント寸法がdMであるフォトリソグラフィツールセット
(図示せず)を用いて形成される。より具体的には、ツールセットでプリント可
能な線の最も小さな間隔が寸法dMである。しかし、最小の間隔寸法dMで一貫し
てプリントをすることは、通例不可能である。ツールセットは、(dMよりも大
きい)間隔寸法d1で一貫してプリントをすることができる。図1aからわかる
ように、この発明は、ある特定のツールセットを用いて近接する線の間に間隔寸
法(d2)をそれぞれ達成するように線50を形成することを可能にする。寸法
d2は、寸法dMおよびd1よりも実質的に小さい。
する、比較的大きな幅の線の間に小さな間隔を達成することは非常に困難である
。この発明は、約20:1までの線幅対間隔幅の比を実現することができる。線
50Dの幅と線50Eの幅とはそれぞれ、線50Dと50Eの間隔よりも約20倍大
きい。
d2よりも実質的に大きい)dMであるツールセットを用いて、間隔寸法がそれぞ
れd2である線50を形成することができるのかをより詳細に示す。
パラメータよりもずっと小さな最小間隔寸法を、従来のツールセットを用いて得
る方法を可能にする。結果として、この発明は、減じられた線間隔を達成するた
めに新しいフォトリソグラフィツールセットを購入することに比べて比較的ロー
コストの別の選択肢を提供する。
えば800Aから1500Aの範囲の厚みのSiON)、およびパターニングさ
れたフォトレジスト層164を含む構造100を示す。構造100の形成は当該
技術で周知であり、これに関するさらなる詳細は、簡潔のために省かれる。フォ
トレジスト層164は、フォトリソグラフィツールセット(たとえば、0.18
μm以上の距離で離された線をパターニングすることのできるディープ紫外線(
DUV)ツールセット)を用いて、パターニングされている。パターニングされ
たフォトレジスト層164は、線50を形成するエッチングステップの間、下に
ある層のためのマスクとして働く。距離d1は、フォトリソグラフィツールセッ
トで一貫して達成可能な最も小さな間隔パラメータとして代表的なものである。
6を示す。
トリッピングステップ168を示す。
的に終わった後に形成される構造169を示す。
9上で行なわれる窒化物堆積ステップ170を示す。より具体的には、エッチン
グされたARC層162は窒素をもとにした化学作用に晒され、ARC層162
上にコンフォーマルな窒化物コーティング180(図7)を形成する。当業者は
、過度の実験なしに、コンフォーマルな窒化物コーティング180を形成する好
適な化学作用を容易に作ることができることが理解されるであろう。エッチング
化学とその持続時間とを好適に調整して、所望の、実質的にいかなる厚み(たと
えば、約10から1000Aの範囲)の窒化物コーティングをも形成できるであ
ろう。
向性エッチングステップ190を示す。好ましくは、ドライ方向性エッチングを
行なって、窒化物層180のコンフォーマルな厚みに等しい窒化物層180の量
を除去する。
が結果として生じる。構造200は、窒化物側壁220を含み、その結果、ポリ
シリコン層154の露出部分の寸法はd2となる。寸法d2は寸法d1よりも小さ
い(図2)。窒化物層180の厚み(γ)を調整することによって、寸法d2を
調整することができる。たとえば以下の関係式によって、寸法d2を調整するこ
とができる: d2=d1−2γ 特定の寸法d1内に2つの窒化物側壁220があるため、d2の値は、d1から
、窒化物層の厚み(γ)を2倍したものを減じた値に等しい。
リコン層154の露出部分をエッチングし、その間にそれぞれd2の間隔を有す
る線250(図11)を形成する。
リッピングステップ260を示す。
にd2と等しい線250を含む構造300を示す。したがって、たとえば、0.
18μmツールセットを用いて間隔寸法d1=0.20μmのフォトレジスト1
64をパターニングし、さらに厚み(γ)が0.03μmになるように窒化物層
80を形成したとすると、近接する線50Aと50Bとの、結果として生じる間隔
寸法は約0.14μm=(0.20μm−2(0.03μm))であろう。用い
られた0.18μmツールセットの最小間隔寸法(dM)は0.18μmであり
、従来の技術では、このような最小間隔寸法を一貫して達成することは困難であ
ろう。しかし、この発明を用いることによって、同じ0.18μmツールセット
を用いて、ツールセットの最小間隔寸法パラメータでの、およびそれより小さな
、線の間の最小間隔寸法を実質的に一貫して達成することができる。
法パラメータでの、およびそれより小さな最小間隔寸法を実質的に一貫して達成
できる。
徴の間で小さな間隔寸法を達成することが望まれる他の特徴(たとえば、フラッ
シュメモリデバイスおよび/または埋込みフラッシュメモリデバイスのフローテ
ィングゲート)にこの発明を適用してもよいことが理解されるであろう。たとえ
ば、図14で示されるように、メモリデバイス360の、密な間隔のフローティ
ングゲート350A、350Bおよび350Cの形成において、この発明の原理を
用いることができる。
りずっと小さな最小間隔寸法を得るように設定された特定のフォトリソグラフィ
ツールセットを用いるための方法を可能にする。
明するために、構成要素または方法の、考えられ得るあらゆる組合せを説明する
ことは当然のことながら可能ではない。しかし、当業者は、この発明の多くのさ
らなる組合せおよび置換が可能であることに気づくであろう。したがって、この
発明は、添付の請求項の思想と範囲内に入るすべてのこのような置換、変形およ
び変更を含むと意図される。
。
ングされたフォトレジスト層を含む半導体構造の概略断面図である。
ある層をエッチングするエッチングステップが行なわれる図2の半導体構造の概
略図である。
われる、下層エッチングステップが終了した後の図3の構造の概略断面図である
。
概略断面図である。
積させる堆積プロセスが行なわれる図5の構造の概略断面図である。
6の構造の概略断面図である。
構造の概略断面図である。
後の図8の構造の概略断面図である。
われる図9の構造の概略断面図である。
後の図10の構造の概略断面図である。
するストリッピングプロセスが行なわれる図11の構造の概略断面図である。
の概略断面図である。
図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 エッチングマスクを形成する方法であって、 フォトレジスト層をパターニングするステップを含み、d1が、フォトレジス
ト層の下にあるARC層の露出区域の最も小さな間隔寸法であり、 前記方法はさらに、 ARC層をエッチングするステップと、 パターニングされたARC層とパターニングされたARC層の下にある下層の
露出部分とに一致する窒化物層を形成するステップと、 窒化物層をエッチングし、窒化物側壁を形成するステップとを含み、窒化物側
壁は露出下層区域の最も小さな間隔寸法をd2<d1であるd2にまで減じる、方
法。 - 【請求項2】 最小の厚みがγとなるように窒化物層を形成するステップを
さらに含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 10から1000Aの範囲の厚み(γ)となるように窒化物
層を形成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 ドライ方向性エッチングを用いて窒化物層をエッチングする
ステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 関係式d2=d1−2γに従ってd2を予め定めるステップを
さらに含み、γは窒化物層の厚みである、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 半導体層に小さな間隔パターンを作る方法であって、 フォトリソグラフィツールセットで半導体構造のフォトレジスト層をパターニ
ングするステップを含み、パターニングされたフォトレジストの最小プリント間
隔寸法はd1であり、d1はフォトリソグラフィツールセットで一貫してプリント
可能な最小間隔寸法であり、 前記方法はさらに、 フォトレジスト層の下にあるパターニングされたARC層とARC層の下にあ
る下層の露出部分とに一致する窒化物層を形成するステップを含み、d1が露出
部分の最も小さな寸法であり、 前記方法はさらに、窒化物層の最小の厚みパラメータ(γ)に実質的に等しい
量だけ窒化物層をエッチングし、露出部分の最も小さな寸法がd2<d1であるd 2 になるように窒化物側壁を残すステップを含む、方法。 - 【請求項7】 厚み(γ)が約10から1000Aの範囲にあるように窒化
物層を形成するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 ドライ方向性エッチングを用いて窒化物層をエッチングする
ステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 関係式d2=d1−2γに従って寸法d2を予め定めるステッ
プをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 【請求項10】 密な間隔の線をポリシリコン層から形成する方法であって
、 ポリシリコン層とポリシリコン層にわたる反射防止膜(ARC)層とを含む半
導体構造を用いるステップを含み、ポリシリコン層の少なくとも1つの露出部分
の最も小さな寸法がd1と等しく、 前記方法はさらに、 半導体構造の露出面に一致する窒化物層を形成するステップと、 窒化物層をエッチングして、ARC層の側壁に沿って窒化物部分を残すステッ
プとを含み、窒化物部分は、ポリシリコン層の少なくとも1つの露出部分の最も
小さな寸法をd2<d1であるd2にまで減じる、方法。 - 【請求項11】 厚み(γ)を有するように窒化物層を形成するステップを
さらに含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 関係式d2=d1−2γに従って寸法d2を予め定めるステ
ップをさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 ARC層でSiONを用いるステップをさらに含む、請求
項10に記載の方法。 - 【請求項14】 特徴が線であり、線幅対間隔幅の比が約20:1から1:
1の範囲にある、請求項10に記載の方法。 - 【請求項15】 特徴が線であり、線幅対間隔幅の比が約20:1から10
:1の範囲にある、請求項10に記載の方法。 - 【請求項16】 特徴がフローティングゲートである、請求項10に記載の
方法。 - 【請求項17】 密な間隔の線をポリシリコン層から形成する方法であって
、 半導体構造のフォトレジスト層をパターニングするステップを含み、フォトレ
ジスト層上にプリントされた最も小さな間隔寸法がd1であり、半導体構造は、
ポリシリコン層と、ポリシリコン層にわたる反射防止膜(ARC)層と、ARC
層にわたるパターニングされたフォトレジスト層とを含み、ARC層の少なくと
も1つの露出部分の最も小さな寸法はd1に実質的に等しく、 前記方法はさらに、 ARC層をエッチングするステップと、 フォトレジスト層を除去するステップと、 ARC層の残された部分とARC層の下にあるポリシリコン層の露出部分とに
一致する窒化物層を形成するステップと、 窒化物層をエッチングして窒化物側壁を残すステップとを含み、窒化物側壁は
、ポリシリコン層の少なくとも1つの露出部分の最も小さな寸法をd2<d1であ
るd2にまで減らし、 前記方法はさらに、 ポリシリコン層をエッチングするステップを含み、少なくとも2つの近接する
線の最も小さな間隔寸法は実質的にd2に等しい、方法。 - 【請求項18】 関係式d2=d1−2γに従って、寸法d2を予め定めるス
テップをさらに含み、γは窒化物層の厚み寸法である、請求項17に記載の方法
。 - 【請求項19】 厚み(γ)が約10から1000Aの範囲にあるように窒
化物層を形成するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 ARC層がSiONを含む、請求項17に記載の方法。
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