JP5467471B2 - 離間された導電配線に電気的接続を提供する方法 - Google Patents

離間された導電配線に電気的接続を提供する方法 Download PDF

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Description

ここに開示される実施形態は、一般に集積回路の製造に関し、より詳細には、集積回路において、例えば離間された平行配線等の離間された導電配線に電気的接続を提供することに関する。
導電配線は、集積回路の多くの共通構成要素を形成する。ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)回路は、例えば、ワード線及びビット線を形成する複数の平行な導電配線を組み込む。容量を増加し、より小型のデバイスを収容するために、これらの回路及び他の回路上の構成要素の密度を高めるように常に圧力がかかっている。フィーチャサイズの継続的な削減は、フィーチャを形成するために用いられる技術により大きな要求を提起する。
フォトリソグラフィは、集積回路のフィーチャのパターニングのために一般的に用いられる技術である。従来のフォトリソグラフィ技術を用いて導電配線を形成するためのフォトリソグラフィ法の一例を図1A〜図1Dに示す。図1Aは、半導体基板又は絶縁材料基板等の基板11を示す。半導体基板11上にワード線を形成するために、ゲート酸化材料31、ポリシリコン材料35、金属シリサイド材料37、及び酸化物上部材料41を含む材料が、半導体基板11上に連続的に堆積される。堆積された材料の最後のセットは、フォトレジスト反射防止コーティング及びハードマスク材料を含み得るフォトパターニングスタックを備える。任意のフォトレジスト材料33は、ポジ型フォトレジスト材料(DNQ‐ノボラック等)及びネガ型フォトレジスト材料(SU‐8等)を含めて、フォトパターニングスタックのために用いてもよい。この例では、フォトレジスト材料33がマスクを介して(部分60、61において)光に露光されて現像されるときに、光に露光されていない領域が溶解されるように、ネガ型フォトレジストが用いられる。
図1Bは、材料の未露光部分が除去された後の残留しているフォトレジスト材料33を示す。残留しているフォトレジスト材料33は、エッチング工程のためのエッチマスクとして用いられる。エッチング工程では、ゲート酸化膜31、ポリシリコン35、金属シリサイド37、及び、フォトレジスト材料33によって覆われていない酸化物上部材料41部分が、例えば、ウェット又はドライケミカルエッチングによって除去される。エッチング後に、残留しているフォトレジスト材料33は溶解される。図1Cは、結果として得られたスタックの横断面図を示す。一度、所望の層がパターン化されると、カプセル化(封入)絶縁材料51は堆積されエッチングされることができる。酸化物等の任意の適切な絶縁材料51が用いられてもよい。図1Dは、材料上に堆積されるとともに基板11からエッチングされた絶縁材料51を示す。カプセル化(封入)は、上部と、その下部にある材料31、35、37、及び41の両側とを覆う。材料31、35、37、及び41上にカプセル化絶縁材料51を形成する他の公知技術も用いられることができる。
導電配線等の緻密な配線フィーチャが、このような公知のフォトリソグラフィ技術を用いていかに近接してパターン化されることができるかについては制限がある。集積回路上の配線フィーチャのサイズは、一般に、それらの「ピッチ」によって、すなわち2つの隣接するフィーチャの同一点間の距離によって記載される。フィーチャは、一般に、隣接するフィーチャ間の間隔によって画定されるため、ピッチは、配線フィーチャの幅(図1Dのx)と、その配線フィーチャをそれに隣接する配線フィーチャ(図1Dのy)から分離する間隔の幅との合計として図示されることができる。「ハーフピッチ」とは、フィーチャの幅x及びフィーチャ間の間隔の幅yの合計の半分である。光学系及び光、又は放射線の波長等の要因により、最小ピッチが存在し、それよりも小さなピッチでは、配線フィーチャが従来のフォトリソグラフィ技術を用いて確実には形成されることができない。従来のフォトリソグラフィ技術、図1A〜図1Dに示した一例は、約45nm程度の小さいハーフピッチを有する平行に離間された導電配線を形成することができる。ダブルパターニング及びスペーサピッチダブリング等のより高度なフォトリソグラフィ技術は、約20nm程度の小さいハーフピッチを有する導電配線の形成を可能にする。これらの技術の例は、Hauangの米国特許第5,378,649号(ダブル‐パターニング)、及びLowreyらの米国特許第5,328,810号(スペーサピッチダブリング)に記載されている。
ポリマー自己組織化(self assembly)等の最近開発された非リソグラフィ技術は更に、隣接する配線間を更により小さく分離する平行導電配線を形成することも可能にしてきた。例えば、ブロックコポリマー(BCP)自己組織化を用いて、20nm未満のハーフピッチを有する導電配線が達成可能である。図2A及び図2Bは、BCP自己組織化技術を用いて形成されたパターンを示す。自己組織化されたパターンを形成する工程は、例えば、ポリスチレン(PS)及びポリメチルメタクリレート(PMMA)から構成される(PS−b−PMMAと呼ばれる)薄いBCP膜の堆積を伴う。この後、BCPのガラス転移温度以上の熱アニールが続く。結果として得られたパターンの品質は、膜厚、アニール時間、及びアニール温度を含む処理条件に依存する。図2Aは、(例えば、PMMAから構成される)マトリックス相材料82に形成された(例えば、PSから構成される)BCPシリンダ80を示す。シリンダは自然には左右対称のパターンに整列していないことに注意されたい。様々な方法が、外部の熱又は電界、せん断応力又は気流、化学的ナノパターニング、又はグラフォエピタキシの使用を含めて、シリンダの方向を制御するために用いることができる。図2Bは、表面レリーフが(トレンチ84の形状で)方向を誘導するために使用されるグラフォエピタキシ技術を用いて形成された、平行な離間コポリマーシリンダ80を示す。
一旦形成されたBCPシリンダ80は、フォトレジスト材料が従来のフォトリソグラフィ法で使用される方法と同様に、下部材料のパターニングのための犠牲テンプレートとして使用することができる。これを実現するために、PMMA材料は紫外線への露光及び酢酸現像液等の現像液の液浸によって除去される。残留しているPSシリンダはその後、導電性材料又は(より一般的に)ハードマスク等のエッチングの下部材料に対してマスクとして使用することができる。BCPシリンダ80は更に、導電配線として機能するように金属化することができる。BCPシリンダ80は、例えば、酸性金属塩溶液にシリンダを浸浸させることによって金属化することができる。BCPの自己組織化技術の更なる情報については、C. T. Black, et al., Polymer Self Assembly in Semiconductor Microelectronics, 51 IBM J. Res. & Dev. 605 (IBM 1997) and J. Chai, et al, Assembly of Aligned Linear Metallic Patterns on Silicon, 2 Nature Nanotechnology 500 (Nature Publishing Group 2007)を参照されたい。
このようなダブルパターニング、スペーサピッチダブリング、及びBCP自己組織化等の技術が、より間隔の狭い導電配線の製造を可能とするにつれ、隣接する配線間でオーバーラップ又はショートすることなく、特定の配線に電気的接続を行うことがますます困難になる。従来のリソグラフィ技術を用いると、コンタクトランディングパッドとも呼ばれる電気接続パッド部位は、大き過ぎて、近接した導電配線のグループ内で単一の導電配線のみにコンタクト(接続)することができない。現在のリソグラフィ技術は、これらの小さなフィーチャのための接続部位を作るために必要なパターンを印刷する解像度又はアライメント機能を持っていない。このように、また、任意の離間平行導体に電気的接続を行うために用いられ得る、より間隔の狭い導体に電気的接続を行うための技術が必要とされている。
基板上に導電配線を形成する従来のフォトリソグラフィ法を示す。 基板上に導電配線を形成する従来のフォトリソグラフィ法を示す。 基板上に導電配線を形成する従来のフォトリソグラフィ法を示す。 基板上に導電配線を形成する従来のフォトリソグラフィ法を示す。 自己組織化されたブロックコポリマー(BCP)のパターンを示す。 自己組織化されたブロックコポリマー(BCP)のパターンを示す。 基板上に形成された平行なマスクラインのトップダウンを示す図である。 基板上に形成された平行なマスクラインの断面図を示す。 フォトレジスト材料で覆われた基板上に形成された平行なマスクラインのトップダウンを示す図である。 フォトレジスト材料で覆われた基板上に形成された平行なマスクラインの断面図を示す。 カットマスクによって部分的に覆われた平行なマスクラインのトップダウンを示す図である。 カットマスクによって部分的に覆われた平行なマスクラインの断面図を示す。 カットマスクによって部分的に覆われた平行なマスクラインの断面図を示す。 図5A〜図5Bに示したカットマスクを用いて斜線の両端をエッチングした後のマスクラインのトップダウンを示す図である。 図5A〜図5Bに示したカットマスクを用いて斜線の両端をエッチングした後のマスクラインの断面図である。 斜面を有する平行なマスクライン及び等方的に成長したコンタクト(接続)ランディングパッドのマスクを有する実施形態のトップダウンを示す図である。 斜面を有する平行なマスクライン及び異方的に成長したコンタクトランディングパッドのマスクを有する実施形態のトップダウンを示す図である。 マスクライン及びコンタクトランディングパッドマスクをエッチマスクとして用いることによって形成された電気的コンタクトランディングパッド領域を備えた平行な導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 マスクライン及びコンタクトランディングパッドマスクをエッチマスクとして用いることによって形成された電気的コンタクトランディングパッド領域を備えた平行な導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 マスクライン及びコンタクトランディングパッドマスクをエッチマスクとして用いることによって形成された電気的コンタクトランディングパッド領域を備えた平行な導電配線を有する実施形態の断面図を示す。 コンタクトランディングパッドに対する電気的接続の形成を示す断面図である。 コンタクトランディングパッドに対する電気的接続の形成を示す断面図である。 単層の導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 単層の導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 単層の導電配線を有する実施形態の断面図を示す。 マスクパッドの成長を制限するために絶縁材料としてカットマスクを用いる実施形態の斜視図を示す。 マスクパッドの成長を制限するために絶縁材料としてカットマスクを用いる実施形態の斜視図を示す。 マスクパッドの成長を制限するために絶縁材料としてカットマスクを用いる実施形態の断面図を示す。 斜面及び等方的に成長したマスクパッドを有する平行なBCPシリンダを有する実施形態の斜視図を示す。 BCPシリンダ及びそれぞれのマスクパッドが、基本的導電材料をエッチングするエッチマスクとして用いられた後の図13の実施形態の斜視図を示す。 他の実施形態に従って斜線の両端を切断した後の導電配線例の斜視図を示す。 斜面及び等方的に成長した電気的コンタクトランディングパッドを有する平行な導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 図16において形成された電気的コンタクトランディングパッドに電気的接続を形成する技術例を示す。 図16において形成された電気的コンタクトランディングパッドに電気的接続を形成する技術例を示す。 斜面及び異方的に成長した電気的コンタクトランディングパッドを有する平行な導電配線を有する実施形態の斜視図を示す。 斜面及び異方的に成長した電気的コンタクトランディングパッドを有する導電配線を形成する単一の金属層を有する他の実施形態の斜視図を示す。 電気的コンタクトランディングパッドの成長を制限するために、カットマスクを絶縁体として用いる実施形態の斜視図を示す。 斜面及び等方的に成長した電気的コンタクトランディングパッドを有する導電配線を形成する平行なBCPシリンダを有する実施形態の斜視図を示す。
ここに開示される実施形態は、例えば、45nm未満の間隔を有する平行な配線等の間隔の狭い導電配線に電気的接続を行うための現行技術の問題に対処し、このような間隔の狭い導電配線に電気的接続を提供する。ここに開示される実施形態は更に、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて形成されたものを含む任意の離間された導電配線に電気的接続を行うために用いることができる。
本発明の実施形態は、ここに記載された実施形態例によって限定されるものではなく、変更がそれに対してなされることができることを理解すべきである。ここに開示される実施形態は、離間配線を持つ任意の集積回路に適用されることができ、例えば、それらの間に45nm以下の間隔を有する平行な導電配線、より具体的にはそれらの間に20nm以下の間隔を有するそのような導電配線等の、間隔の狭い平行な導電配線を含む平行な導電配線に接続するために特に適している。これらの実施形態は、例えばワード線のような間隔の狭いアクセス回線、及び、例えばビット線のようなデータ/ソース線を含む、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)及び他のメモリデバイス等のメモリ技術の応用に、及び、間隔の狭い平行導電線を有する他の集積回路構造の応用に特に適している。
以下の記載では、用語「基板」は、集積回路を製造するために適した任意のサポート物質を指し、一般的には半導体材料であるが必ずしもそうである必要はない。基板は、シリコンベースであってもよく、基礎の半導体基盤によってサポートされるシリコンのエピタキシャル層を含んでもよく、サファイアベース、シリコンオンインシュレータ(SOI)、金属、ポリマー、又は集積回路をサポートするのに適した任意の他の材料であってもよい。以下の記載において、半導体基板について参照するとき、前の工程ステップが、基礎半導体又は基盤の中又は上に領域又は接合を形成するために利用されている場合がある。
実施形態例について、類似の参照番号が図面全体を通して類似の特徴に一貫して使用される添付図面を参照してこれから記載する。図3A及び図3Bは、例えば、半導体基板11上に形成された、ゲート酸化膜31、ポリシリコン35、金属シリサイド37、及び酸化物上部材料41からなるゲートスタック材料90のような、全面堆積されたゲートスタック材料90上に形成された、離間した平行なマスクライン13の平面図及び断面図を示す。マスクライン13は、ここでは半導体基板11上のゲートスタック材料90上に示したが、金属層を含む集積回路の任意の導電材料上に形成することができる。マスクライン13は、酸化物等のカプセル化(封入)絶縁材料51によってカプセル化(封入)されたマスク材料73の層を含む。マスク材73は、例えば、フォトレジスト、ハードマスク、及び処理されたBCP材料を含む、エッチマスクとしての使用に適した任意の材料であってもよい。マスクライン13は、フォトリソグラフィ技術及びBCP技術、及び、間隔の狭い配線を製造するために用いる他の技術を含めて、任意の現在公知の又は後に開発される技術によって形成することができる。本実施形態では、マスクライン13は平行に配置され、幅xと、それらの間の間隔yを有する一延在方向29に直線的に延びている。現行のダブルパターニング及びスペーサピッチダブリング技術を用いて形成されたマスクライン13の場合は、マスクラインの幅x及びマスクライン間の間隔yの合計は、90nm(45nmのハーフピッチ)及び40nm(20nmのハーフピッチ)の間であってもよい。BCP自己組織化技術を使用して、線幅x及びyの間の間隔の合計が40nm(20nmのハーフピッチ)未満であるマスクラインをパターニングすることができる。
図3A及び図3Bから開始して、間隔の狭い導電配線に接続を形成するための一実施形態例についてこれから記載する。図4A及び図4Bは、感光性フォトレジスト材料33で覆われた、図3A及び図3Bの構造の平面図及び断面図を示す。ポジ型フォトレジスト材料(DNQ‐ノボラック等)及びネガ型フォトレジスト材料(SU‐8等)を含めて、任意の一般的なフォトレジスト材料33が用いられてもよい。
従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト材料33は、適切な現像液に暴露される時に、暴露された(あるいは、材料がポジ型フォトレジスト材料であるか又はネガ型フォトレジスト材料であるかどうかに依存する未暴露の)フォトレジスト領域が除去されるように、マスクライン13にわたって斜めにパターニングされたマスクを通して選択的に放射線に露光される。図5A、図5B、図5Cに示すように、残留しているフォトレジスト材料33は、角度の付いたプロファイルを提供し、マスクライン13の露出した材料を除去するために使用できるカットマスク43を形成する。図5Aは、マスクラインにわたって、直線的に延在する方向29に対して例えば約5度と30度の間の角度に形成されたカットマスク43を示す。図5Bは、フォトレジスト材料33が除去されているところの断面を示し、図5Cは、カットマスク43を形成しているフォトレジスト材料33が、マスクライン13を覆いながら残留しているところの断面を示す。
次に、カットマスク43で覆われていない領域は、マスクライン13の露出部分を除去しながら、酸化物上部材41にまでエッチングされる。残留しているフォトレジスト33は、その後、除去される。図6A及び図6Bは、フォトリソグラフィとエッチング工程が完了した後の平面図及び断面図を示し、カットマスク43を形成してい、残留していフォトレジスト材料33は除去されている。マスクライン13は、斜端22を作るために斜め横方向に切断されている。カットマスク43の角度の付いたプロファイルのために、各マスクライン13は、ライン13の延在方向29に沿って直線的に延びる異なる位置で切断される。図6A及び図6Bに示す実施形態では、一例として、マスクライン13は15nmの幅を有してもよく、切断が斜端22で約10度の角度を形成する。露出された斜端22の結果として得られた長さは約68nmであり、マスクライン13の15nm幅よりも明らかに長い表面を提示する。このことは、マスクライン13が正方形の端を形成するために横方向に切断される場合よりも、後述の電気的コンタクト(接続)ランディングパッドを形成することに使用するマスクの拡張を作るためのより大きな表面積を提供する。更に、マスクライン13の全体的なレイアウト‐ここでは平行線が延在方向29に沿って異なるそれぞれの長さで切断されている‐は、マスクの拡張を形成するためのより大きな使用可能領域を提供する。
次に、ここではコンタクト(接続)ランディングパッドマスク23として示された平行なマスクライン13の拡張は、図7、図8、及び図9Aに示すように、平行なマスクライン13の斜端22に形成される。コンタクトランディングパッドマスク23は、マスクライン13の斜端22に露出した材料73をシードとして用いて、各マスクライン13の露出した斜端の隣にコンタクトランディングパッドマスク23を成長させることにより形成される。各マスクライン13の露出した斜端22における材料73は、その後にコンタクトランディングパッドマスク23成長するための核形成のシードとなるので、パッドマスク23はラインの端22にセルフアラインされる。セルフアラインの性質は、フォトリソグラフィのパターニング方法に関連したオーバーレイ及びパターンレジストレーションエラーを回避できる。図7は、コンタクトランディングパッドマスク23の等方的な成長を示し、図8及び図9Aは、異方的に成長したコンタクトランディングパッドマスク23を示す。様々な方法が、マスクライン13内の材料73の組成に応じて、マスクライン13の材料からセルフアラインコンタクトランディングパッドマスク23を成長させるために用いられることができる。
例えば、マスクライン13のマスク材料73は、フォトレジスト材料又は自己組織化BCPシリンダ等のポリマーであってもよい。本実施例では、選択的な堆積のためのシード材料は、ポリマーと混合されることができ、あるいは、シードの種は、ポリマーの分子構造に含まれることができる。例えば、金属シード材料は、(混合によって)有機金属材料又は(反応させることによって)有機金属基として、ポリマーの構造に組み込まれてもよい。ポリマーマスク13を形成した後、有機金属は、例えば、熱ベーキング又は非放射性露出を経て、シード材料としてその活性を促進するために、還元(または酸化)されてもされなくてもよい。あるいは、シード材料がポリマーと予めブレンドされていない場合、シード層は、斜端22に露出したポリマー材料73と反応して結合するシード材料を官能化することによって、マスクライン13の斜端22において選択的に形成されてよい。シード材料は更に、従来の染色技術を用いて、斜端22において露出したポリマーマスク材料73上に選択的に形成されてもよい。マスク材料73がフォトレジストの場合、材料73は、カットマスク43のフォトレジスト材料33が鋳造されている溶媒中でそれらが不溶性になるように処理されてもされなくてもよい。このような処理は、熱架橋、酸触媒架橋、又はダブルパターニングフォトリソグラフィで用いられる他の市販の「凍結」処理が含まれてもよい。
マスク材料がシードポリマー材料であるこれらの実施例では、拡張コンタクトランディングパッドマスク23は、斜端22においてシード材料上への材料の選択的堆積によって成長させられている。任意の現在公知の又は後に開発される選択的堆積技術は、シード材料上に材料を堆積させるために使用されることができる。例えば、シード材料が金属材料である場合、その後、選択的化学蒸着(CVD)技術は、タングステン(W)又はチタン(Ti)等の材料を堆積するために用いられることができ、又は、原子層堆積(ALD)技術は、シード材料73上に白金(Pt)及びロジウム(Rh)等の材料を堆積するために用いられることができる。材料は更に、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(例えば、NiCoW)、コバルト(Co)等の無電解メッキを含めて、無電解メッキ技術を用いて金属シード材料73上に堆積させることができる。
マスクライン13のマスク材料73は更に、シリコン、ポリシリコン、又は金属等のハードマスク材料であることができる。本実施例では、拡張コンタクトランディングパッドマスク23は、材料の選択的堆積によって、マスクライン13の斜端22において露出したマスク材料73上に直接成長させることができる。金属を含むハードマスク材料73には、電解メッキ又は選択的CVD、又はALD処理が用いられることができる。シリコン又はポリシリコンハードマスク材料73には、エピタキシャルシリコン又はポリシリコン成長が用いられてもよい。
マスクライン13のマスク材料73が、シードポリマー又は他のハードマスク材料である提示された実施例では、図5A〜図6Bのフォトレジスト堆積及び斜めの切断に先立って形成されたカプセル化(封入)絶縁材料51は、マスクライン13の斜端22において露出したマスク材料73への拡張コンタクトランディングパッドマスク23の核形成及び成長を制限する。BCPシリンダの場合は、BCPシリンダを取り巻くマトリックス相材料は更に、マスクライン13の斜端22への成長を制限するために用いられることができる。
更に、提示した実施例では、トリム又はエッチバック、カプセル化絶縁材料51に適用されてもよく、マスクライン13の露出した斜端22から材料51を後退させることができる。トリム又はエッチバックは、その後の選択的堆積及びコンタクトランディングパッドの成長ステップのための露出面の量を調整するために適用されてもされなくてもよい。無電解メッキ又は選択的CVD又はALD処理のために、コンタクトランディングパッドマスク23は、図7に示すように等方的に成長させてもよく、又は、図8及び図9Aに示すように異方的に成長させてもよい。シリコン又はポリシリコンのエピタキシャル成長のために、コンタクトランディングパッドマスク23は異方的に成長させてもよい。
セルフアラインコンタクトランディングパッドマスク23が、上記の任意の処理を用いて一旦成長させられると、十分に大きなコンタクトランディングパッドを有する離間された導電配線を形成するために、組み合わされたマスクパターンが下部材料にエッチングによって転写されることができる。図9Aは、斜端22において成長した拡張コンタクトランディングパッドマスク23を有するマスクライン13の斜視図を示す。マスクライン13及び関連するコンタクトランディングパッドマスク23は、その後、下部材料31、35、37、41を通してエッチングするためのハードマスクとして用いられる。図9Bでは、組み合わされたマスクパターンは下部材料にエッチングによって転写させられ、残留しているマスク材料は除去され、かつ、ホウ素リンシリコンガラス材料等の絶縁材料71が堆積されている。結果として得られた導電配線50は、ワード線としての使用のために提供されてもよく、ゲート酸化膜31、ポリシリコン35、金属シリサイド37、及び酸化物上部材41を有する。導電配線50は、それぞれ端部に形成されたコンタクトランディングパッド領域25を持つ。マスク層において、マスクライン13の傾斜切断部及び拡張コンタクトランディングパッドマスク23の選択的成長は、導電配線50が狭い間隔であり得るにもかかわらず、十分に大きな電気的コンタクトランディングパッド領域25のパターニングを可能にする。電気的コンタクトランディングパッド領域25は、導電配線50に電気的接続を提供するために十分大きいが、それぞれの電気的コンタクトランディングパッド領域25間の電気的絶縁を提供するのに十分な間隔が空けられる。図9Cは、図9Bの導電配線50の電気的コンタクトランディングパッド領域25の断面図を示す。
図10A及び図10Bは、図9Cに示した電気的コンタクトランディングパッド領域25に電気的接続を形成する方法を示す。図1OAでは、ビア55が、従来技術を用いて形成される。ビアは、絶縁材料71及び酸化物上部材41を通して金属シリサイド37にまで形成される。例えば、ポリシリコン又は金属等の導電材料45は、絶縁材料71上に堆積され、金属シリサイド材料37に電気的接続を形成する。従って、導電配線50が狭い間隔であるにもかかわらず、電気的に絶縁された電気的接続を行うことができる。本実施形態は、半導体基板11上の導電配線50に接続を形成することを参照して記載されているが、ここに記載される技術は、半導体デバイスの任意の導電層の導電配線50に電気的接続を形成するために適用されることができると理解されるべきである。
図11A〜図11Cは、斜端22において成長した拡張コンタクトランディングパッドマスク23を有するマスクライン13は、下部導電材料にエッチングするために用いられる他の実施形態を示す。本実施形態では、導電材料は、例えば、半導体装置の上位レベルに沿って提供され得る単一の金属層67を含む。金属層67は、ここでは、絶縁材料81上に示されているが、半導体構造の任意の層にあってもよい。拡張コンタクトランディングパッドマスク23を有するマスクライン13は、マスクライン13に用いる材料73に応じて、例示として、無電解メッキ、選択的CVD又はALD処理、又はエピタキシャルシリコン又はポリシリコン成長を含めて、図7、図8、及び図9Aを参照して上述した同じ成長技術を用いて形成される。電気的接続は、図10A及び図10Bを参照して上述した同じ技術を用いて図11Cに示した電気的コンタクトランディングパッド25に行うことができる。
図12A〜図12Cは、斜端22において成長した拡張コンタクトランディングパッドマスク23を有するマスクライン13は、ワード線に使用され得る下部材料スタックにエッチングするために用いられる、更に他の実施形態を示す。本実施形態は、図9A〜図9Cに示した実施形態とは異なり、マスク材料73のラインがカプセル化(封入)絶縁材料51で覆われていない。ここで、カットマスク43を形成するフォトレジスト材料33は、ライン13の材料73上に直接塗布され、マスクライン13が切断された後に除去されない。その結果、カットマスク43は、成長がマスクライン13の露出した両端22にのみ生じるように、拡張コンタクトランディングパッドマスク23の成長中に、カプセル化(封入)及び成長制限材料として働く。オプションのトリム又はエッチバックは、その後の選択的堆積及びコンタクトランディングパッドの成長ステップのための材料73の露出面積を調整するために、フォトレジスト材料33に適用することができる。図7、図8、図9Aにおける実施形態のように、コンタクトランディングパッドマスク23は、マスク73に用いる材料に応じて、例示として、無電解メッキ、選択的CVD又はALD処理、又はエピタキシャルシリコン又はポリシリコン成長を含む、任意の選択的堆積技術を用いて成長させることができる。接続は、図10A及び10Bを参照して上述した同じ技術を用いて、図12Cに示した電気的コンタクトランディングパッド25に行うことができる。
他の実施形態では、拡張パッドマスク85を有するBCPシリンダ、マスクライン13及びコンタクトランディングパッドマスク23の両方パターン化するのに用いられる。図13は、(例えば、PMMAから構成される)マトリックス相材料82中に形成された(例えば、PSから構成される)BCPシリンダ80を有する自己組織化BCP材料によって覆われたマスク材料73を示す。BCPシリンダは、20nm未満のハーフピッチで形成することができる。マトリックス相材料82は、BCPシリンダ80の延在方向を横切る角度で光に選択的に露光されて、角度の付いたマスクを形成するのに適した現像液に置かれている。マトリックス相材料82から形成されたマスクは、その後、BCPシリンダ80内斜端22を切断するためのカットマスクとして用いられる。あるいは、マスク及び切断は、BCPシリンダ80及びマトリックス相材料82をある角度で切断するための(又は、マトリックス相材料82がマスク及び切断に先立って除去される場合、BCPシリンダ80のみをある角度で切断するための)カットマスク43として、上記の材料BCP上の従来のフォトレジスト材料33を用いて行うことができる。オプションのトリムまたはエッチバック、マトリックス相材料82に適用することができる。BCPシリンダは、パターン転写特性を向上させるとともに選択的堆積のためのシード材料を提供するために、例えば、Pt、W、又は他の類似の金属等の金属で染み込まされ(stained)てもよい。(コンタクトランディングパッドマスクを下部材料にパターン化するために用いられる)拡張マスクパッド85を形成するために、染み込まれたPt、W、又は他の類似の金属等の、BCPシリンダ80の露出した斜端22の材料は、成長のためのシードとして働く。このシード上の材料の選択的堆積は、無電解メッキ又は選択的CVD又はALD処理等の処理を用いて行われることができる。本実施形態では、マトリックス相材料82又はカットマスク43は、拡張マスクパッド85の斜端22への核形成及び成長を制限する。拡張マスクパッド85は、等方的であってもよく(図示)、又は異方的に成長してもよい。
一旦拡張マスクパッド85が形成されると、マトリックス相材料82は、当業者に公知の適当なエッチング又は開発中の技術を介して除去される。拡張マスクパッド85を有する残留しているBCPシリンダ80は、全面堆積された下部ハードマスク材料73をエッチングするマスクとして用いることができる。図14は、材料73のこのエッチングによって形成されたコンタクトランディングパッドマスク23を有するマスクライン13を示す。材料41、37、35、及び31を含む、残留している下部材料は、その後、図9B及び図9Cを参照して上述した処理を用いて、マスクライン13及びコンタクトランディングパッドマスク23を用いてエッチングすることができる。結果として得られるコンタクトランディングパッド25への電気的接続は、図10A及び図10Bを参照して上述した処理を用いて形成することができる。
他の実施形態では、電気的コンタクトランディングパッド25を形成する配線拡張は、導電配線50上に直接成長させることができる。図15は、ワード線等の導電配線例50の斜視図を示す。実施例として、これらの導電配線50は、ゲート酸化膜31及び半導体基板11上に、酸化物上部材41、金属シリサイド37、ポリシリコン35で形成されている。ゲート酸化膜31は、後で形成されるコンタクトランディングパッド25が電気的に半導体基板11から絶縁されるように、導電配線パターンにエッチングされない。酸化物等の絶縁材料51は、材料スタック35、37、41をカプセル化する。導電配線50が、現行のダブルパターンニング及びスペーサピッチダブリング技術を用いてパターン化される場合、線のハーフピッチは、約45nm及び約20nmの間であってもよい。自己組織化BCPマスク及びエッチング技術を用いて、パターン化された導電配線50のハーフピッチが、約20nm以下からのものであってもよい。
図15の導電配線50は、導電配線50を切断するとともに斜端22を形成するために、図4A〜図6Bに示した角度の付いたカットマスク技術を用いて、全て角度を付けて、すなわち5度及び30度の間の角度を付けて切断されている。図15では、トリム又はエッチバックが、カプセル化絶縁材料51上で行われて、材料31、35、37、及び41の露出面から材料51を除去する。トリム又はエッチバックは、続く電気的コンタクトランディングパッド25の成長ステップのための露出面積を調整するために行われても行われなくてもよい。図15に示した導電配線50は、1つの導電配線構成の実施例であるが、ここに記載される技術は、他の構成を有するとともに、例えば金属配線のような他の導電材料を有する導電配線に適用することができる。
図16は、トリム又はエッチバックの無い斜端22を有する平行な導電配線50を有する実施形態からの電気的コンタクトランディングパッド25の等方的成長を示す。本実施形態では、図15の実施形態と同様に、カプセル化絶縁材料51が、導電配線50上に形成される。拡張電気的コンタクトランディングパッド25は、導電配線50の露出端において電気的コンタクトランディングパッド25を等方的に成長させるシードとして、例示としてポリシリコン35及び/又は金属シリサイド37等の斜端22に露出した材料を用いることによって形成される。このシード上の導電材料の選択的堆積は、無電解メッキ又は選択的CVD又はALD等の処理を用いて行うことができる。カプセル化絶縁材料51は、斜端22への核形成及び成長を制限する。電気的コンタクトランディングパッド25は、斜端22に自己整合され、後者は電気的コンタクトランディングパッド25の成長のためのシード層を形成する。図16は、等方的成長として電気的コンタクトランディングパッド25を示すが、異方的成長を行ってもよい。
図17Aは、図16の導電配線等の電気的コンタクトランディングパッド25を有する導電配線50に電気的接続を形成する方法の上面図を示し、図17Bは、図16の導電配線等の電気的コンタクトランディングパッド25を有する導電配線50に電気的接続を形成する方法の断面図を示す。導電配線50は、角度を付けて切断されており、電気的コンタクトランディングパッド25は、斜端22から等方的に成長させられている。従来技術を用いて、ビア55は、電気的コンタクトランディングパッド25上の絶縁材料71を貫通して形成されている。接続する金属材料45は、電気的コンタクトランディングパッド25に接続を形成するように絶縁層及びビア55上に堆積される。
図18は、図15の構造を有するとともに斜端22を有する導電配線50を備える他の実施形態の斜視図を示し、かつ、ここでは異方的に成長した電気的コンタクトランディングパッド25を示す。本実施形態では、図16の実施形態と同様に、カプセル化絶縁材料51は、導電配線50上に形成され、斜端22にはエッチバックが適用されていない。拡張電気的コンタクトランディングパッド25は、ポリシリコン35及び/又は金属シリサイド37の材料上に、無電解メッキ、又は、選択的CVD法又はALD法を含めて、図16を参照して上述した同じ成長技術を用いて形成される。電気的接続は、図17A及び図17Bを参照して上述された同じ技術を用いて図18Cに示した電気的コンタクトランディングパッド25に行うことができる。
図19は、斜端22及び異方的に成長した電気的コンタクトランディングパッド25を有するとともに導電配線50を有する他の実施形態を示す。図19の実施形態は、図18の実施形態とは異なり、導電配線50が絶縁材料51によってカプセル化された単一の金属層67を備える。図18の実施形態のように、拡張電気的コンタクトランディングパッド25は、導電配線50の露出端において電気的コンタクトランディングパッド25を異方的に成長させるシードとして、斜端22に露出した材料、ここでは金属層67を用いて形成される。このシード上の材料の選択的堆積は、無電解メッキ、又は、選択的CVD又はALD処理等の処理を用いて行うことができる。図19は、図18と同様に、電気的コンタクトランディングパッド25を異方的成長として示す。接続は、図17A及び図17Bを参照して上述した処理を用いて電気的コンタクトランディングパッド25に行うことができる。
図20は、異方的に成長した電気的コンタクトランディングパッド25を備えた斜端22を有する導電配線50を備えた、他の実施形態の斜視図を示す。図20の実施形態は、図15〜図18の実施形態とは異なり、導電配線50がそれぞれの絶縁材料51によって個々に覆われていない。本実施形態では、カットマスク43を形成するフォトレジスト材料33は、導電配線50が切断され後に除去されず、カットマスク43は、成長が導電配線50の露出端22においてのみ生じるように、電気的コンタクトランディングパッド25の成長中にカプセル化(封入)及び成長制限材料として働く。他の実施形態におけるように、エッチバックは、導電配線50の斜端22におけるフォトレジスト材料33上まで行われても行われなくてもよい。拡張電気的コンタクトランディングパッド25は、例えば、ポリシリコン35及び/又は金属シリサイド37上に、無電解メッキ、又は、選択的CVD法又はALD法を含む、図16を参照して上述した同じ成長技術を用いて形成される。接続は、図17A及び図17Bを参照して上述した処理を用いて電気的コンタクトランディングパッド25に行うことができる。
図21は、拡張コンタクトランディングパッド25を有する導電配線50を形成する金属化BCPシリンダ80を有する実施形態を示す。(例えば、PMMAから構成される)マトリックス相材料82に形成された(例えば、PSから構成される)BCPシリンダ80を有する自己組織化BCP材料が、ゲート酸化膜31上に形成される。マトリックス相材料82は、BCPシリンダ80の延在方向を横切る角度で光に選択的に露光されて、角度の付いたマスクを形成するのに適した現像液に置かれている。マトリックス相材料82から形成されたマスクは、その後、BCPシリンダ80内の斜端22を切断するためのカットマスクとして用いられる。あるいは、マスク及び切断は、BCPシリンダ80及びマトリックス相材料82をある角度で切断するための(又は、マトリックス相材料82がマスク及び切断に先立って除去される場合、BCPシリンダ80のみをある角度で切断するための)カットマスク43として、上記の材料BCP上の従来のフォトレジスト材料33を用いて行われることができる。オプションのトリムまたはエッチバックは、マトリックス相材料82に適用することができ、BCPシリンダ80の露出した斜端22から材料82を後退させる。BCPシリンダは、それらを導電配線として機能させるとともに選択的堆積のためのシード材料を提供するために、例えば、Pt、W、又は他の類似の金属等の金属で染み込まされてもよい。(コンタクトランディングパッドマスクを下部材料にパターン化するために用いられる)拡張電気的コンタクトランディングパッド25を形成するために、染み込まされたPt、W、又は他の類似の金属等の、BCPシリンダ80の露出した斜端22の材料は、成長のためのシードとして働く。このシード上の材料の選択的堆積は、無電解メッキ又は選択的CVD又はALD処理等の処理を用いて行われることができる。本実施形態では、マトリックス相材料82は、拡張マスクパッド85の斜端22への核形成及び成長を制限する。フォトレジスト材料33は、本実施形態のマトリックス相材料82と同じ機能を果たすことができる。コンタクトランディングパッド25は、等方的であってもよく(図示)、又は異方的に成長してもよい。
上記の記載及び図面は、ここに記載した特徴および利点を達成する具体的な実施形態の例示として考慮されるだけのものである。具体的な条件及び材料の変更及び置換を行うことができる。従って、実施形態は、前述の説明及び図面によって限定されるものとして考慮されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。

Claims (40)

  1. 支持構造上に集積回路構造を製造する方法であって、
    少なくとも1つの材料からなる複数の直線的に延在する材料配線を形成することと、
    前記材料配線を、直線的延在する方向対して角度を付けて切して、前記材料配線の各々にそれぞれの斜端面を形成することであって、前記ぞれぞれの斜端面が前記直線的延在する方向離間される、ことと、
    それぞれの斜端面の各々前記材料配線の各々拡張部を個々に形成することと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記材料配線は、平行な材料配線であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記平行な材料配線の前記斜端面を同時に形成するために、前記斜端面がマスク及びエッチング工程を用いて切断されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記角度は、前記直線的延在する方向に対して5度と30度との間であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記平行な材料配線は、45nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 前記平行な材料配線は、20nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  7. 前記平行な材料配線は、自己組織化されたブロックコポリマーマスクを用いて形成されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  8. 記平行な材料配線を切断することに先立って、封入絶縁材料前記平行な材料配線を被覆することを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  9. 前記拡張は、前記それぞれの斜端面でのパッド材料の選択的堆積によって成長させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 記平行な材料配線及びそれぞれの拡張部をエッチマスクとして用いて、前記平行な材料配線及びそれぞれの拡張部の下に設けられた導電材料をエッチングして、それぞれの電気的コンタクトランディングパッド領域を有する導電配線を形成することを更に含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  11. 前記少なくとも1つの材料が、フォトレジスト、ブロックコポリマー、シリコン、ポリシリコン、及び金属のうちの1つであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記少なくとも1つの材料は、処理されたブロックコポリマーであり、かつ、
    記平行な材料配線及びそれぞれの拡張部をエッチマスクとして用いて、前記平行な材料配線及びそれぞれの拡張部の下に設けられたマスク材料をエッチングして、マスクパターンを形成することと、
    記マスクパターンを第2のエッチマスクとして用いて、前記マスクパターンの下に設けられた導電材料をエッチングして、それぞれの電気的コンタクトランディングパッドを有する導電配線を形成することと、
    更に含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  13. 前記少なくとも1つの材料が少なくとも1つの導電材料を含み、かつ、前記拡張が導電性コンタクトランディングパッドであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  14. 前記導電材料は、金属、金属シリサイド、及びポリシリコンのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記斜端面に露出された導電材料、前記斜端面での導電材料の選択的堆積によって前記導電性コンタクトランディングパッドを成長させるためのシードとして用いられることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  16. 集積回路構造を製造する方法であって、
    複数の平行離間した直線的に延在する材料配線を形成することと、
    記材料配線の直線的延在する方向に対して角度を付けて前記材料配線をエッチングして、前記平行な材料配線の各々にそれぞれの斜端面を形成することであって、前記ぞれぞれの斜端面が前記直線的延在する方向離間される、ことと、
    記斜端面の各々接触するコンタクトランディングパッドマスクを個々に形成することと、
    記材料配線及び前記コンタクトランディングパッドマスクをエッチマスクとして用いて、前記材料配線及び前記コンタクトランディングパッドマスクの下の導電材料をエッチングして、それぞれの導電性コンタクトランディングパッド領域を有する、45nm以下のハーフピッチを有する複数の導電配線を形成することと、
    を含むことを特徴とする方法。
  17. 記材料配線をエッチングすることに先立って、封入絶縁材料前記材料配線を被覆することを更に含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記平行な材料配線の前記斜端面を同時に形成するために、前記斜端面がマスク及びエッチング工程を用いて切断されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  19. 前記角度は、前記直線的延在する方向に対して5度と30度との間であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  20. 前記導電配線は、20nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項16に記載の方法。
  21. 前記材料配線が、処理されたフォトレジスト、処理されたブロックコポリマー、シリコン、ポリシリコン、及び金属のうちの1つであることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  22. 前記各コンタクトランディングパッドマスクを形成することは、
    前記斜端面における前記材料配線の少なくとも一部をシードとして用いることと、
    拡張材料の選択的堆積によって、前記シードから前記コンタクトランディングパッドマスクを成長させることと、
    を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
  23. 前記選択的堆積は、化学蒸着、原子層蒸着、無電解メッキ、又はエピタキシャル成長のうちの1つであることを特徴とする請求項22の方法。
  24. 前記導電性コンタクトランディングパッド領域は、前記それぞれの導電配線と電気的接ための領域を形成するのに十分な大きさであるが、それぞれの導電性コンタクトランディングパッド領域間の電気的絶縁を提供するのに十分な間隔で離間されることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  25. 集積回路構造を製造する方法であって、
    複数の平行離間した直線的に延在する導電配線を形成することと、
    記導電配線の直線的延在する方向に対して角度を付けて前記導電配線をエッチングして、前記導電配線の各々にそれぞれの斜端面を形成することであって、前記ぞれぞれの斜端面が、前記直線的延在する方向離間される、ことと、
    前記それぞれの斜端面の各々接触する電気的コンタクトランディングパッドを個々に形成することと、
    を含むことを特徴とする方法。
  26. 導電配線を切断することに先立って、封入絶縁材料前記導電配線を被覆することを更に含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
  27. 前記平行な導電配線の斜端面を同時に形成するために、前記斜端面がマスク及びエッチング工程を用いて切断されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  28. 前記角度は、前記直線的延在する方向に対して5度と30度との間であることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  29. 前記導電配線は、20nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。
  30. 前記導電配線の少なくとも1つの層は、金属、金属シリサイド、及びポリシリコンのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
  31. 前記電気的コンタクトランディングパッドは、
    前記斜端面における前記導電配線の少なくとも一部をシードとして用いることと、
    導電材料の選択的堆積によって、前記シードから前記電気的コンタクトランディングパッドを成長させることと、
    によって形成されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  32. 前記選択的堆積は、化学蒸着、原子層蒸着、無電解メッキ、又はエピタキシャル成長のうちの1つであることを特徴とする請求項31の方法。
  33. 前記電気的コンタクトランディングパッドは前記それぞれの導電配線と電気的接ための領域を形成するのに十分な大きさであるが、前記それぞれの電気的コンタクトランディングパッド間の電気的絶縁を提供するのに十分な間隔で離間されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  34. 集積回路であって、
    前記集積回路の一部として形成された複数の平行な直線的に延在する導電配線であって、前記導電配線の各々が、前記導電配線の直線的延在する方向に沿っ異なる位置に斜端面を有する導電配線と、
    各斜端面に電気的に接触して個々に形成されたコンタクトランディングパッドと、
    を具備することを特徴とする集積回路。
  35. 前記導電配線は、45nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項34に記載の集積回路。
  36. 前記導電配線は、20nm以下のハーフピッチを有することを特徴とする請求項35に記載の集積回路。
  37. 前記斜端面の角度は、前記直線的延在する方向に対して5度と30度との間であることを特徴とする請求項34に記載の集積回路。
  38. 前記導電配線は、ポリシリコン材料及び金属シリサイド材料を含むことを特徴とする請求項34に記載の集積回路。
  39. 前記導電配線は、金属材料を含むことを特徴とする請求項34に記載の集積回路。
  40. 前記導電配線は、メモリデバイスのワード線及びビット線のうちの少なくとも1つを形成することを特徴とする請求項34に記載の集積回路。
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