納米線結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米線結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于各種電子組件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成度不斷提高，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速的發(fā)展。在大多數(shù)情況下，這種集成度的提高源自最小部件尺寸的重復(fù)減小，這使得更多的組件集成在給定的區(qū)域內(nèi)。然而，更小的部件尺寸可能達(dá)到193nm光刻的分辨率限制。隨著近來(lái)對(duì)甚至更小電子器件的需求的增長(zhǎng)，需要實(shí)現(xiàn)高分辨率以解決精細(xì)、高密度，高分辨率圖案。
[0003]為了推動(dòng)光刻限制進(jìn)步并且為了創(chuàng)建甚至更小的半導(dǎo)體器件，正在開(kāi)發(fā)多重圖案化技術(shù)(MPT)技術(shù)。在多重圖案化工藝中，半導(dǎo)體器件的布局分解成多個(gè)子圖案。每個(gè)子圖案限定在光刻膠層上。將圖案化的光刻膠層中的子圖案轉(zhuǎn)印到下面的半導(dǎo)體器件的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種方法，包括:對(duì)第一光刻膠層應(yīng)用第一圖案化工藝，其中，在犧牲層上方形成所述第一光刻膠層，并且其中，在襯底上方形成所述犧牲層；通過(guò)第一蝕刻工藝在所述犧牲層中形成第一開(kāi)口 ；對(duì)第二光刻膠層應(yīng)用第二圖案化工藝，其中，在所述犧牲層上方形成所述第二光刻膠層；通過(guò)第二蝕刻工藝在所述犧牲層中形成第二開(kāi)口，其中，所述第二開(kāi)口和所述第一開(kāi)口以交替方式布置；以及基于所述第一開(kāi)口形成第一納米線并基于所述第二開(kāi)口形成第二納米線。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，提供了一種器件，包括:多條納米線，形成在襯底上方，其中，兩條相鄰的納米線之間的間距小于或等于20nm ;第一組納米線，包括形成第一圖案的四條納米線；第二組納米線，包括形成第二圖案的四條納米線；第三組納米線，包括形成第三圖案的四條納米線；以及第四組納米線，包括形成第四圖案的四條納米線，并且其中，所述第一圖案、所述第二圖案、所述第三圖案和所述第四圖案形成重復(fù)圖案。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，提供了一種方法，包括:在犧牲層上方沉積第一光刻膠層，其中，所述犧牲層形成在所述襯底上方；對(duì)所述第一光刻膠層應(yīng)用第一 193nm光刻工藝；通過(guò)第一蝕刻工藝在所述犧牲層中形成第一開(kāi)口 ；在所述犧牲層上方沉積第二光刻膠層；對(duì)所述第二光刻膠層應(yīng)用第二 193nm光刻工藝；通過(guò)第二蝕刻工藝在所述犧牲層中形成第二開(kāi)口，其中，所述第二開(kāi)口和所述第一開(kāi)口以交替方式布置；以及基于所述第一開(kāi)口形成第一納米線并基于所述第二開(kāi)口形成第二納米線。
【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0008]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0009]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的圖1中示出的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0010]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括尺寸細(xì)節(jié)的頂視圖；
[0011]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括尺寸細(xì)節(jié)的另一頂視圖；
[0012]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括尺寸細(xì)節(jié)的又另一頂視圖；
[0013]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括通過(guò)兩條納米線形成的晶體管的半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0014]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括通過(guò)兩條納米線形成的晶體管的另一半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0015]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括通過(guò)三條納米線形成的晶體管的半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0016]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括通過(guò)三條納米線形成的晶體管的另一半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0017]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括通過(guò)四條納米線形成的晶體管的半導(dǎo)體器件的頂視圖；
[0018]圖11A至圖22B示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的制造圖4中示出的半導(dǎo)體器件的中間步驟；以及
[0019]圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的用于通過(guò)四重圖案化工藝形成四個(gè)垂直全環(huán)柵晶體管的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的頂視圖。半導(dǎo)體器件100包括四個(gè)垂直全環(huán)柵晶體管110、120、130和140。每個(gè)垂直全環(huán)柵晶體管(例如，晶體管110)可以包括四條納米線(例如，納米線112、114、116和118)。如圖1所示，在層間介電層150中形成垂直全環(huán)柵晶體管110、120、130和140。
[0022]層間介電層150可以包括摻雜或未摻雜的氧化硅，但是可以可選地利用諸如氮化硅摻雜的硅酸鹽玻璃、高k材料、這些的組合等的其他材料。可以通過(guò)諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、濺射或任何其他方法的合適的制造技術(shù)形成層間介電層150。
[0023]如圖1所示，第一垂直全環(huán)柵晶體管110包括納米線112、114、116和118。第二垂直全環(huán)柵晶體管120包括納米線122、124、126和128。第三垂直全環(huán)柵晶體管130包括納米線132、134、136和138。第四垂直全環(huán)柵晶體管140包括納米線142、144、146和148。將在下文中結(jié)合圖2進(jìn)一步詳細(xì)地描述垂直納米線全環(huán)柵晶體管(例如，第一垂直全環(huán)柵晶體管110)的結(jié)構(gòu)。
[0024]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，雖然圖1示出了半導(dǎo)體器件100具有十六條納米線，但是半導(dǎo)體器件100可以容納任意數(shù)量的納米線。
[0025]還應(yīng)該注意到，納米線(例如，納米線112)具有基本上圓形形狀。對(duì)于包括其他形狀(諸如但不限于橢圓形、正方形、矩形等)的納米線也包括在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0026]圖1進(jìn)一步示出了兩條鄰近的納米線(例如，納米線112和118)之間的間距。如圖1所示，將間距限定為P。在一些實(shí)施例中，P小于或等于20nm。在可選實(shí)施例中，P是在從約8nm至約20nm的范圍內(nèi)。因?yàn)殚g距(小于或等于20nm)超出了單個(gè)193nm光刻工藝的分辨率限制(其為約40nm)，因此不能通過(guò)使用諸如193nm光刻工藝的傳統(tǒng)的圖形化技術(shù)來(lái)形成圖1中示出的納米線。
[0027]在一些實(shí)施例中，通過(guò)多重圖案化工藝形成圖1中所示的垂直全環(huán)柵晶體管110、120、130和140。更具體地，采用四重圖案化工藝以形成垂直全環(huán)柵晶體管110、120、130和140。四重圖案化工藝可以包括四個(gè)掩模。垂直全環(huán)柵晶體管的每條納米線可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)掩模。例如，在第一垂直全環(huán)柵晶體管110中，納米線112對(duì)應(yīng)于第一掩模。納米線114對(duì)應(yīng)于第二掩模。納米線116對(duì)應(yīng)于第三掩模。納米線118對(duì)應(yīng)于第四掩模。
[0028]換句話說(shuō)，在圖1中示出的具有最后以2結(jié)尾的數(shù)字的納米線可以形成第一光刻圖案。使用第一掩模印刷第一光刻圖案。同樣，在圖1中示出的具有最后以4結(jié)尾的數(shù)字的納米線可以形成第二光刻圖案，使用第二掩模印刷第二光刻圖案。在圖1中示出的具有最后以6結(jié)尾的數(shù)字的納米線可以形成第三光刻圖案，使用第三掩模印刷第三光刻圖案。在圖1中示出的具有最后以8結(jié)尾的數(shù)字的納米線可以形成第四光刻圖案，使用第四掩模印刷第四光刻圖案。將在下文中結(jié)合圖11至圖22來(lái)描述四重圖案化工藝的詳細(xì)的制造步驟。
[0029]通過(guò)四重圖案化工藝形成圖1所示的納米線的一個(gè)有利特征是四重圖案化工藝幫助解決單個(gè)193nm光刻工藝的窄間距圖案化問(wèn)題。換句話說(shuō)，如圖1所示的納米線可以被分成四個(gè)圖案。使用掩模印刷每個(gè)圖案。因此，通過(guò)四重圖案化工藝制造的圖1中示出的窄間距(小于或等于20nm)可以緩解。
[0030]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的圖1中示出的半導(dǎo)體器件的截面圖。沿著圖1中示出的線A-A’截取該截面圖。如圖2所示，在襯底202上方可以形成有四條納米線112、118、122和128。每條納米線可以包括第一漏極/源極區(qū)(例如，第一漏極/源極區(qū)212、214、216和218)、形成在相應(yīng)的第一源極/漏極區(qū)上方的溝道區(qū)(例如，溝道區(qū)222、224、226和228)、形成在相應(yīng)的溝道區(qū)上方的第二漏極/源極區(qū)(例如，第二漏極/源極區(qū)232、234、236和238)、環(huán)繞相應(yīng)的溝道區(qū)的柵極介電層(例如，柵極介電層111)和環(huán)繞相應(yīng)的柵極介電層的柵電極(例如，柵電極113)。
[0031]在一些實(shí)施例中，第一漏極/源極區(qū)(例如，區(qū)域212)是源極區(qū)。第二漏極/源極區(qū)(例如，區(qū)域232)是漏極區(qū)。在可選實(shí)施例中，第一源極/漏極區(qū)是漏極區(qū)。同樣，第二漏極/源極區(qū)是源極區(qū)。
[0032]半導(dǎo)體器件100還包括源極焊盤210、柵極焊盤220和漏極焊盤230。如圖2所示，源極區(qū)212和214連接至源極焊盤210，源極區(qū)212和214通過(guò)源極焊盤210連接在一起并且進(jìn)一步連接至源極接觸件215。同樣，漏極區(qū)232和234連接至漏極焊盤230，漏極區(qū)232和23