專利名稱：用于制造十字電路器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造十字電路(crossbar circuit)器件的方法， 如權(quán)利要求1的前序部分所述。而且，本發(fā)明涉及一種十字電路器件。
背景技術(shù)：
例如，根據(jù)US專利公開US6， 128， 214可知一種十字電路。 十字電路(或者十字網(wǎng)絡(luò))典型地包括兩個垂直朝向的1-D線格子， 在一個格子中的線和另一個格子中的線之間的交叉點處具有諸如熔絲、 可編程電阻器或晶體管之類的器件，所述線在不同的層中彼此垂直地延 伸，并且考慮將其作為未來納米尺度的電路的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對于失配 (misalignment)是高度容忍的，因此制造起來相對容易和便宜。
為了創(chuàng)建十字電路，可以使用公知為納米壓印(imprint)光刻的 技術(shù)，通過模具(mould)或印模(stamp)將每一個相應(yīng)的線格子壓印 到抗蝕劑層中。
在納米壓印光刻中的一種主要預(yù)見的瓶頸是產(chǎn)品生產(chǎn)量的限制。這 主要是由于印模下抗蝕劑的流動時間加上固化抗蝕劑所需的時間，例如 在S-FIL (步進(jìn)和填充壓印光刻)工藝中使用的紫外(UV)硬化。
利用納米壓印光刻，人們預(yù)想了至少兩個光刻步驟即用于第一 l-D (一維)線格子的第一步驟和隨后用于第二線格子的第二步驟，所述第 二格子相對于第一格子旋轉(zhuǎn)90。。壓印工藝必須施加至少兩次以限定在 2層互連結(jié)構(gòu)中分離的底部和頂部互連層。人們首先創(chuàng)建底部1-D互連 格子層，然后是器件/存儲層，最后是頂部1-D互連格子層。
此外，納米壓印光刻應(yīng)用諸如抗蝕劑剝離之類的技術(shù)，在添加下一 個互連層之前進(jìn)行刻蝕和平整(planarisation)。因此，需要針對各種 步驟多次移入和移出真空，在這些步驟中或在這些步驟之間可能存在污 染。
此外，剝離、刻蝕和平整的步驟相當(dāng)可觀地增加了創(chuàng)建十字電路所 需的時間。

發(fā)明內(nèi)容
理想的是減少用于形成十字電路的處理步驟的個數(shù)，并且因此減少 處理時間。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種用于在襯底上制造十字電路器 件的方法，所述十字電路器件包括第一線的第一格子和第二線的第二格 子，第一線沿第一方向延伸，第二線沿第二方向延伸，第一線的第一方 向和第二線的第二方向被相對于彼此配置，以便形成二維線格子，每一 個第一線通過位于第一線和第二線重疊的位置處的中間層與每一個第二 線隔離；所述方法包括在襯底上沉積可壓印層的步驟，其特征在于
一通過模具將二維格子掩模壓印到可壓印層上，所述格子掩模包括 多個柱子和在相鄰柱子之間插入的開口 ，并且所述格子掩模與二維線格 子互補(bǔ)；
一沿實質(zhì)上第一方向?qū)⒌谝徊牧隙ㄏ虺练e到二維格子掩模上；以及
一沿實質(zhì)上第二方向?qū)⒌诙牧隙ㄏ虺练e到二維格子掩模上，在第 一和第二材料的定向沉積期間，所述二維格子掩模擔(dān)當(dāng)遮蔽掩模。
有利地，本發(fā)明實現(xiàn)了將單獨的格子掩模用于第一和第二線格子兩 者。因此，簡化了工藝，并且將限定用于第一線和第二線的獨立線格子 所需要的相對較長時間減少了至少50%。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提出了一種十字電路器件，包括第一線的 第一格子和第二線的第二格子，第一線沿第一方向延伸，第二線沿第二 方向延伸，第一線的第一方向和第二線的第二方向被相對于彼此配置， 以便形成二維線格子，每一個第一線通過位于第一線和第二線重疊的位 置處的中間層與每一個第二線隔離；
根據(jù)上述方法制造十字電路器件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種在上述方法中使用的模具， 所述模具包括在其表面上用于壓印的幾何形狀，其特征在于所述幾何形狀包括二維格子掩模。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方 法，包括如上所述的用于制造十字電路器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種半導(dǎo)體器件，包括如上所述 的十字電路器件。


下面參考一些附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的 說明性實施例。它們傾向于專用于說明性目的，并且不限制本發(fā)明的原 理，本發(fā)明的原理由權(quán)利要求限定。
圖la-le示出了十字抗蝕劑掩模的形成；
圖2示出了示范性十字抗蝕劑掩模的頂視圖； 圖3示出了襯底上的十字抗蝕劑掩模的透視圖4示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第一截面圖； 圖5示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第二截面圖； 圖6示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的平面圖； 圖7示出了在第二沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第一截面圖； 圖8示出了在第三沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第二截面圖； 圖9示出了在第三沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第一截面圖； 圖10示出了在沿線X-X剝離之后的已沉積結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖11示出了在沿線XI-XI剝離之后的已沉積結(jié)構(gòu)的另外的截面圖； 圖12示出了在去除抗蝕劑層之前十字電路的示意性布局和一部分 外圍電路；
圖13示出了在去除抗蝕劑層之前適應(yīng)的十字電路的示意性布局和 一部分外圍電路；以及
圖14a-14d示出了根據(jù)本發(fā)明另外的實施例的十字抗蝕劑掩模的形成。
具體實施例方式
在該應(yīng)用中，建議只使用單個光刻步驟，例如經(jīng)由納米壓印，用于
制造兩層十字網(wǎng)絡(luò)，例如用于制造非常高密度存儲器。
圖la-le示出了十字抗蝕劑掩模M的形成。十字抗蝕劑掩模如下制
造
例如，通過旋涂(圖la)或"按需滴落"工藝在襯底1上沉積可壓 印的抗蝕劑層2。襯底1典型地包括隔離層，并且如果在隨后步驟中通 過輻射(例如UV)硬化所述抗蝕劑，襯底l可以對于輻射是透明的。抗 蝕劑層2可以具有從約3nm至約30nm的厚度，并且可以包括任意合適的 抗蝕劑材料。
接下來在圖lb中，將包括待壓印到抗蝕劑層2中的幾何形狀的模 具或印模3與抗蝕劑層2接觸。
模具3的印刷表面上的幾何形狀包括作為垂直朝向的第一和第二 1-D線格子的聯(lián)合體的2-D (二維)正交線格子。代替壓印第一 1-D線格 子，并且隨后按照相對于第一 1-D線格子垂直朝向壓印第二 1-D線格子， 在一個單個的步驟中壓印2-D正交的線格子。因此，該2-D線格子在壓 印之后，留下包括呈正方形或矩形凸起的"柱子"的規(guī)則陣列的十字抗 蝕劑掩模。請注意本發(fā)明不局限于正交的2D格子布局。本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員應(yīng)該理解的是，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于其他2D格子幾何形狀(六 邊形、三角形等)。
可以經(jīng)由直接的電子束寫入或經(jīng)由底部向上生長、或任何其他合適 的技術(shù)來獲得用于2-D格子的模具或印模，如公知的納米壓印技術(shù)?，F(xiàn) 在模具簡單地具有與2-D線格子的所需形狀相同的圖案。模具3將2-D 線格子壓印到抗蝕劑層2中，所述抗蝕劑層2在硬化之后保持2-D格子 掩模5，所述2-D格子掩模5與待形成的2-D線格子互補(bǔ)(這樣格子 掩模中的線變?yōu)榫€格子中的溝槽，并且格子掩模中的溝槽變?yōu)榫€格子中 的線)。
圖lc示出了抗蝕劑層的固化步驟。通過UV輻射6將抗蝕劑層硬化 為包括2-D格子掩模5的成形的抗蝕劑掩模。
圖ld示出了在去除模具3之后的成形抗蝕劑掩模的2-D格子掩模 部分5。如這里所示的，在固化/硬化之后，抗蝕劑掩?？梢栽趯嶋H2-D 格子掩模5的凹入?yún)^(qū)域中包括薄殘余層部分5b。這種薄殘余層部分5b
典型地比沉積的抗蝕劑層5更薄，比如10%或更少。殘余部分5b的實際 厚度可以依賴于所使用的抗蝕劑材料、壓印期間施加到抗蝕劑層上的壓 力以及壓印時間而變化。
可以通過刻蝕去除殘余層5b (如圖le所示)以在十字抗蝕劑掩模 M的現(xiàn)在的自由站立(free-standing)的抗蝕劑柱子7之間獲得開口 12 (即，襯底l的開口表面)。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)待形成的十字抗蝕劑掩模的高寬比(即柱子7的 高度與(直接)相鄰的柱子7之間的開口 12的寬度的比)在從大約為l 至大約為2的范圍內(nèi)時，在大多數(shù)情況下足以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。 柱子7可以具有實質(zhì)上等于抗蝕劑層2的厚度的高度，即10nm。針對給 定的高寬比范圍，在該示例中優(yōu)選地，柱子7之間的開口 12的寬度在約 5nm和約10nm之間。
圖2示出了十字抗蝕劑掩模M的頂視圖。清楚的是，自由站立的柱 子7的順序限定了柱子之間的襯底表面上的正交2-D格子。將正交的方 向X和Y示出作為參考。線IV-IV表示如圖4所示的第一截面視圖的截 面線。線V-V表示如圖5所示的第二截面視圖的截面線。下面將分別參 考圖IO和圖ll討論線X-X和XI-XI。
圖3示出了襯底1上的十字抗蝕劑掩模M的透視圖。柱子7用矩形 方塊表示。為了清楚起見，己經(jīng)省略了一些柱子的標(biāo)號。按照針對創(chuàng)建 十字電路而限定掩模的方式來將柱子7設(shè)置在襯底1上。
圖4示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模M的第一截面 圖。所述截面圖沿圖2的IV-IV線沿X方向延伸。
在真空中，第一沉積源El產(chǎn)生第一金屬8 (或其他導(dǎo)電材料〉。將 金屬蒸氣以相對于已壓印襯底1的法線方向的合適角度(如箭頭8所示)， 并且沿要形成為2-D格子的線組之一的X方向?qū)б揭r底1上。
假設(shè)視線遮蔽，相對于已壓印襯底的法線方向的沉積角度依賴于格 子掩模5中的抗蝕劑層的高度與開口 12的寬度的高寬比。例如，在0.5 和2之間的高寬比下，沉積角度例如在相對于襯底的法線方向約60和約 45度之間。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，較高的高寬比將允許相對于 法線方向的較小沉積角度。
如果柱子7不提供遮蔽掩模，通過第一源El產(chǎn)生的第一金屬8將 被沉積到襯底1的表面上。沿X方向在抗蝕劑掩模柱子7的頂部區(qū)域和 面對第一沉積源El的相應(yīng)側(cè)面上用金屬層9來覆蓋抗蝕劑掩模柱子7。 十字抗蝕劑掩模M中襯底的開口 12的由柱子7遮蔽的部分保持無金屬。
只有在沿選定的沉積方向(與方向X平行)延伸的線上，通過第一 源El產(chǎn)生的第一金屬8到達(dá)已壓印的開口 12的底部，從而形成下部導(dǎo) 電線10 (例如，沿線IX-IX)，而沿垂直的方向Y延伸的線實際上通過凸 起的抗蝕劑柱子7的"遮蔽"而被切斷。
注意，按照以下方式來選擇柱子7之間的開口 12的高寬比和沉積 角度使得在將這些開口 12通過柱子7相對于第一源El遮蔽的范圍中， 沉積的第一金屬8只到達(dá)凸起的柱子的頂部和面對一側(cè)，而不會到達(dá)柱 子7之間的開口 12。
優(yōu)選地，金屬層9的厚度比抗蝕劑層厚度的大約一半小。下限由導(dǎo) 電線(至少)是導(dǎo)電的要求來表示。實際的最小厚度可以依賴于第一金 屬8的種類及其性質(zhì)，例如表面上的金屬的結(jié)晶和表面的浸潤。
應(yīng)該注意的是來自源E1的金屬流可以通過蒸發(fā)、定向濺射或分子 束來產(chǎn)生。
沉積第一金屬8之前可以在襯底1的表面上沉積較薄的粘附層，所 述粘附層提高了所述表面上的第一金屬的粘附性。同樣，依賴于用于第 一金屬的沉積方法，粘附層可以用作種子層。典型地，粘附層是約幾個 原子層厚。
圖5示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模M的第二截面 圖。所述截面圖沿圖2的V-V線沿Y方向延伸。將金屬層9沉積到抗蝕 劑柱子7的頂部上。已經(jīng)將沿X方向延伸的下部導(dǎo)電線10沉積到柱子7 之間的襯底l上。
圖6示出了在第一沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的平面圖。在圖 6中，具有相同標(biāo)號的實體表示如前圖所示的相同實體。用襯底l上的 金屬9來覆蓋抗蝕劑掩模圖案M的柱子7。下部導(dǎo)電線10沿X方向在柱 子7之間延伸。區(qū)域11位于柱子7之間，由于柱子的投影導(dǎo)致區(qū)域ll 沒有金屬9。注意，將這些區(qū)域11設(shè)置為沿與X方向垂直的Y方向彼此
相鄰。
圖7示出了在第二沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第一截面圖。
在第二沉積步驟期間(真空中)，將存儲材料13按照實質(zhì)上垂直的角度 沉積到襯底的表面上以形成電學(xué)可控的存儲層14。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)該理解，所述存儲材料包括一起組成電學(xué)可控的存儲層的一個或更 多個材料層。例如，存儲材料層可以包括諸如輪烷(Rotaxane)之類的 有機(jī)材料或無機(jī)相變材料的層。
在沉積存儲材料13之前，可以在第一已沉積金屬層的表面上沉積 第二粘附層(例如Ti，未示出)，以提高存儲材料與第一已沉積金屬層 的粘附性。
由于以垂直角度入射，將存儲層14均勻地沉積在襯底上。較小的 遮蔽區(qū)域可能存在于柱子7 —側(cè)上的金屬層部分9下面。
存儲層14的厚度依賴于正在沉積的材料、其作為信息存儲材料的 性質(zhì)和所設(shè)計的十字電路的總厚度。對于有機(jī)材料，所述厚度可以從約 一個單層到幾個納米變化。對于諸如相變層之類的無機(jī)材料，所述厚度 可以是約l-2nm，但是這可以依賴于實際的相變材料。
應(yīng)該理解的是存儲材料13也可以具有合適的非線性電學(xué)性質(zhì)，從 而十字電路可以作為邏輯電路(的一部分)。
圖8示出了在第三沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第二截面圖。 所述截面圖沿圖2的V-V線沿Y方向延伸。
在真空中，第二沉積源E2產(chǎn)生了第二金屬15 (或其他導(dǎo)電材料) 的蒸氣。將所述金屬蒸氣按照相對于己壓印襯底1的法線的合適角度(如 箭頭15所示)并且沿線組之一的Y方向?qū)б烈r底1，以形成2-D格子。
假設(shè)視線遮蔽，相對于已壓印襯底的法線方向的沉積角度依賴于格 子掩模5中的抗蝕劑層的高度與開口 12的寬度的高寬比。例如，在0.5 和2之間的高寬比下，沉積角度例如在相對于法線方向約60和約45度 之間。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，較高的高寬比將允許相對于法線 方向的較小沉積角度。
如果柱子7不提供遮蔽掩模，將通過源E2產(chǎn)生的第二金屬15沉積 到襯底1的表面上。沿Y方向通過抗蝕劑掩模柱子7的頂部區(qū)域和面對
第二沉積源E2的相應(yīng)側(cè)面上的金屬層16來覆蓋抗蝕劑掩模柱子7 (已 經(jīng)被金屬9和存儲層14部分地覆蓋)。十字抗蝕劑掩模M中開口 12的由 柱子7遮蔽的那部分保持無金屬。
通過源E2產(chǎn)生的第二金屬15僅在沿與Y方向平行的選定沉積方向 延伸的線上到達(dá)已壓印的開口 12的底部，從而形成上部導(dǎo)電線17 (例 如，沿線X-X)，而沿垂直的方向X延伸的線實際上通過凸起的抗蝕劑柱 子7的"遮蔽"而被"切斷"。
應(yīng)該注意的是來自源E2的金屬流15可以通過蒸發(fā)、定向濺射或分 子束來產(chǎn)生。
再次地，為了促進(jìn)第二金鳳15的沉積，可以在沉積第二金屬15之 前提供較薄的粘附層或種子層(例如Ti)。
此外，第二源E2可以與第一源E1相同，在這種情況下在第三沉積 步驟中沉積第二金屬15之前將襯底1旋轉(zhuǎn)90。。注意，除了90°之外 的旋轉(zhuǎn)角度可以適用于2D線格子的非正交布局。
優(yōu)選地，無需暫停合適的沉積機(jī)器中的真空就執(zhí)行第一沉積步驟中 第一金屬8、第二步驟中存儲層14和第三步驟中第二金屬15的沉積。
圖9示出了在第三沉積步驟之后的十字抗蝕劑掩模的第一截面圖。 所述截面圖沿圖2的IV-IV線沿X方向延伸。己經(jīng)將沿Y方向延伸的上 部導(dǎo)電線17沉積到柱子7之間的襯底1上。
圖10示出了在沿X-X線剝離之后的已沉積結(jié)構(gòu)的截面圖。X-X線沿 X方向延伸。與多條上部導(dǎo)電線17交叉的存儲層14位于下部導(dǎo)電線10 上。其中上部導(dǎo)電線17與存儲層14和下部導(dǎo)電線IO重疊的每一個區(qū)域 組成了十字電路的存儲單元。每一個存儲單元由虛線矩形表示。
圖ll示出了在沿XI-XI線剝離之后的已沉積結(jié)構(gòu)的另外的截面圖。 XI-XI線沿Y方向延伸。多個下部導(dǎo)電線10位于襯底1上(沿與繪圖平 面垂直的X方向延伸)。存儲層14位于每一個下部導(dǎo)電線10上。具有覆 蓋存儲層14的多個下部線10與上述導(dǎo)電線17交叉。其中上部導(dǎo)電線 17與用存儲層14覆蓋的下部導(dǎo)電線重疊的每一個區(qū)域組成十字電路的 存儲單元。每一個存儲單元由虛線矩形表示。
應(yīng)該注意的是，盡管在以上截面圖中未示出，由于各個沉積工藝的 定向性，第一和第二導(dǎo)電線10、17兩者可以具有稍微不對稱形狀的截面。
有利地，本發(fā)明的方法不要求十字電路器件的下部導(dǎo)電線10的創(chuàng) 建和上部導(dǎo)電線17的創(chuàng)建之間的平整步驟。
存儲材料14的物理或化學(xué)狀態(tài)可以在電信號的影響下在至少兩個 值之間改變。當(dāng)可以在十字電路中檢測到實際狀態(tài)值吋，可以將這些狀 態(tài)用于保持信息。應(yīng)該注意的是，存儲層14的電學(xué)可控狀態(tài)可以與存儲 材料的各種電學(xué)可控的物理和/或化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。存儲單元中的存儲層 14可以作為電學(xué)可編程的高歐姆電阻器，或者可以作為(反)熔絲或具 有可編程浮置柵極的場效應(yīng)晶體管的等價物。存儲層也可以包括提供二 極管效應(yīng)以減小泄漏路徑的問題的材料層。這里的關(guān)鍵是具有一些存儲 效果即使只寫入一次(0TP/R0M)，存儲材料的電學(xué)可控狀態(tài)也能將其 本身表現(xiàn)為在電學(xué)上可觀察的。
另外，應(yīng)該注意的是第一和第二金屬8、 15可以是相同的導(dǎo)電材料。 它們的選擇可以依賴于許多因素，所述因素可以與所需十字電路性質(zhì)有 關(guān)，或者與它們各自的電學(xué)/物理/化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。同樣，因為十字電路 器件與微電子電路或半導(dǎo)體器件的集成是理想的，它們與微電子器件(工 藝)的兼容性可以發(fā)揮作用。
在上述方法中，可以將剝離工藝用于在沉積第一和第二金屬8和15 之后去除十字抗蝕劑掩模M的柱子7。典型地，通過在應(yīng)用超聲波的情 況下將包括抗蝕劑圖案的襯底暴露給合適的溶劑(例如丙酮)來執(zhí)行剝 離。認(rèn)為十字電路器件的區(qū)域中抗蝕劑的潛在去除可能是有困難的。
注意，在用于創(chuàng)建十字電路的抗蝕劑掩模附近，必須限定抗蝕劑圖 案的附加外圍部分用于創(chuàng)建外圍電路，所述外圍電路提供與襯底上的其 他互連線和/或電路(未示出)的連接路徑。典型地，例如使用用于微電 子器件的工藝在早期工藝期間創(chuàng)建襯底上的這種其他互連線和/或電路。
在第一、第二和第三沉積步驟期間，將材料沉積到抗蝕劑圖案的附 加外圍部分上，用于在上述十字電路和其他電路之間形成互連線。
圖12示出了在去除抗蝕劑層之前十字電路的示意性布局和一部分 外圍電路。
在中心處，將十字電路示出為抗蝕劑柱子7 (由第一金屬9、存儲
材料14和第二金屬16覆蓋)的陣列。十字電路的二維格子中的金屬由 標(biāo)號10、 17表示。虛線正方形C表示抗蝕劑柱子7之間的存儲單元。圍 繞陣列的是多個互連線P，連接襯底上的另外的電路(未示出)。外部抗 蝕劑區(qū)7b位于互連線P之間。注意外部抗蝕劑區(qū)域7b已經(jīng)分別在第 一、第二和第三沉積步驟期間通過第一金屬、存儲材料和第二金屬覆蓋。 箭頭8和15分別表示第一己沉積金屬8和第二已沉積金屬15的沉積方 向。
具體地，在一些區(qū)域中，覆蓋相對較長距離上的外部抗蝕劑區(qū)域7b 的金屬可以接觸在第一和第二金屬8、 15的定向沉積期間暴露的側(cè)面上 的十字電路的2-D格子中的金屬10、 17。這些接觸區(qū)可能阻礙十字抗蝕 劑掩模的抗蝕劑區(qū)域7B和抗蝕劑柱子7的去除。
在這一方面相對較長的距離可能與至少超過單個抗蝕劑柱子7的一 個寬度的長度有關(guān)，但是這可能也依賴于所使用的十字電路的實際尺寸、 線和高寬比。另外，該距離也依賴于撕開/斷開需要從襯底表面上去除的 材料和需要保持在襯底表面上的材料之間的接觸所需的(超聲)能量。
同樣地，在剝離期間的困難可能會在十字電路的外邊沿(邊緣)上 的位置處增加，其中已沉積的材料可以與下部和上部導(dǎo)電線接觸，并且 引起上部和下部導(dǎo)電線之間的短路，即，由于在剝離工藝期間已沉積材 料的撕裂帶來的損壞。
在圖12中，其中難以剝離的十字電路的短路區(qū)R由陰影表示。
類似地，可能難以剝離的外圍部分P的區(qū)域R1也被加上陰影。由 于十字電路區(qū)域的外邊沿處的遮蔽掩模隔柵，因為只有單獨的金屬線(或 者是下部IO或上部導(dǎo)電線17)從外圍部分P與十字電路相連，外圍部 分的區(qū)域R1不會不利地影響各個外圍部分P的電學(xué)性質(zhì)。
圖13示出了在去除抗蝕劑層之前適應(yīng)的十字電路的示意性布局和 一部分外圍電路。
在圖13中，具有相同標(biāo)號的實體表示如前圖12中所示的相同實體。
為了消除易于導(dǎo)致通過剝離進(jìn)行的抗蝕劑去除的可能失敗的抗蝕 劑圖案的十字電路部分中的區(qū)域R，在另外實施例中的本發(fā)明的方法向 與抗蝕劑圖案的十字電路部分的外邊沿相鄰的抗蝕劑區(qū)域7B中提供凹 槽(殘端stub) S。典型地，殘端S的長度和寬度基本上等于抗蝕劑柱 子7的相應(yīng)長度和寬度。通過線格子中的柱子7的圖案來固定和確定殘
端s之間的距離。按照這樣的方式布置殘端s，使得在剝離工藝之后剩
余的金屬的垂直邊緣不會與其中第二導(dǎo)電線與第一導(dǎo)電線重疊的區(qū)域過 分靠近，以避免它們之間的電短路。
這樣，當(dāng)在第一和第三沉積步驟期間暴露給定向金屬流8、 15時， 殘端S有效地提供遮蔽效應(yīng)，并且將相對較寬的區(qū)域R劃分為較小的區(qū) 域，所述較小區(qū)域可以毫不困難地利用剝離來去除。
也可以通過向側(cè)面提供殘端來去除外圍部分P中的區(qū)域Rl，其中所 述側(cè)面在第一和第三沉積步驟期間被暴露給金屬8、 15的定向沉積。再 次，殘端S是凹槽，所述凹槽侵占了與外圍部分P相鄰的抗蝕劑區(qū)域7B。 與上述類似，殘端在第一或第三沉積步驟期間提供對于側(cè)面的遮蔽效應(yīng)。 這樣，將較大區(qū)域R1劃分為較小區(qū)域，所述較小區(qū)域相比于較大的未劃 分區(qū)域Rl更容易通過剝離來去除。
另外，可以通過應(yīng)用易碎的導(dǎo)電材料(例如鉻)作為第一和/或第 二金屬8、 15來改進(jìn)剝離工藝。這種易碎材料公知為易于(自發(fā)的)破 裂，特別在器件或抗蝕劑結(jié)構(gòu)的(高度)的急劇轉(zhuǎn)變時。
應(yīng)該注意的是因為第一定向沉積步驟可以引起一些抗蝕劑側(cè)面由 金屬(部分地)覆蓋，第一已沉積的金屬8也可以是易碎金屬。在這種 情況下，易碎金屬的自發(fā)破裂可以有助于避免可能起源于該側(cè)面覆蓋的 電短路。
圖14a-14d示出了根據(jù)本發(fā)明另外的實施例的十字抗蝕劑掩模的形 成。在圖14a-14d中，具有相同標(biāo)號的實體表示如前圖所示的相同實體。
可以通過提供抗蝕劑層的欠刻蝕(under-etch)來改善剝離工藝。 在這種情況下，抗蝕劑層2由第一薄層2A和第二附加抗蝕劑層2B組成， 其中將第一薄層2A沉積到襯底1上，并且將第二附加抗蝕劑層2B沉積 到第一薄層2A的頂部上。
第一薄層2A可以是合適的薄金屬膜(例如銅)或第一薄抗蝕劑膜。
在第一薄抗蝕劑膜2A的情況下，在參考圖lb-ld所述的納米壓印 步驟之后，抗蝕劑柱子7包括薄下部部分7A和上部部分7B (圖14b)。
接下來如圖14C所示，沿與襯底1的表面平行的方向部分地刻蝕掉薄下
部部分7A。圖14d示出在經(jīng)欠刻蝕的抗蝕劑柱子7上的第一沉積步驟。
在薄金屬膜2A的情況下，可以在壓印步驟之后直接執(zhí)行欠刻蝕， 在這種情況下，首先去除在刻蝕工藝中暴露的那部分金屬薄膜，在隨后 的步驟中執(zhí)行第一定向沉積步驟。
應(yīng)該注意的是，在如上給出的本發(fā)明的描述中，十字電路包括正交 2D格子布局，如現(xiàn)有技術(shù)所公開的。然而，可以想得到的是十字電路可 以具有不同的格子布局，例如2D格子可以是六邊形、三角形或斜長方形。 在這種情況下，沉積方向X和Y之間的角度將與如圖所示的垂直角度不 同，并且代替地，將與2D格子布局限定的第一和第二導(dǎo)電線10、 17的 方向之間的角度相對應(yīng)。
同樣，可以依賴于實際的格子布局應(yīng)用多于兩個非正交沉積方向。 例如，格子可以具有三角形布局，在這種情況下存在三個沉積方向。在 這種情況下，材料的定向沉積將沿多于兩個方向發(fā)生。
應(yīng)該注意的是，雖然根據(jù)本發(fā)明的方法描述了具有納米范圍特征的 十字電路，所述方法還可以應(yīng)用于具有微米范圍特征的十字電路。在給 定高寬比(0.5-2)的情況下，可壓印層的厚度可以在幾微米至幾十微米 的范圍內(nèi)。柱子和開口的尺寸相應(yīng)地進(jìn)行縮放。例如，具有微米級特征 的這種電路可以包括光發(fā)射器的矩陣或像素存儲矩陣。
同樣，應(yīng)該注意的是可以將本發(fā)明的方法應(yīng)用于除了第一和第二 導(dǎo)電材料之外的材料，即在十字電路內(nèi)部使用這種另外材料的定向沉積。 這種另外的材料可以包括導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體材料?？梢韵氲玫降氖?依賴于十字電路的所需功能，十字電路除了第一和第二導(dǎo)電材料以外還 可以包括這種另外的材料，或者可以包括這種另外的材料來代替第一和 第二導(dǎo)電材料。甚至還可以想得到的是本發(fā)明的方法用于其中第一和第 二材料都不是導(dǎo)體的情況。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底(1)上制造十字電路器件的方法，所述十字電路器件包括第一線(10)的第一格子和第二線(17)的第二格子，第一線(10)沿第一方向延伸，第二線(17)沿第二方向延伸，第一線(10)的第一方向和第二線(17)的第二方向被相對于彼此配置，從而形成二維線格子，每一個第一線(10)通過位于第一線(10)和第二線(17)重疊的位置處的中間層(14)與每一個第二線(17)隔離；所述方法包括在襯底(1)上沉積可壓印層(2)的步驟，其特征在于-通過模具(3)將二維格子掩模(5)壓印到可壓印層(2)上，所述格子掩模(5)包括多個柱子(7)和在相鄰柱子之間插入的開口(12)，并且所述格子掩模(5)與二維線格子互補(bǔ)；-沿實質(zhì)上第一方向?qū)⒌谝徊牧?8)定向沉積到二維格子掩模(5)上；以及-沿實質(zhì)上第二方向?qū)⒌诙牧?15)定向沉積到二維格子掩模(5)上，-在第一和第二材料(8；15)的定向沉積期間，所述二維格子掩模(5)作為遮蔽掩模。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制造十字電路器件的方法，還包括 在第一材料(8)的定向沉積之后并且在第二材料(15)的定向沉積之前，沉積中間層材料(13)以形成中間層(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制造十字電路器件的方法，還包括一在壓印二維掩模(M)之后，從2-D格子掩模(5)的凹入?yún)^(qū)域去 除殘余層(5b)。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中按照相對于已壓印襯底的法線方向的沉積角度來執(zhí)行第一或第二材 料的定向沉積，所述沉積角度依賴于格子掩模(5)的高寬比，將所述高 寬比定義為柱子(7)的高度與相鄰柱子(7)之間的開口 (12)的寬度 的比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造十字電路器件的方法，其中高 寬比在0.5和2之間，并且沉積角度是相對于襯底(1)上的法線方向的 約60度至約45度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造十字電路器件的方法，其中第 一材料(8)或第二材料(15)的定向沉積包括以下步驟中的至少一個.-一定向蒸發(fā)所述材料(8; 15)，一定向濺射所述材料(8; 15)以及—使用包括所述材料(8; 15)的分子束。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中第一方向(X)和第二方向(Y)是正交的。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求1-6中任一項所述的用于制造十字電路器件 的方法，其中第一方向和第二方向是非正交的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造十字電路器件的方法，其中所 述方法還包括—沿實質(zhì)上另外的方向?qū)⒘硗獾牟牧隙ㄏ虺练e到二維格子掩模 (5)上，所述另外的方向與第一方向和/或第二方向是非正交的。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中在沉積中間層材料(13)以形成中間層(14)之前沉積粘附層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造十字電路器件的方法，其中所 述粘附層包含鈦。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中第一線(io)或第二線(17)的高度等于或小于可壓印層的厚度的一半。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中第一材料(8)和第二材料(15)中的至少一種是導(dǎo)電材料。
14. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中所述中間層(14)包含存儲材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于制造十字電路器件的方法，其中 存儲材料的物理和/或化學(xué)性質(zhì)允許中間層(14)的至少兩個電學(xué)可控的 狀態(tài)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制造十字電路器件的方法，其中二維格子掩模(5)包括外邊沿殘端(S)，用于將外邊沿處的側(cè)面區(qū)域(R)劃分為較小區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1或16所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中二維格子掩模(5)包括外圍部分圖案(P)，其中將外圍部分圖案(P) 殘端(S)設(shè)置在外圍側(cè)面區(qū)域(Rl)中，用于將外圍側(cè)壁區(qū)域(Rl)劃 分為較小區(qū)域。
18. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于制造十字電路器件的方法， 其中第一和第二材料(8; 15)中的至少一種是諸如鉻之類的易碎材料。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制造十字電路器件的方法，其中可 壓印層(2)由第一薄層(2A)和第二附加抗蝕劑層(2B)組成；將第一 薄層(2A)沉積到襯底(1)上，并且將第二附加抗蝕劑層(2B)沉積到 第一薄層(2A)的頂部上，并且其中在將二維格子掩模(5)壓印到可壓 印層(2)中之后，進(jìn)行格子掩模(5)的欠刻蝕。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于制造十字電路器件的方法，其中 所述薄層(2A)或者是薄抗蝕劑膜或者是薄金屬膜。
21. —種十字電路器件，包括第一線(10)的第一格子和第二線(17) 的第二格子，第一線(10)沿第一方向延伸，第二線(17)沿第二方向 延伸，第一線(10)的第一方向和第二線(17)的第二方向被相對于彼 此配置，從而形成二維線格子，每一個第一線(IO)通過位于第一線(IO) 和第二線(27)重疊的位置處的中間層(14)與每一個第二線(17)隔 離；根據(jù)前述權(quán)利要求1-20中的任一項來制造所述十字電路器件。
22. —種模具(3)，用在根據(jù)前述權(quán)利要求1-20中的任一項的方 法中，所述模具(3)包括其表面上的用于壓印的幾何形狀，其特征在于 所述幾何形狀包括二維格子掩模(5)。
23. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括用于制造根據(jù)前述權(quán)利 要求1-22中的任一項所述的十字電路器件的方法。
24. —種半導(dǎo)體器件，包括根據(jù)權(quán)利要求21所述的十字電路器件。
全文摘要
一種用于在襯底(1)上制造十字電路的方法，所述十字電路包括第一線(10)的第一格子和第二線(17)的第二格子，第一線(10)沿第一方向延伸，第二線沿第二方向延伸，第一方向和第二方向相對于彼此配置為形成單個二維線格子，每一個第一線通過位于第一和第二線重疊的位置處的中間層(14)與每一個第二線隔離；所述方法包括在襯底上沉積可壓印層(2)；通過模具(3)將二維格子掩模(5)壓印到可壓印層(2)上；沿第一方向?qū)⒌谝徊牧?8)定向沉積到格子掩模上；以及沿第二方向?qū)⒌诙牧?15)定向沉積到格子掩模上，在第一和第二材料的定向沉積期間，所述格子掩模作為遮蔽掩模。
文檔編號H01L27/10GK101189720SQ200680019823
公開日2008年5月28日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者彼得·B·L·邁耶 申請人:Nxp股份有限公司