專利名稱：可減小外圍區(qū)域中臨界尺度的半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法；且更詳言之，涉及一種形成具有減小線寬度的線型圖案的方法。
背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體裝置的設(shè)計(jì)規(guī)則已減小，因此在例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)裝置中的半導(dǎo)體裝置的例如柵結(jié)構(gòu)的線型圖案寬度在單元區(qū)域及外圍區(qū)域中已成比例地減小。舉例而言，在應(yīng)用100nm的設(shè)計(jì)規(guī)則的DRAM裝置中，外圍區(qū)域中的掩模具有對應(yīng)于發(fā)展的檢視臨界尺度(develop inspection critical dimension，DICD)的1.130μm的線寬度及對應(yīng)于最終檢視臨界尺度的0.170μm的線寬度。然而，繪圖裝置需要更大程度減小的臨界尺度以符合高速操作的需求。
盡管有此需求，但由于圖案坍塌現(xiàn)象使得掩模的CICD減少已達(dá)到一個(gè)限制。又，用以形成線型圖案的蝕刻過程引起線型圖案的FICD相較于線型圖案的DICD增加，且因此，外圍區(qū)域中的CD減少限制至一所需程度。
圖1為顯示習(xí)知掩模圖案的CD變化的剖面視圖。
如所示，在限定有單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B的基板10上形成柵極導(dǎo)電層101。柵極硬掩模102在該柵極導(dǎo)電層101上被圖案化，該柵極導(dǎo)電層101上覆蓋有圖案化的抗反射涂覆層103。部分的光阻圖案104留在該圖案化的抗反射涂覆層103上。
此處，該柵極導(dǎo)電層101包含多晶硅及硅化鎢的堆疊結(jié)構(gòu)。該柵極硬掩模102及該圖案化的抗反射涂覆層103被分別使用氮化硅及氧氮化硅(silicon oxynitride)所形成。又，參考注記W1及W2分別表示形成光阻圖案104時(shí)的單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B中的CD。參考注記W1A及W2B分別表示形成最終圖案結(jié)構(gòu)后的單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B中的CD。
如圖1所示，形成最終圖案結(jié)構(gòu)后，單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B中的圖案結(jié)構(gòu)的CD增加。
圖2為顯示習(xí)知柵結(jié)構(gòu)線寬度的圖示。此處，柵結(jié)構(gòu)線寬度為FICD。
如所示，習(xí)知柵結(jié)構(gòu)的單元區(qū)域中的線寬度為約0.120μm，而柵結(jié)構(gòu)的外圍區(qū)域中的線寬度為約0.170μm。
據(jù)此，可能具有的問題為相較于最初形成圖案的DICD，習(xí)知所形成圖案的FICD增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種制造可減小外圍區(qū)域中線型圖案臨界尺度的半導(dǎo)體裝置的方法。
依據(jù)本發(fā)明的一目的，提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括下列步驟在分為單元區(qū)域及外圍區(qū)域的基板上形成氮化硅層；在該氮化硅層上形成氧氮化硅層作為抗反射涂覆層；在該氧氮化硅層上形成線型光阻圖案使得該單元區(qū)域中的光阻圖案具有大于最終圖案結(jié)構(gòu)寬度的寬度且外圍區(qū)域中的光阻圖案具有抑制圖案坍塌發(fā)生的寬度；使用該光阻圖案作為蝕刻掩模，依序蝕刻該氧氮化硅層及該氮化硅層，該蝕刻經(jīng)由抑制聚合物產(chǎn)生而持續(xù)至剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層的寬度小于光阻圖案的寬度；及過度蝕刻(over-etch)剩余氮化硅層。
依據(jù)本發(fā)明的另一目的，提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括下列步驟在分為單元區(qū)域及外圍區(qū)域的基板上形成導(dǎo)電層；在該導(dǎo)電層上形成氮化硅層作為硬掩模；在該氮化硅層上形成氧氮化硅層作為抗反射涂覆層；在該氧氮化硅層上形成線型光阻圖案，使得該單元區(qū)域中的光阻圖案具有大于最終圖案結(jié)構(gòu)寬度的寬度且外圍區(qū)域中的光阻圖案具有抑制圖案坍塌發(fā)生的寬度；使用該光阻圖案作為蝕刻掩模，依序蝕刻該氧氮化硅層及該氮化硅層，該蝕刻經(jīng)由抑制聚合物產(chǎn)生而持續(xù)至剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層的寬度小于光阻圖案的寬度；過度蝕刻剩余氮化硅層；移除該光阻圖案；使用該剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層作為蝕刻掩模，蝕刻該導(dǎo)電層；及移除剩余氧氮化硅層。


本發(fā)明上述及其它目的及特征將參考下列較佳實(shí)施例的描述配合附圖加以說明，其中圖1為習(xí)知掩模圖案的臨界尺度變化的剖面視圖；圖2為顯示單元區(qū)域及外圍區(qū)域中習(xí)知柵結(jié)構(gòu)線寬度的圖示。
圖3A及3B為說明依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成圖案結(jié)構(gòu)的制程的剖面視圖；圖4A至4C為說明依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的形成柵結(jié)構(gòu)的制程的剖面視圖；及圖5為顯示依據(jù)本發(fā)明的在單元區(qū)域及外圍區(qū)域中所形成的柵結(jié)構(gòu)的線寬度的圖示。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的用以制造可減小外圍區(qū)域中臨界尺度的半導(dǎo)體裝置的方法將參考附圖詳細(xì)加以說明。
圖3A及3B為說明依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成圖案結(jié)構(gòu)的制程的剖面視圖。
參見圖3A，在分為單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B且其中制備有各種裝置元件的基板200上形成氮化硅層210A作為蝕刻目標(biāo)層。接著，在該氮化硅層201A上形成氧氮化硅層202A，其為抗反射涂覆層。隨后，利用光刻在該氧氮化硅層202A上形成用以形成線型圖案的光阻圖案203。此時(shí)，將于單元區(qū)域A中形成的最終圖案結(jié)構(gòu)的寬度，亦即單元區(qū)域中最終檢視臨界尺度(FICD)表示為W1A。然而，由于偏置制程，其引起該最終圖案結(jié)構(gòu)的CD減小，因此該光阻圖案203型形成為寬度W1大于最終圖案結(jié)構(gòu)的寬度W1A。此處，光阻圖案203的寬度W1為發(fā)展的檢視臨界尺度(DICD)。
同時(shí)，為了維持前述偏置制程，該光阻圖案203在用以蝕刻該氮化硅層201A的蝕刻制程期間應(yīng)不損壞。同時(shí)，該蝕刻制程是在可引起氮化硅層201A可以大量被蝕刻的流程(recipe)下進(jìn)行。
如圖3B所示，在上述蝕刻流程下，該氧氮化硅層202A及氮化硅層201A依序使用該光阻圖案203作為蝕刻掩模被加以蝕刻。如所示，在單元區(qū)域A中，光阻圖案203的寬度W1，亦即單元區(qū)域A中的DICD減小為該寬度W1A。又，在外圍區(qū)域B中，光阻圖案203的寬度W2，亦即外圍區(qū)域B中的DICD減小為對應(yīng)于FICD的最終圖案結(jié)構(gòu)的寬度W2B。此處，參考編號(hào)202B及201B分別表示圖案化的氧氮化硅層及圖案化的氮化硅層。
更詳言之，圖2A所示的氧氮化硅層202A使用CHF3及CF4的混合氣體被加以蝕刻。此時(shí)，CHF3氣體使用比范圍為約1.1至約1.6而CF4氣體使用比為約1。又，圖2A所示的氮化硅層201A使用與上述不同比的CHF3及CF4的蝕刻氣體被加以蝕刻；亦即，CF4氣體比范圍自約1.1至約2，而CHF3氣體比約1。此時(shí)，夾盤(chuck)溫度設(shè)定為高于約50℃以控制導(dǎo)入晶圓中的聚合物量，因而維持偏置制程。
在形成圖案化的氮化硅層201B后仍留下的部分的氮化硅層201A藉由提供蝕刻氣體而被過度蝕刻，該氣體是通過混合比范圍為自約1.5至約3的CHF3氣體與比約1的CF4氣體而獲得。此蝕刻氣體的特別設(shè)定比值導(dǎo)致鈍化制程，其避免上述所得圖案結(jié)構(gòu)在過度蝕刻制程期間被損壞。因此，于單元區(qū)域A中，依據(jù)本發(fā)明所形成的最終圖案結(jié)構(gòu)的FICD與習(xí)知所形成的最終圖案結(jié)構(gòu)的FICD幾乎相同或更小。另一方面，在外圍區(qū)域B中，依據(jù)本發(fā)明所形成的最終圖案結(jié)構(gòu)的FICD與習(xí)知所形成的最終圖案結(jié)構(gòu)的FICD相較有更大程度的減小。
圖4A至4C為說明依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的形成柵結(jié)構(gòu)的制程的剖面視圖。
參見圖4A，在分為單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B且其中制備有各種裝置元件的基板300上形成柵極導(dǎo)電層301A，其為蝕刻標(biāo)的層。接著在該柵極導(dǎo)電層301A上依序形成氮化硅層302A及氧氮化硅層303A，其為抗反射涂覆層。隨后，利用光刻制程在該氧氮化硅層303A上形成用以形成線型柵結(jié)構(gòu)的光阻圖案304。此處，該柵極導(dǎo)電層301A包含選自由多晶硅、鎢、硅化鎢及其組合所組成的一組的材料。
此時(shí)，于單元區(qū)域A中的對準(zhǔn)的最終柵結(jié)構(gòu)的寬度，即FICD表示為W1A。然而，由于偏置制程，該對準(zhǔn)的最終柵結(jié)構(gòu)的寬度W1A減小。因此，光阻圖案304的寬度設(shè)為大于該對準(zhǔn)的最終柵結(jié)構(gòu)的寬度W1A。此處，光阻圖案304的寬度為DICD并表示為W1。
同時(shí)，為了維持前述偏置制程，該光阻圖案304在用以在該氮化硅層302A上進(jìn)行的蝕刻制程期間應(yīng)不損壞，且該蝕刻制程是在可引起氮化硅層302A可以大量被蝕刻的流程下進(jìn)行。
參見圖4B，在此蝕刻流程之下，該氧氮化硅層303A及氮化硅層302A使用該光阻圖案304作為蝕刻掩模依序被蝕刻。參考標(biāo)記303B及302B分別表示圖案化的氧氮化硅層及圖案化的氮化硅層。
經(jīng)由此蝕刻制程，單元區(qū)域A及外圍區(qū)域B中的DICD，亦即單元區(qū)域A中光阻圖案304的寬度W1及外圍區(qū)域B中光阻圖案304的寬度W2減小至單元區(qū)域A中經(jīng)對準(zhǔn)的最終柵結(jié)構(gòu)的寬度W1A及外圍區(qū)域B中經(jīng)對準(zhǔn)的最終柵結(jié)構(gòu)的寬度W2B。
蝕刻流程的更詳述中，圖3A所示的氧氮化硅303A使用蝕刻氣體蝕刻，該蝕刻氣體由比范圍為約1.1至約1.6的CHF3氣體的蝕刻氣體與比為約1的CF4的另一蝕刻氣體混合而得。又，圖3A所示的氮化硅層302A使用與上述不同比的CHF3及CF4的蝕刻氣體予以蝕刻。亦即，CF4蝕刻氣體比范圍為約1.1至約2，而CHF3蝕刻氣體比約1。此時(shí)，夾盤溫度設(shè)定為高于約50℃以控制導(dǎo)入晶圓中的聚合物量，因而維持偏置制程。
同時(shí)，對在形成圖案化的氮化硅層302B后仍留下的部分的氮化硅層302A進(jìn)行過度蝕刻。此時(shí)，CHF3的蝕刻氣體使用比范圍為約1.5至約3而CF4的蝕刻氣體使用比為約1。蝕刻氣體的該特別設(shè)定比值導(dǎo)致鈍化制程，因而防止該柵結(jié)構(gòu)歷經(jīng)過度蝕刻制程。
參見圖4C，該光阻圖案304藉由光阻剝除制程移除。接著，使用圖案化的氧氮化硅層303B及圖案化的氮化硅層302B作為蝕刻掩模，蝕刻該柵極導(dǎo)電層301A。此處，圖案化的氧氮化硅層303B及圖案化的氮化硅層302B分別為抗反射涂覆層與柵極硬掩模。隨后，移除圖案化的氧氮化硅層303B，因而完成柵結(jié)構(gòu)的形成，該結(jié)構(gòu)包含圖案化的氮化硅層302B及圖案化的柵極導(dǎo)電層301B。因此，在單元區(qū)域A中，依據(jù)本發(fā)明的最終形成的柵結(jié)構(gòu)的FICD與習(xí)知所形成的柵結(jié)構(gòu)的FICD幾乎相同或更小。另一方面，在外圍區(qū)域B中，依據(jù)本發(fā)明的最終形成的柵結(jié)構(gòu)的FICD與習(xí)知所形成的柵結(jié)構(gòu)的FICD相較有更大程度的減小。
圖5為顯示依據(jù)本發(fā)明的在單元區(qū)域及外圍區(qū)域中所形成的柵結(jié)構(gòu)的線寬度的圖示。此處，柵結(jié)構(gòu)的線寬度為FICD。
參考圖2，在單元區(qū)域中的習(xí)知柵結(jié)構(gòu)的線寬度為約0.120μm，而外圍區(qū)域中柵結(jié)構(gòu)的線寬為約0.170μm。另一方面，如圖5所示，依據(jù)本發(fā)明的在單元區(qū)域及在外圍區(qū)域中所形成的柵結(jié)構(gòu)的線寬度為約0.110μm，而外圍區(qū)域中柵結(jié)構(gòu)的線寬度小于約0.140μm。因此，證實(shí)與習(xí)知柵結(jié)構(gòu)的線寬度相較，此外圍區(qū)域中柵結(jié)構(gòu)的線寬度更大程度地減小。
依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，在單元區(qū)域中，用以形成線型圖案的掩模圖案的DICD相較于習(xí)知掩模圖案是增加的。另一方面，在外圍區(qū)域中，該掩模圖案最初定義為最小DICD，其避免發(fā)生圖案坍塌，然后，單元區(qū)域中底部圖案結(jié)構(gòu)藉由應(yīng)用特定蝕刻流程而接受過度蝕刻制程。雖然單元區(qū)域中的底部圖案結(jié)構(gòu)被過度蝕刻，但外圍區(qū)域中的底部圖案結(jié)構(gòu)亦被大量蝕刻，因而獲得所需線寬度。此效應(yīng)的結(jié)果，可改善集成度規(guī)模。
雖然該柵結(jié)構(gòu)形成制程已藉由本發(fā)明較佳實(shí)施例舉例說明，但此例舉的圖案形成可應(yīng)用于任何線型圖案，包含作為抗反射圖覆層的氧氮化硅及作為硬掩模的氮化硅層。
本申請包含2004年6月25日向韓國專利局所提出申請的韓國專利申請?zhí)朘R 2004-0048365的相關(guān)主題，其整個(gè)內(nèi)容通過參考被合并入該申請。
雖然本發(fā)明已參考某些較佳實(shí)施例加以描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解在不脫離后附權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神及范圍的情況下，可作各種變化及修飾。
主要組件符號(hào)說明100基板101柵極導(dǎo)電層102柵極硬掩模103抗反射涂覆層104光阻圖案200基板201A 氮化硅層201B 圖案化的氮化硅層202A 氧氮化硅層202B 圖案化的氧氮化硅層203光阻圖案300基板301A 柵極導(dǎo)電層301B 柵極導(dǎo)電層302A 氮化硅層302B 圖案化的氮化硅層303A 氧氮化硅層303B 圖案化的氧氮化硅層304光阻圖案A 單元區(qū)域B 外圍區(qū)域W 寬度。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括下列步驟在分為單元區(qū)域及外圍區(qū)域的基板上形成氮化硅層；在該氮化硅層上形成氧氮化硅層作為抗反射涂覆層；在該氧氮化硅層上形成線型光阻圖案，使得該單元區(qū)域中的光阻圖案具有大于最終圖案結(jié)構(gòu)寬度的寬度且外圍區(qū)域中的光阻圖案具有抑制圖案坍塌發(fā)生的寬度；使用該光阻圖案作為蝕刻掩模，依序蝕刻該氧氮化硅層及該氮化硅層，該蝕刻經(jīng)由抑制聚合物產(chǎn)生而持續(xù)至剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層的寬度小于光阻圖案的寬度；及過度蝕刻剩余氮化硅層。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中該蝕刻步驟及該過度蝕刻步驟使用CHF3及CF4的混合氣體。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中在蝕刻步驟中，夾盤(chuck)溫度維持在約50℃。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)蝕刻該氧氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比范圍為約1.1至約1.6，且CF4氣體的比為約1。
5.如權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)蝕刻該氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比為約1，且CF4氣體的比范圍為約1.1至約2。
6.如權(quán)利要求2的方法，其中當(dāng)過度蝕刻該剩余氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比范圍為約1.5至約3，且CF4氣體的比為約1。
7.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括下列步驟在分為單元區(qū)域及外圍區(qū)域的基板上形成導(dǎo)電層；在該導(dǎo)電層上形成氮化硅層作為硬掩模；在該氮化硅層上形成氧氮化硅層作為抗反射涂覆層；在該氧氮化硅層上形成線型光阻圖案，使得該單元區(qū)域中的光阻圖案具有大于最終圖案結(jié)構(gòu)寬度的寬度且外圍區(qū)域中的光阻圖案具有抑制圖案坍塌發(fā)生的寬度；使用該光阻圖案作為蝕刻掩模，依序蝕刻該氧氮化硅層及該氮化硅層，該蝕刻經(jīng)由抑制聚合物產(chǎn)生而持續(xù)至剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層的寬度小于光阻圖案的寬度；過度蝕刻剩余氮化硅層；移除該光阻圖案；使用該剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層作為蝕刻掩模，蝕刻該導(dǎo)電層；及移除剩余氧氮化硅層。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中有關(guān)于該氧氮化硅層及氮化硅層的蝕刻步驟以及過度蝕刻步驟使用CHF3及CF4的混合氣體。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中在有關(guān)于該氧氮化硅層及氮化硅層的蝕刻步驟中，夾盤溫度維持在約50℃。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中當(dāng)蝕刻該氧氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比范圍為約1.1至約1.6，且CF4氣體的比為約1。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中當(dāng)蝕刻該氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比為約1，且CF4氣體的比范圍為約1.1至約2。
12.如權(quán)利要求8的方法，其中當(dāng)過度蝕刻該剩余氮化硅層時(shí)，CHF3氣體的比范圍為約1.5至約3，且CF4氣體的比為約1。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種制造其中外圍區(qū)域的臨界尺度減小的半導(dǎo)體裝置的方法。該方法包括下列步驟在包含單元區(qū)域及外圍區(qū)域的基板上形成氮化硅層；在該氮化硅層上形成氧氮化硅層；在該氧氮化硅層上形成線型光阻圖案使得該單元區(qū)域中的光阻圖案具有大于最終圖案結(jié)構(gòu)寬度的寬度且外圍區(qū)域中的光阻圖案具有可抑制圖案坍塌發(fā)生的寬度；蝕刻該氧氮化硅層及該氮化硅層，藉由抑制聚合物產(chǎn)生直至剩余氧氮化硅層及剩余氮化硅層的寬度小于用作蝕刻掩模的光阻圖案寬度；及過度蝕刻剩余氮化硅層。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1722409SQ200510076928
公開日2006年1月18日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者李京遠(yuǎn), 南基元 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司