專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件方法，更具體而言，涉及一種在半 導(dǎo)體器件中形成圖案的方法。
技術(shù)背景當(dāng)形成柵極圖案時(shí)，在周邊區(qū)域中的柵極圖案的臨界尺寸(CD) 影響到半導(dǎo)體器件的電特性。因此， 一般需要根據(jù)半導(dǎo)體器件的特性來 調(diào)整周邊區(qū)域中的柵極圖案的CD。然而，由于在周邊區(qū)域和單元區(qū)域之間的圖案密度差異，而出現(xiàn)了 負(fù)載效應(yīng)。因此，在周邊區(qū)域中的柵極圖案形成的CD比在單元區(qū)域中 的柵極圖案的CD要大。所以，雖然需要通過減小掩模圖案的CD來減 小周邊區(qū)域中的柵極圖案的CD，但因?yàn)楫?dāng)器件最小化時(shí)，掩模圖案很 可能坍塌，因此減小掩模圖案的CD可能會(huì)受到限制，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的具體實(shí)施方案涉及提供制造半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體 器件在周邊區(qū)域中具有減小的臨界尺寸的目標(biāo)圖案。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在包括 單元區(qū)域以及周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標(biāo)層。在蝕刻目標(biāo)層上形成 第一硬掩模層、第二硬掩模層和抗反射涂層。在抗反射涂層上形成光敏 圖案。蝕刻該抗反射涂層，以使其具有比光敏圖案的寬度更窄的寬度。 蝕刻第二硬掩模層。對(duì)第一硬掩模層實(shí)施主蝕刻和過蝕刻。然后蝕刻該 蝕刻目標(biāo)層。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在包括 單元區(qū)域以及周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標(biāo)層。在該蝕刻目標(biāo)層上形
成第一硬掩模層、第二硬掩模層和抗反射涂層。在抗反射涂層上形成光 敏圖案。蝕刻抗反射涂層，以使其具有比光敏圖案的寬度更窄的寬度。 蝕刻第二硬掩模層。蝕刻第一硬掩模層，使得在周邊區(qū)域中蝕刻的第一 硬掩模層多于在單元區(qū)域中蝕刻的第一硬掩模層，其中在單元區(qū)域中的已蝕刻的第一硬掩模層具有傾斜的剖面(sloped profile )。


圖1A~ IE是描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案制造半導(dǎo)體器件的方法的 截面圖。圖2A和2B分別描述根據(jù)傳統(tǒng)方法和本發(fā)明的實(shí)施方案，在單元區(qū) 域和周邊區(qū)域中形成的圖案的穿透電子顯微(TEM)圖的比較圖。
具體實(shí)施方式
圖IA-IE是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制造半導(dǎo)體器件的方 法的截面圖。參照?qǐng)D1A,在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底101上形 成蝕刻目標(biāo)層102。村底101可以是在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM )器件 的制造過程中所用的半導(dǎo)體襯底。蝕刻目標(biāo)層102可用于柵極電極或位 線電極。蝕刻目標(biāo)層102可包括多晶硅、金屬或金屬硅化物。在蝕刻目標(biāo)層102上形成第一硬掩模層103。第一硬掩模層103包 括氮化物基材料。當(dāng)蝕刻蝕刻目標(biāo)層102時(shí)，第一硬掩模層103作為蝕 刻阻擋層。如果蝕刻目標(biāo)層102用作柵極電極時(shí)，第一硬掩模層103可 用作柵極硬掩模?；蛘?，如果蝕刻目標(biāo)層102用作位線電極時(shí)，第一硬 掩模層103也可作為位線硬掩模。在第一硬掩模層103上形成第二硬掩模層104。第二硬掩模層104 包括碳基材料.當(dāng)蝕刻第一硬掩模層103時(shí)，第二硬掩模層104作為蝕 刻阻擋層。第二硬掩模層104可包括非晶碳基材料。在第二硬掩模層104上形成抗反射涂層105。當(dāng)蝕刻第二硬掩模層 104時(shí)，抗反射涂層105作為蝕刻阻擋層。當(dāng)形成光刻膠圖案時(shí)，抗反 射涂層105同時(shí)作為抗反射物。在形成該抗反射涂層105之前，也可形 成氧氮化硅(SiON )層(未圖示)以提供與抗反射涂層105基本相同的 功能。 在抗反射涂層105上形成光敏圖案106。通過在抗反射涂層105上 涂布光敏材料來形成光敏圖案106，然后對(duì)光敏材料實(shí)施曝光和顯影處 理。參照?qǐng)D1B，蝕刻抗反射涂層105而使其寬度比光敏圖案106的寬度 要窄。使用包括CF4和CHF3氣體及氧(02)氣的混合氣體來蝕刻抗反 射涂層105。 CF4氣體以約50sccm~70sccm的流量流動(dòng)，CHF3氣體以 約30sccm ~ 50sccm的流量流動(dòng)。相對(duì)于傳統(tǒng)制造過程加入相對(duì)大量的 02氣體，例如，02氣體以約5sccm~ 10sccm的5危量; 危動(dòng)。使用約100mTorr~ 150mTorr的壓力并且施加從反應(yīng)室的頂部區(qū)域 所施加的約200W~400W的功率(以下稱為頂部功率)來蝕刻該抗反 射涂層105，.抗反射涂層105的蝕刻持續(xù)大約50秒~70秒。附圖標(biāo)記 105A代表抗反射涂圖案。如上所述，當(dāng)蝕刻抗反射涂層105時(shí)，將相對(duì)大量的02氣體加到 混合氣體中以啟動(dòng)蝕刻。因此，可以蝕刻抗反射涂層105，使得抗反射 涂層105的寬度比光敏圖案106的寬度要窄。參照?qǐng)D1C,蝕刻第二硬掩模層104 (見圖1B)以形成第二硬掩模 104A。在下述條件中進(jìn)行第一硬掩模層104的蝕刻約10mTorr-20mTorr的壓力；約1400W~1600W的頂部功率以及包括氮(N2 )以 及02氣體的混合氣體。]\2氣體以約30sccm ~ 50sccm的流量流動(dòng)，以 及02氣體以約50sccm ~ 70sccm的'流量5充動(dòng)。參照?qǐng)D1D,在產(chǎn)生不同量的聚合物的不同條件下，使第一硬掩模 層103經(jīng)受主蝕刻處理和過蝕刻處理。在終點(diǎn)探測(cè)模式中進(jìn)行第一硬掩 模層103的主蝕刻。在產(chǎn)生不同量的聚合物的不同條件下，氣體(包括 CHF族氣體)可以以不同流量流動(dòng)，以蝕刻第一硬掩模層103。對(duì)于主蝕刻處理，使用包括CHF3氣體和CF4氣體的混合氣體，且 將o2氣體加入該混合氣體中。CHF3氣體以約20sccm ~ 40sccm的流量 流動(dòng)，且CF4氣體以約80sccm ~ 100sccm的流量流動(dòng)。02氣體以約 5sccm ~ 10sccm的流量流動(dòng)'在下述條件中進(jìn)行主蝕刻約100mTorr ~ 200mTorr的壓力；約100W ~ 200W的頂部功率以及約700W ~ 800W的
底部功率。底部功率為由反應(yīng)室的底部區(qū)域所施加的功率，并且在下文 中被稱為底部功率。對(duì)于過蝕刻處理， <吏用CHF3氣體和02氣體。CHF3氣體的流動(dòng)流 量為約90sccm~ 110sccm，且02氣體的流動(dòng)流量為約5sccm ~ 10sccm。 在下述條件中進(jìn)行過蝕刻約100mTorr ~ 200mTorr的壓力；約 100W~200W的頂部功率以及約700W 800W的底部功率。當(dāng)在產(chǎn)生不同量的聚合物的不同條件下進(jìn)行主蝕刻和過蝕刻時(shí)，因 為在過蝕刻處理期間由CHF3氣體所生產(chǎn)的大量的聚合物，因此蝕刻單 元區(qū)域中的第一硬掩模層103,獲得傾斜的剖面。該傾斜的剖面允許被 蝕刻的圖案結(jié)構(gòu)的臨界尺寸(CD)調(diào)整為獲得比單元區(qū)域中的光敏圖 案106的寬度還要窄的寬度。附圖標(biāo)記"S"代表傾斜剖面，而附圖標(biāo) 記103A和103B分別代表第一硬掩模和傾斜的第一硬掩模。在周邊區(qū)域中的蝕刻率大于單元區(qū)域中的蝕刻率。因此，當(dāng)在單元 區(qū)域中啟動(dòng)過蝕刻時(shí)，在周邊區(qū)域中已經(jīng)開始進(jìn)行過蝕刻。因此，與在 單元區(qū)域中的過蝕刻相比較，在周邊區(qū)域中使用CHF3氣體所實(shí)施的過 蝕刻提供傾斜的剖面可能性較小。蝕刻抗反射涂層105以使其寬度比光敏圖案106的寬度還要窄。結(jié) 果，減少所得結(jié)構(gòu)的整體CD。實(shí)施主蝕刻和過蝕刻，以蝕刻第一硬掩 模層103,使得在周邊區(qū)域中的CD基本上保持相同而在單元區(qū)域中的 CD增加。因此，在單元區(qū)域中的所得圖案結(jié)構(gòu)可形成為具有與光敏圖 案106的CD基本相同的CD,而在周邊區(qū)域中的所得圖案結(jié)構(gòu)可形成 為具有比光敏圖案106的CD小的CD?；诖私Y(jié)果，能夠減小在周邊 區(qū)域中的所得圖案結(jié)構(gòu)的CD,而不減小光敏圖案106的CD。因此， 也能減小在周邊區(qū)域中的CD偏差(bias)。參照?qǐng)D1E,蝕刻蝕刻目標(biāo)層102以形成已圖案化的蝕刻目標(biāo)層 102A。圖2A和2B分別描述根據(jù)傳統(tǒng)方法和本發(fā)明的實(shí)施方案，在單元區(qū) 域和周邊區(qū)域中形成的圖案的透射電子顯微(TEM)圖的比較圖。參照 圖2A，如上部的TEM圖^f象所示，以傳統(tǒng)方法在該單元區(qū)域中所形成的 圖案具有垂直的剖面。如下部的TEM圖像所示，相對(duì)于在單元區(qū)域中 的圖案的CD，在周邊區(qū)域中形成的圖案具有較大的CD。參照?qǐng)D2B，如同上部的TEM圖像所示，基于本發(fā)明的實(shí)施方案在 單元區(qū)域中所形成的圖案具有傾斜的剖面。在周邊區(qū)域中形成圖案具有 與在單元區(qū)域中的圖案的CD基本相同的CD。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)方法， 在單元區(qū)域及周邊區(qū)域中形成的圖案具有減小的CD偏差。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案，在單元區(qū)域中所得圖案結(jié)構(gòu)的CD和 光敏圖案基本相同，而周邊區(qū)域中所得圖案結(jié)構(gòu)的CD減小。因此，單 元區(qū)域和周邊區(qū)域之間的CD偏差將減少。CD偏差的減少有助于改善 器件特性.盡管已關(guān)于多種實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是在不背離所附權(quán) 利要求中所限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可進(jìn)行各種變化和 修改，i^]"本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在襯底上形成蝕刻目標(biāo)層，其中所述襯底包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域；在所述蝕刻目標(biāo)層上形成第一硬掩模層、第二硬掩模層和抗反射涂層；在所述抗反射涂層上形成光敏圖案；蝕刻所述抗反射涂層，以使其具有比所述光敏圖案的寬度更窄的寬度；蝕刻所述第二硬掩模層；對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施主蝕刻和過蝕刻；和蝕刻所述蝕刻目標(biāo)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一硬掩模層包括氮化物基材料， 以及所述第a掩模層包括^jN"料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其中蝕刻所述抗反射涂層包括使用包括CF4 氣體、CHF3氣體和02氣體的混合氣體，其中所述CF4氣體以約50sccm ~ 70sccm的流量流動(dòng)，所述CHF3氣體以約30sccm ~ 50sccm的流量流動(dòng)， 以及所述02氣體以約5sccm ~ 10sccm的流量流動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在下述條件下進(jìn)行所述抗反射涂層的 蝕刻100mTorr ~ 150mTorr的壓力；以及約200W ~ 400W的頂部功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中蝕刻所述第二硬掩模層包括使用包括 N2氣體和02氣體的混合氣體，其中所述N2氣體以約30sccm ~ 50sccm的 流量流動(dòng)，并且所述02氣體以約50sccm - 70sccm的流量流動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在下述條件下進(jìn)行所述第二硬掩^>& 的蝕刻約10mTorr~20mTorr的壓力；以及約1400W ~ 1600W的頂部功 率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述主蝕刻 包括利用終點(diǎn)探測(cè)模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述主蝕刻 和所述過蝕刻包括《吏CHF基氣體以不同的流量流動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述主蝕刻 包括使用包括CHF3氣體、CF4氣體和02氣體的混合氣體，其中所述CHF3 氣體以約20sccm ~ 40sccm的流量流動(dòng)，所述CF4氣體約80sccm ~ 100sccm 的流量流動(dòng)，并且所述02氣體以約5sccm 10sccm的流量流動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述主蝕刻 在下述條件下進(jìn)行約100mTorr~200mTorr的壓力；約100W 200W的 頂部功率；以及約700W 800W的底部功率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩^進(jìn)行所述過蝕刻 包括使用CHF3氣體和02氣體，其中所述CHF3氣體以約90sccm ~ 110sccm 的流量流動(dòng)，并且02氣體以約5sccm ~ 10sccm的流量流動(dòng)，
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述過蝕 刻在下述條件下進(jìn)行約100mTorr-200mTorr的壓力；約100W 200W 的頂部功率；以及約700W ~ 800W的底部功率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述第一硬掩模層實(shí)施所述過蝕刻 包括過蝕刻在所述單元區(qū)域中的第 一硬掩模層，使所得圖案具有傾斜的剖 面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述蝕刻目標(biāo)層包括將所述蝕刻 目標(biāo)層形成為柵極電極和位線電極中的一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中形成所述蝕刻目標(biāo)層包括使用選自 多晶硅、金屬和金屬>^化物中的一種來形成所述蝕刻目標(biāo)層。
16. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在襯底上形成蝕刻目標(biāo)層，其中所述襯底包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域； 在所述蝕刻目標(biāo)層上形成第一硬掩^g、第1掩模層和抗反射涂層； 在所述抗反射涂層上形成光敏圖案；蝕刻所述抗反射涂層，以使其具有比所述光敏圖案的寬度更窄的寬度; 蝕刻所述第二硬掩模層；和蝕刻所述第一硬掩模層，使得所述周邊區(qū)域中第一硬掩模層蝕刻的多 于在所述單元區(qū)域中第一硬掩模層的蝕刻，其中在所述單元區(qū)域中已蝕刻 的第 一硬掩模層具有傾斜的剖面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述單元區(qū)域中所述第一硬掩模 層的寬度大于所述已蝕刻的抗反射涂層的寬度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中蝕刻所述第一硬掩模層包括使CHF 基氣體以不同的流量流動(dòng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中蝕刻所述第一硬掩模層包括對(duì)在所 述單元區(qū)域中的所述第 一硬掩M進(jìn)行過蝕刻。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括蝕刻所述蝕刻目標(biāo)層。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標(biāo)層。在所述蝕刻目標(biāo)層上形成第一硬掩模層、第二硬掩模層和抗反射涂層。在所述抗反射涂層上形成光敏圖案。蝕刻抗反射涂層，以使其具有比光敏圖案的寬度更窄的寬度。蝕刻所述第二硬掩模層。對(duì)第一硬掩模層實(shí)施主蝕刻和過蝕刻。然后蝕刻所述蝕刻目標(biāo)層。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101211754SQ200710111499
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者樸昌憲, 樸相洙, 李東烈 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司