專利名稱：用以形成半導(dǎo)體裝置精微圖樣之方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)一種用以形成一半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法，借此方法，一個(gè)半導(dǎo)體裝置的高整合性能夠被達(dá)成。
當(dāng)然，高整合性的最新趨勢系極度地依賴用以形成精微圖樣之技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，舉例來說，光致抗蝕劑圖樣一般被用來當(dāng)做在蝕刻中或離子植入的光掩模，而且因此，它們的精微度在決定壁合之程度方面系一非常重要的因素。
在這方面，一個(gè)用以形成精微光致抗蝕劑圖樣的傳統(tǒng)方法將被說明。
在一個(gè)例子中，一個(gè)預(yù)先決定的基本架構(gòu)已經(jīng)被建立而且彎曲的圖樣將被形成在一個(gè)半導(dǎo)體基板上，此半導(dǎo)體基板被涂上一層光致抗蝕劑薄膜，而此光致抗蝕劑薄膜借溶解一定比率之光致抗蝕劑藥劑與樹脂于一溶劑中而形成，而后，一個(gè)曝光光掩模被準(zhǔn)備于一透明基板上相當(dāng)于在此光致抗蝕劑薄膜上即將被形成此圖樣的位置處。
其次，光經(jīng)過曝光光掩模被照射在此光致抗蝕劑薄膜上以選擇性地聚合此光致抗蝕劑薄膜之預(yù)先決定的部分。
然后，此合成的半導(dǎo)體基板受到軟烤于溫度在80°-100℃及時(shí)間長達(dá)60-120秒，繼之而來的系此半導(dǎo)體基板之顯影，對于此顯影而言，一種弱堿性的溶液，主要由氯氧化四甲基銨所組成，被用來選擇性地去除此光致抗蝕劑薄膜之被曝光的/未被曝光的區(qū)域。
最后，以被去離子化的水清洗及干燥此半導(dǎo)體基板而獲得一個(gè)光致抗蝕劑圖樣。
此光致抗蝕劑圖樣之解析度(R)正比于來自一步進(jìn)機(jī)之光源的波長(λ)及制程參數(shù)(K)而反比于此步進(jìn)機(jī)的數(shù)值孔隙，因此，為了提高此步進(jìn)機(jī)之光學(xué)解析度，一個(gè)具有短波長的光源可以被使用，例如，G-(436nm)步進(jìn)機(jī)和i-(365nm)步進(jìn)機(jī)均顯示有限的制程解析度，各別大約為0.7μm和0.5μm，具有較短波長的光源，例如，紫外以外的光，被加入而用于具有一個(gè)小于0.5μm之尺寸的更精微圖樣，例如，曝光制程被完成于一個(gè)步進(jìn)機(jī)中，此步進(jìn)機(jī)系使用一種具有一個(gè)248nm之波長的KrF激光或使用一種具有一個(gè)193nm之波長的ArF激光光做一種光源，而且，一個(gè)對比加強(qiáng)層(CEL)或者一個(gè)相位偏移光掩模也可以被使用。
然而，在使用短波長的光當(dāng)做一種光源的補(bǔ)充中有一限制而且此CEL制程由于一個(gè)不佳的生產(chǎn)良率而變得復(fù)雜。
為了對本發(fā)明之背景有較佳的了解，另一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的傳統(tǒng)方法將連同

圖1而被說明。
首先，如顯示于圖1中，一個(gè)即將被蝕刻之層2、一個(gè)較低之光致抗蝕劑阻薄膜3、一個(gè)中間層4與一個(gè)較高之光致抗蝕劑薄膜5依序地被形成在一個(gè)半導(dǎo)體基板1上。
其次，一個(gè)曝光光掩模10借形成狹窄之被隔開的光掩模圖樣8于一個(gè)透明基板6上而被準(zhǔn)備。
然后，光經(jīng)過此曝光光掩模10被選擇性地照射在整個(gè)半導(dǎo)體基板上而形成精微圖樣(未顯示)。
根據(jù)另一個(gè)傳統(tǒng)的技術(shù)，精微圖樣借以一種光源經(jīng)過兩個(gè)曝光光掩模曝光一種傳統(tǒng)之三層有防止作用的物質(zhì)(在此以后被參考當(dāng)做“TLR”)二次；而這兩個(gè)曝光光掩模之圖樣被分配的足夠遠(yuǎn)而不會產(chǎn)生此照射之光的繞射作用。
在此TLR制程中，其制程參數(shù)是如此小，所以解析度以比在一個(gè)單層有防止作用的物質(zhì)的制程中可獲得之解析度多30％而被提高。而且，在TLR制程中，此兩次曝光讓圖樣比借使用一個(gè)普通的光掩模所獲得的圖樣更精微。
然而，尺寸小于0.25μm之圖樣，系256M或更高之高度整合的半導(dǎo)體裝置之所需，很難以此TLR制程來獲得，此外，因?yàn)樵谥貜?fù)光致抗蝕劑涂覆及重復(fù)曝光期間，此先前被形成的光致抗蝕劑圖樣維持在一個(gè)0.44μm厚度，此在第二循環(huán)中被涂覆之光致抗蝕劑薄膜在一致性方面不佳，其致使聚焦的深度變小而且產(chǎn)生問題，諸如CD偏壓或凹陷等問題，導(dǎo)致在生產(chǎn)良率與工作方面退化。
因此，所有上面之傳統(tǒng)技術(shù)不適用于一個(gè)半導(dǎo)體裝置的高整合性是很明顯的。
(本發(fā)明之概要)因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服在公知技術(shù)中所遭遇之上面的問題而且提供一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法，借此方法，此精微圖樣的厚度一致性與狹窄的間隔方面能夠有所改善。
本發(fā)明的另一目的在于提供一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法，此方法能夠在聚焦的深度、CD偏壓與凹陷方面產(chǎn)生一個(gè)顯著的改善，使得生產(chǎn)良率和可靠度被實(shí)質(zhì)地提高。
本發(fā)明之又一目的在于提供一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法，借此方法，一個(gè)半導(dǎo)體裝置之高整合性能夠被達(dá)成。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，上面的目的借一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法之提供能夠被達(dá)成，包括步驟提供一個(gè)半導(dǎo)體基板；形成一個(gè)即將被蝕刻之目標(biāo)層于此半導(dǎo)體基板上；形成一個(gè)中間層遍布于此目標(biāo)層上；形成一個(gè)第一光致抗蝕劑薄遍布于此中間層上；以光經(jīng)過一個(gè)第一曝光光掩模選擇性地曝光此第一光致抗蝕劑薄膜而產(chǎn)生第一光致抗蝕劑圖樣而且熱處理此第一光致抗蝕劑圖樣；選擇性地蝕刻此中間層而形成具有以此第一光致抗蝕劑圖樣當(dāng)做一個(gè)光掩模之中間圖樣；形成一個(gè)第二光致抗蝕劑薄層遍布于此合成的結(jié)構(gòu)上；及用光經(jīng)過一個(gè)第二曝光光掩模，以第二光致抗蝕劑薄膜之未被曝光的部分被第一光致抗蝕劑圖樣部分地重疊如此的一個(gè)方式選擇性地曝光此第二光致抗蝕劑薄膜；以便形成第二光致抗蝕劑圖樣。
(附圖之簡略說明)本發(fā)明之其他目的及觀點(diǎn)由下列關(guān)于伴隨的附圖之實(shí)施例的說明而將變得明顯，其中圖1系一個(gè)結(jié)構(gòu)的橫斷面圖，例舉說明一個(gè)用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的傳統(tǒng)方法；及圖2到圖5系結(jié)構(gòu)的橫斷面圖，例舉說明一個(gè)根據(jù)本發(fā)明用形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法。
(較佳實(shí)施例之詳細(xì)說明)本發(fā)明之較佳實(shí)施例的應(yīng)用，參考伴隨之附圖可以得到最佳的了解。
參考圖2到圖5，有用以形成一個(gè)半導(dǎo)體裝置的精微圖樣之逐步的制程被例舉說明，而且根據(jù)本發(fā)明被逐步地例舉說明。
如顯示于圖2中，一個(gè)半導(dǎo)體基板11被準(zhǔn)備，而一個(gè)預(yù)先決定之基本架構(gòu)例如一個(gè)隔離氧化物薄膜(未顯示)的元件被形成于此半導(dǎo)體基板11中，然后，一個(gè)由多晶硅所制造，即將被蝕刻成一個(gè)內(nèi)層絕緣薄膜或字元的層12被形成于此半導(dǎo)體基板11上，一個(gè)較低之光致抗蝕劑薄膜13、一個(gè)中間層14和一個(gè)第一較高之光致抗蝕劑薄膜15被依序地形成于此即將被蝕刻的層12上，一個(gè)第一曝光光掩模20借形成預(yù)先決定之光掩模圖樣18于一個(gè)透明基板16上而被單獨(dú)地準(zhǔn)備。
其次，如顯示于圖3中，具有一個(gè)預(yù)先決定之被長的光經(jīng)過此第一曝光光掩模20而被選擇地照射在此半導(dǎo)體基板上。
在這方面，此第一較高之光致抗蝕劑薄膜15系一種正光致抗蝕劑，其未被曝光的區(qū)仍然當(dāng)做圖樣，對中間層14而言，一種在蝕刻選擇比率方面不同于此較高之光致抗蝕劑薄膜15的材料被選擇，例如，由SOG、化學(xué)氣相沉積(在此以后被參考當(dāng)做“CVD”)氧化物、氮化物、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)及鋁型合金，在使用鈦或氮化鈦的情形中，此中間層14以一個(gè)500-1000埃的厚度而被形成，而此鋁型合金之中層則最好為0.5-1μm厚度。
而后，去除此第一較高之光致抗蝕劑薄膜15的未被曝光之部分以完成一顯影的制程，以便形成第一較高之光致抗蝕劑圖樣15a。
其后，使用此第一較高之光致抗蝕劑圖樣15a當(dāng)做一個(gè)光掩模，此中間層14被選擇性地去除以形成中間層圖樣14a，此時(shí)，在此中間層圖樣14a之此第一較高的光致抗蝕劑圖樣15a系被部分地去除而具有一個(gè)大約為0.2-0.6μm厚的殘余物。
然后，為了降低此剩余的第一較高之光致抗蝕劑圖樣15a的高度，一個(gè)熱處理被執(zhí)行于100-350℃，在此熱處理期間，在此剩余的光致抗蝕劑圖樣15a之內(nèi)的濕氣被蒸發(fā)以降低其高度至大約0.05-0.2μm。
當(dāng)以此第一較高之光致抗蝕劑圖樣15a當(dāng)做一個(gè)光掩模來干式蝕刻此中間層圖樣14a時(shí)，在此第一光致抗蝕劑圖樣15a之內(nèi)的PAL被破壞而又被愈合，這可以致使預(yù)防此溶劑對一個(gè)即將被形成的后續(xù)之光致抗蝕劑薄膜的損害。
其次，如顯示于圖4中，一層一種正型式的第二較高之光致抗蝕劑薄膜21被完全地被覆于此合成結(jié)構(gòu)之上。
一個(gè)第二曝光光掩模30借形成光掩模圖樣17于一個(gè)透明基板26上以此圖樣被第一曝光光掩模10的圖樣部分地重疊如此的一種形式而被單獨(dú)地準(zhǔn)備。
隨此之后，具有一定被長的光經(jīng)過此第二曝光光掩模30被選擇性地照射在整個(gè)基板結(jié)構(gòu)上。
其次，如顯示于圖5中，此第二較高之光致抗蝕劑圖樣21a的被曝光之區(qū)域借一個(gè)顯影制程而去除。
最后，使用此第二較高之光致抗蝕劑圖樣21a及此中間圖樣14a當(dāng)做一個(gè)光掩模，較低這光致抗蝕劑薄膜13及目標(biāo)層12被選擇性地蝕刻以形成精微圖樣(未顯示)，介于圖樣之間的間隔(5)系比介于傳統(tǒng)之TLR制程所獲得的圖樣之間的間隔更狹窄。
如上文所述，根據(jù)本發(fā)明之方法在幾個(gè)觀點(diǎn)中具特色。
第一，在一個(gè)TLR制程的第一循環(huán)中使用一個(gè)具有被充分地間隔的圖樣之第一曝光光掩模，此中間圖樣被形成而且被熱處理以降低此較高之光致抗蝕劑圖樣的高度。
第二，一個(gè)第二曝光光掩模，其光掩模圖樣以一個(gè)相對于第一曝光光掩模之光掩模圖樣的一定高度而被移動，此第二曝光光掩模被用來產(chǎn)生此第二較高之光致抗蝕劑圖樣及中間圖樣，此二者被依序地用來選擇性地蝕刻目標(biāo)層成為被狹窄間隔的精微圖樣。
因此，除了借本發(fā)明之方法被穩(wěn)定地產(chǎn)生之外，此合成的精微圖樣在厚度一致性及解析度方面也很優(yōu)越，而且，根據(jù)本發(fā)明的方法有充分的制程預(yù)留，此制程預(yù)留導(dǎo)致一個(gè)生產(chǎn)良率之顯著的提高。
所以，本發(fā)明的方法系適用于一個(gè)半導(dǎo)體裝置之高整合性。
本發(fā)明已經(jīng)以一種解釋的方式來說明，而且被使用之專有名詞系類似說明而非限制。
本發(fā)明之許多修正及改變根據(jù)上面的教旨系可能的，因此，在附加的申請專利范圍之范疇內(nèi)，本發(fā)明能夠在不同于那些被特別說明的方式之方式中被實(shí)行系可以為人所了解的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用以形成半導(dǎo)體裝置之精微圖樣的方法，包括步驟提供一個(gè)半導(dǎo)體基板；形成一個(gè)即將被蝕刻之目標(biāo)層于該半導(dǎo)體基板上；形成一個(gè)中間層遍布于該目標(biāo)層上；形成一個(gè)第一光致抗蝕劑薄層遍布于該中間層上；以光，經(jīng)過一個(gè)第一曝光光掩模選擇性地曝光該第一光致抗蝕劑薄層而產(chǎn)生第一光致抗蝕劑圖樣且熱處理該第一光致抗蝕劑圖樣；選擇性地蝕刻該中間薄膜而形成具有以該第一光致抗蝕劑圖樣當(dāng)做一個(gè)光掩模之中間圖樣；形成一個(gè)第二光致抗蝕劑薄膜遍布于該合成結(jié)構(gòu)上；及用光，經(jīng)過一個(gè)第二曝光光掩模，以該第二光致抗蝕劑薄膜被該第一光致抗蝕劑圖樣部分地重疊如此的一個(gè)方式選擇性地曝光該第二光致抗蝕劑薄膜，以便形成第二光致抗蝕劑圖樣。
2.如權(quán)利要求1所記載的方法，再包括形成一光致抗蝕劑薄膜介于該目標(biāo)層及該中間層之間的步驟。
3.如權(quán)利要求2所記載的方法，其中該光致抗蝕劑薄膜系以該第二光致抗蝕劑圖樣及該經(jīng)熱處理之第一光致抗蝕劑圖樣二者當(dāng)做一個(gè)光掩模而被摹制圖樣。
4.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該第二曝光光掩模包括與該第二曝光光掩模的圖樣部分重疊之光掩模圖樣。
5.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由SOG形成。
6.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由化學(xué)氣相沉積氧化物所形成。
7.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由氫化物所形成。
8.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由鈦所形成。
9.如權(quán)利要求8所記載的方法，其中該中間層被形成具有一個(gè)大約500-1000埃的厚度。
10.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由氮化鈦所形成。
11.如權(quán)利要求10所記載的方法，其中該中間層被形成具有一個(gè)大約500-1000埃的厚度。
12.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該中間層系由鋁族合金所形成。
13.如權(quán)利要求12所記載的方法，其中該中間層被形成具有一個(gè)大約0.5-1μm的厚度。
14.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中在形成該中間層之后，在該中間圖樣上之該光致抗蝕劑圖樣維持0.2-0.6μm厚度。
15.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中在該熱處理步驟之后，該第一光致抗蝕劑圖樣維持大約0.05-0.2μm厚度。
16.如權(quán)利要求1所記載的方法，其中該熱處理步驟于一個(gè)大約100-350℃的溫度中。
全文摘要
提出一用以形成半導(dǎo)體裝置精微圖樣的方法，包括在一半導(dǎo)體基板上形成一被蝕刻目標(biāo)層；在此目標(biāo)層上形成一中間層；在此中間層上形成一第一光致抗蝕劑薄膜；用第一曝光光掩模選擇性曝光此薄膜而產(chǎn)生第一光致抗蝕劑圖樣且熱處理此圖樣；選擇性地蝕刻此中間薄膜而形成中間圖樣；在此合成結(jié)構(gòu)上形成第二光致抗蝕劑薄膜；及用第二曝光光掩模選擇性地曝光此第二光致抗蝕劑薄膜，形成第二光致抗蝕劑圖樣。從而在聚焦的深度、CD偏壓與凹陷方面得到顯著改善。
文檔編號H01L21/027GK1158495SQ9611408
公開日1997年9月3日 申請日期1996年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者裴相滿 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社