專(zhuān)利名稱(chēng)：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體涉及一種在半 導(dǎo)體器件中形成柵極圖案的方法。
背景技術(shù)：
在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)中形成柵極圖案的典型工藝過(guò)程中， 形成具有細(xì)小臨界尺寸(CD)的周邊區(qū)域，以形成高速器件。然而，難以 只減小周邊區(qū)域的CD。單元區(qū)域與周邊區(qū)域內(nèi)的圖案密度彼此互相不 同。周邊區(qū)域中的圖案具有各種不同的形狀。因此，難以將CD減小到 小于某特定尺寸。目前，使用包括光學(xué)鄰近修正(OPC)、光刻、和蝕刻的各種方法以 減小周邊區(qū)域的CD。然而，當(dāng)使用散射條紋實(shí)施0PC方法時(shí)，在減小周邊區(qū)域的CD方 面會(huì)存有限制。在過(guò)度減小CD時(shí)該光刻法可能導(dǎo)致下凹或坍塌。該蝕 刻方法可通過(guò)調(diào)整偏壓減小CD。然而，0PC、光刻和蝕刻法基本上同時(shí) 調(diào)整單元區(qū)域與周邊區(qū)域中的CD。因此，只減小周邊區(qū)域的CD同時(shí)均 勻地保持單元區(qū)域的CD是困難的。因此，需要一種只降低周邊區(qū)域的CD同時(shí)均勻地保持單元區(qū)域的 CD的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方案涉及提供制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法在形成
柵極圖案時(shí)，可選擇性地減小周邊區(qū)域的臨界尺寸(CD)同時(shí)均勻保持單 元區(qū)域的CD。依據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包層；在該導(dǎo)電材料層上形成硬掩模圖案；在單元區(qū)域中的所得結(jié)構(gòu)上形 成掩模圖案，暴露出周邊區(qū)域；修整周邊區(qū)域中的硬掩模圖案；移除掩 模圖案；以及利用硬掩模圖案蝕刻導(dǎo)電材料層以形成柵極圖案。


圖1A~1F為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的形成半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。第1A到IF圖為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的形成半導(dǎo)體器件的方法 的截面圖。參照?qǐng)D1A，在包括單元區(qū)域與周邊區(qū)域的襯底11上形成用以形成柵 極的導(dǎo)電材料層12。襯底11可包括在其上實(shí)施動(dòng)態(tài)隨;IM!"取存儲(chǔ)(DRAM) 工藝的半導(dǎo)體襯底。雖然沒(méi)有顯示，但可在形成導(dǎo)電材料層12之前在襯底 ll上形成柵極氧化物層。此外，導(dǎo)電材料層12可包括單層或多層?？梢?在導(dǎo)電材料層12上形成^f極硬掩模氮化物層。在導(dǎo)電材料層12上形成第一硬掩模層13。形成第一硬掩模層13以用 作蝕刻導(dǎo)電材料層12的硬掩模。第一硬掩模層13可包含碳(C)基材料。例 如，該^材料包括非晶碳或碳聚合物。此外，該碳基材料利用化學(xué)氣相 沉積(CVD)法形成。在第一硬掩模層13上形成第二硬掩模層14。形成第二硬掩模層14用 作蝕刻第一硬掩模層13的硬掩模。第二硬掩模層14可包含硅(Si)基材料。 該硅基材料可包括包含氧氮化硅(SiON)、氧化珪(Si02)、和珪的其中一種 的聚合物。在第二硬掩模層14上形成第一光刻膠圖案。形成在單元區(qū)域中的第一
光刻膠圖案以附圖標(biāo)記15A來(lái)表示，形成在周邊區(qū)域中的第一光刻膠圖案 以附圖標(biāo)記15B來(lái)表示。此后，形成在單元區(qū)域中的第一光刻膠圖案15A 稱(chēng)為第一單元光刻膠圖案15A,和形成在周邊區(qū)域中的第一光刻膠圖案 15B稱(chēng)為第一周邊光刻膠圖案15B。即，在第二硬掩模層14上形成第一單元光刻膠圖案15A和第一周邊 光刻膠圖案15B。形成第一單元光刻膠圖案15A和第一周邊光刻膠圖案 15B以限定^f極圖案區(qū)。第一單元光刻膠圖案15A和第一周邊光刻膠圖案 15B通過(guò)如下過(guò)程而形成在第二硬^"模層14上形成光刻膠層，和利用曝 光以及顯影工藝來(lái)圖案化該光刻膠層以限定柵極圖案區(qū)。單元區(qū)域與周邊 區(qū)域中的極極圖案臨界尺寸(CD)彼此不同。因此，以不同的CD來(lái)圖案化 第一單元光刻膠圖案15A和第一周邊光刻膠圖案15B。參照?qǐng)D1B，利用第一單元光刻膠圖案15A和第一周邊光刻膠圖案15B 來(lái)蝕刻第二硬掩模層14和第一硬掩模層13。利用第一單元光刻膠圖案15A 和第一周邊光刻膠圖案15B來(lái)蝕刻第二硬掩模層14。使用已蝕刻的第二硬 掩模層14來(lái)蝕刻第一硬掩模層13。所述已蝕刻的第一和第二硬掩才莫層13和14圖案化為在單元區(qū)域和周 邊區(qū)域中具有不同的CD。因?yàn)樵趩卧獏^(qū)域和周邊區(qū)域中第一單元光刻膠 圖案15A和第一周邊光刻膠圖案15B的CD不同，結(jié)果得到在單元區(qū)域和 周邊區(qū)域中不同的圖案密度。此后，單元區(qū)域中的已圖案化第一硬掩模層13稱(chēng)為第一單元硬掩模圖 案13A,在周邊區(qū)域中已圖案化第一硬掩模層13稱(chēng)為第一周邊硬掩模圖案 13B。此外，單元區(qū)域中的已圖案化第二硬掩模層14稱(chēng)為第二單元硬掩模 圖案14A,周邊區(qū)域中已圖案化第二硬掩模層14稱(chēng)為第二周邊硬掩模圖案 14B。第 一單元光刻膠圖案15A和第 一周邊光刻膠圖案15B在形成第 一單元 硬掩模圖案13A、第一周邊硬掩模圖案13B、第二單元硬掩模圖案14A及 笫二周邊硬掩模圖案14B時(shí)被移除，或者第一單元光刻膠圖案15A和第一 周邊光刻膠圖案15B通過(guò)另外的移除工藝來(lái)移除。參照?qǐng)D1C，在單元區(qū)域中的第二單元硬掩模圖案14A上形成第二光 刻膠圖案16,以暴露出周邊區(qū)域。通過(guò)在包括第二單元^^掩模圖案14A與 第二周邊硬4^模圖案14B的所得結(jié)構(gòu)上形成光刻膠層，并利用曝光與顯影
工藝圖案化該光刻膠層以暴露出周邊區(qū)域從而形成第二光刻膠圖案16。第 二光刻膠圖案16形成至足夠的厚度，使得該光刻膠層在后續(xù)修整工藝期間 損失一定厚度時(shí)，不暴露第一單元硬掩模圖案13A與第二單元硬掩模圖案 14A。因此，第二光刻膠圖案16形成為暴露第一周邊硬掩模圖案13B與第 二周邊硬掩模圖案14B,同時(shí)保護(hù)第一單元硬掩模圖案13A和第二單元硬 掩模圖案14A。參照?qǐng)D1D，在第一周邊硬掩模圖案13B與第二周邊硬掩模圖案14B 上實(shí)施修整工藝。該修整工藝使用氧(02)或含02氣體的等離子體。利用第二光刻膠圖案16覆蓋第一單元硬掩才莫圖案13A與第二單元硬 掩模圖案14A。因此，在維持單元區(qū)域的CD的同時(shí)，周邊區(qū)域的CD被 選擇性地修整以調(diào)整至所需寬度。下文中，已修整的第一周邊硬掩模圖案13B稱(chēng)為已修整第一周邊硬掩 模圖案13C,且已修整的第二周邊硬掩模圖案14B稱(chēng)為已修整第二周邊硬 掩模圖案14C。參照?qǐng)D1E，移除第二光刻膠圖案16。利用濕蝕刻工藝移除第二光刻 膠圖案16，以選擇性移除該第二光刻膠圖案16而不移除第一單元硬掩模 圖案13A和已修整的第一周邊硬掩模圖案13C。該濕蝕刻工藝可利用包含 硫酸(112804)和過(guò)氧化氫(11202)的溶液來(lái)實(shí)施。例如，使用包含硫酸(30%) 和過(guò)氧化氫(70%)并且溫度為約125"C的piranha溶液。由于在利用干蝕刻的氧氣移除工藝過(guò)程中碳基材料可被移除，因此通 過(guò)濕蝕刻工藝移除第二光刻膠圖案16。因此，單元區(qū)域保持第一單元硬掩 模圖案13A,并且保持第二單元硬掩模圖案14A以具有最終檢查 CD(FICD),其基本上與顯影檢查CD(DICD)相同。在基本上相同的時(shí)間， 第一周邊硬掩模圖案13B和第二周邊硬掩模圖案14B被選擇性修整，以形 成小于圖案化CD(即，DICD)的FICD。參照?qǐng)D1F,使用第一單元硬掩模圖案13A、已修整的第一周邊硬掩模 圖案13C、第二單元硬掩模圖案14A、和已修整的第二周邊硬掩模圖案14C 來(lái)蝕刻導(dǎo)電材料層12，以形成第一柵極圖案12A和第二4t極圖案12B。當(dāng)形成第一柵極圖案12A和第二柵極圖案12B時(shí)，移除第二單元硬掩 模圖案14A和已修整的第二周邊硬掩模圖案14C。此外，可移除第一單元 硬掩模圖案13A和已修整的第一周邊硬掩模圖案13C的一部分，或者可在 形成第一柵極圖案12A和第二柵極圖案12B之后保留單元硬掩模圖案13A 和已修整的第一周邊硬掩4莫圖案13C。移除第一單元硬掩模圖案13A和已修整的第一周邊硬掩模圖案13C。 通過(guò)干蝕刻工藝移除包含g材料的第 一單元硬掩模圖案13 A和已修整的 第一周邊硬掩模圖案13C。例如，使用02移除工藝。因此，形成第一槺極 圖案12A和第二柵極圖案12B,同時(shí)均勻維持單元區(qū)域中的CD并選擇性 減小周邊區(qū)域的CD。依照本發(fā)明，形成第一單元硬掩模圖案13A、第一周邊硬掩模圖案 13B、第二單元硬掩模圖案14A、以及第二周邊硬掩模圖案14B;形成第 二光刻膠圖案以選擇性暴露出周邊區(qū)域，同時(shí)保護(hù)第一單元硬掩模圖案 13A及第二單元硬掩模圖案14A;并通過(guò)保持單元區(qū)域的CD及選擇性減 小周邊區(qū)域的CD來(lái)修整第一周邊硬掩模圖案13B和第二周邊硬掩模圖案 14B,以形成柵極圖案。依照本發(fā)明，通過(guò)均勻保持單元區(qū)域的CD并選擇性減小周邊區(qū)域的 CD來(lái)形成柵極圖案，這對(duì)高速器件的研究有積極影響。雖然本發(fā)明已針對(duì)特定實(shí)施方案進(jìn)行了說(shuō)明，M本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言顯而易見(jiàn)的是，可以進(jìn)行各種改變和修改而不脫離如所附權(quán)利要求所限 定的本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成導(dǎo)電材料層；在所述導(dǎo)電材料層上形成硬掩模圖案；在所述單元區(qū)域中的所得結(jié)構(gòu)上形成掩模圖案，以暴露出所述周邊區(qū)域；修整所述周邊區(qū)域中的所述硬掩模圖案；移除所述掩模圖案；和利用所述硬掩模圖案蝕刻所述導(dǎo)電材料層，以形成柵極圖案。
2. 如權(quán)利要求l的方法，其中形成所述掩模圖案包括在所述硬掩模圖案上形成光刻膠層；和利用啄光與顯影工藝圖案化所述光刻膠層以暴露出所述周邊區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求l的方法，其中所述硬掩模圖案包括含有碳(C)基材料和 硅(Si)基材料的堆疊結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求3的方法，其中所述碳基材料包括非晶碳或碳聚合物。
5. 如權(quán)利要求3的方法，其中利用化學(xué)氣相沉積(CVD)法形成所述碳基 材料。
6. 如權(quán)利要求3的方法，其中所述硅基材料包括聚合物。
7. 如權(quán)利要求1的方法，其中修整所述硬掩模圖案包括使用氧(02)或含 02氣體的等離子體。
8. 如權(quán)利要求l的方法，其中移除所述掩模圖案包括實(shí)施濕蝕刻。
9. 如權(quán)利要求8的方法，其中所述濕蝕刻使用包含硫酸(H2S04)和過(guò)氧 化氫01202)的溶液。
10. 如權(quán)利要求6的方法，其中所述聚合物包括選自氧氮化硅(SiON)、 氧化硅(Si02)和Si中的一種。
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)域與周邊區(qū)域的襯底上形成導(dǎo)電材料層；在該導(dǎo)電材料層上形成硬掩模圖案；在單元區(qū)域中的所得結(jié)構(gòu)上形成掩模圖案，暴露該周邊區(qū)域；修整周邊區(qū)域中的硬掩模圖案；移除掩模圖案；以及使用硬掩模圖案以蝕刻導(dǎo)電材料層，形成柵極圖案。
文檔編號(hào)H01L21/8242GK101211854SQ20071019877
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者曹允碩 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司