发明名称 半导体元件之微细图案之形成方法
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.07.21
申请号 TW096135375 申请日期 2007.09.21
申请人 海力士半导体股份有限公司 发明人 郑宇荣
分类号 H01L21/3213 主分类号 H01L21/3213
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼;丁国隆 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 一种形成一半导体元件之微细图案的方法,该方法包括:于一半导体基板上方形成一蚀刻目标层、一硬遮罩层、一底部抗反射涂(BARC)层及一含矽(Si)第一光阻图案;于该第一光阻图案之一表面上方形成一有机层;于该BARC层及该有机层上方形成一含矽(Si)第二光阻层;实施第一蚀刻制程,以便该第二光阻层保留于该等第一光阻图案间之BARC层上及变成第二光阻图案;移除在该第一光阻图案上及在该第一与第二光阻图案间之有机层及在该有机层下方所形成之BARC层;藉由使用该第一及第二光阻图案做为一蚀刻遮罩之第二蚀刻制程蚀刻该硬遮罩层,藉此形成一硬遮罩图案;以及藉由使用该硬遮罩图案做为蚀刻遮罩之第三蚀刻制程蚀刻该蚀刻目标层。如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻目标层包括一绝缘层、一导电层或一内层绝缘层之薄膜。如申请专利范围第1项之方法,其中该硬遮罩层具有一堆叠结构,该堆叠结构包括非晶质碳层及氮氧化矽(SiON)层。如申请专利范围第1项之方法,其中该第一光阻图案具有一临界尺寸(CD),该临界尺寸系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第1项之方法,其中该有机层系非晶质碳层。如申请专利范围第1项之方法,其中在该BARC层上方形成该有机层。如申请专利范围第1项之方法,其中该有机层系由相对于该第二光阻层及该第一光阻图案之材料具有不同蚀刻选择性之材料所形成。如申请专利范围第1项之方法,其中该有机层具有实质相同于该BARC层之蚀刻选择性。如申请专利范围第1项之方法,其中在该第一光阻图案之一侧上所沉积之有机层的厚度系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第1项之方法,其中藉由回蚀刻制程蚀刻该第二光阻层。如申请专利范围第1项之方法,其中在该第一蚀刻制程期间,该第二光阻图案保留高至该第一光阻图案之高度。如申请专利范围第1项之方法,其中藉由一乾式蚀刻制程移除该有机层。如申请专利范围第1项之方法,其中该有机层相对于该第一光阻图案材料及该第二光阻层具有不同蚀刻选择性。如申请专利范围第6项之方法,其中在该BARC层上所形成之有机层,在该有机层之移除制程期间,保留于该第一光阻图案及该第二光阻图案上。如申请专利范围第1项之方法,其中在该等第一光阻图案间形成该第二光阻图案。如申请专利范围第1项之方法,其中该第二蚀刻制程包括实施乾式蚀刻制程。一种形成一半导体元件之微细图案的方法,该方法包括:于一半导体基板上方形成一蚀刻目标层、一硬遮罩层、一BARC层及一含矽(Si)第一光阻图案,其中该半导体基板包括一胞元闸极区域、一选择性电晶体区域及一周边区域;于该第一光阻图案之一表面上方形成一有机层;于该BARC层及该有机层上方形成含矽(Si)第二光阻层;移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之第二光阻层;实施第一蚀刻制程,以便在该胞元闸极区域中所形成之第二光阻层保留于该等第一光阻图案间之BARC层上及变成第二光阻图案;移除在该第一光阻图案上及在该第一与第二光阻图案间之有机层及在该胞元闸极区域中在该有机层下方所形成之BARC层;藉由使用该第一及第二光阻图案做为一蚀刻遮罩之第二蚀刻制程,蚀刻该硬遮罩层,藉此形成硬遮罩图案;以及藉由使用该硬遮罩图案做为蚀刻遮罩之第三蚀刻制程,蚀刻该蚀刻目标层。如申请专利范围第17项之方法,其中该蚀刻目标层系由矽化钨(WSix)层所形成。如申请专利范围第17项之方法,其中在该蚀刻目标层与该半导体基板间形成一堆叠结构,该堆叠结构包括一穿隧绝缘层、一用于一浮动闸极之第一导电层、一介电层及一用于一控制闸极之第二导电层。如申请专利范围第17项之方法,其中该硬遮罩层包括一堆叠结构,该堆叠结构包括非晶质碳层及氮氧化矽(SiON)层。如申请专利范围第17项之方法,其中该第一光阻图案具有一临界尺寸(CD),该临界尺寸系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第17项之方法,其中该有机层系非晶质碳层。如申请专利范围第17项之方法,其中在该BARC层上方形成该有机层。如申请专利范围第17项之方法,其中该有机层系由相对于该第二光阻层及该第一光阻图案之材料具有不同蚀刻选择性之材料所形成。如申请专利范围第17项之方法,其中该有机层具有实质相同于该BARC层之蚀刻选择性。如申请专利范围第17项之方法,其中在该第一光阻图案之一侧上所沉积之有机层的厚度系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第17项之方法,其中藉由使用该BARC层做为一蚀刻中止层之乾式蚀刻制程移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之第二光阻层。如申请专利范围第17项之方法,其中在该胞元闸极区域中所形成之第二光阻层的蚀刻制程期间,移除在该选择性电晶体区域中之第二光阻层。如申请专利范围第28项之方法,其中藉由一回蚀刻制程蚀刻在该选择性电晶体区域中之第二光阻层。如申请专利范围第17项之方法,其中在该第一蚀刻制程期间,该第二光阻图案保留高至该第一光阻图案之高度。如申请专利范围第17项之方法,其中该有机层相对于该第一光阻图案材料及该第二光阻层具有不同蚀刻选择性。如申请专利范围第17项之方法,其中在该胞元闸极区域中所形成之有机层及BARC层的移除制程期间,亦移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之有机层及BARC层。如申请专利范围第17项之方法,其中藉由一乾式蚀刻制程移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之有机层及BARC层。如申请专利范围第23项之方法,其中在该BARC层上方所形成之有机层,在该有机层之移除制程期间保留于该第一光阻图案及该第二光阻图案上。如申请专利范围第17项之方法,其中在该等第一光阻图案间形成该第二光阻图案。如申请专利范围第17项之方法,其中该第二蚀刻制程包括实施乾式蚀刻制程。如申请专利范围第19项之方法,其中在该第三蚀刻制程期间,蚀刻在该蚀刻目标层与该半导体基板间所形成之穿隧绝缘层、用于该浮动闸极之第一导电层、介电层及用于该控制闸极之第二导电层,以形成一闸极。一种形成一半导体元件之微细图案的方法,该方法包括:于一半导体基板上方形成一蚀刻目标层、一硬遮罩层、一含矽BARC层及一第一辅助图案;于该第一辅助图案之一表面上方形成一含矽有机层;于该BARC及该有机层上方形成一第二辅助层;实施第一蚀刻制程,以便该第二辅助层保留于该等第一辅助图案间之BARC层上及变成第二辅助图案;移除在该第一辅助图案上及在该第一与第二辅助图案间之有机层及在该有机层下方所形成之BARC层;藉由使用该第一及第二辅助图案做为蚀刻遮罩之第二蚀刻制程,蚀刻该硬遮罩层,藉此形成一硬遮罩图案;以及藉由使用该硬遮罩图案做为一蚀刻遮罩之第三蚀刻制程,蚀刻该蚀刻目标层。如申请专利范围第38项之方法,其中该蚀刻目标层包括一绝缘层、一导电层或一内层绝缘层之薄膜。如申请专利范围第38项之方法,其中该硬遮罩层包括一堆叠结构,该堆叠结构包括非晶质碳层及氮氧化矽(SiON)层。如申请专利范围第38项之方法,其中该第一辅助图案系光阻层。如申请专利范围第38项之方法,其中该第一辅助图案具有一CD,该CD系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第38项之方法,其中该有机层系由相对于该第二辅助层及该第一辅助图案材料具有不同蚀刻选择性之材料所形成。如申请专利范围第38项之方法,其中在该BARC层上方形成该有机层。如申请专利范围第38项之方法,其中该有机层具有实质相同于该BARC层之蚀刻选择性。如申请专利范围第38项之方法,其中在该第一辅助图案之一侧上所沉积之有机层的厚度系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第38项之方法,其中该第二辅助层系一光阻层。如申请专利范围第38项之方法,其中藉由一回蚀刻制程蚀刻该第二辅助层。如申请专利范围第38项之方法,其中在该第一蚀刻制程期间,该第二辅助图案保留高至该第一辅助图案之高度。如申请专利范围第38项之方法,其中藉由一乾式蚀刻制程移除该有机层。如申请专利范围第38项之方法,其中该有机层相对于该第一辅助图案及该第二辅助图案之材料具有不同蚀刻选择性。如申请专利范围第44项之方法,其中在该BARC层上方所形成之有机层,在该有机层之移除制程期间,保留于该第一辅助图案及该第二辅助图案下方。如申请专利范围第38项之方法,其中该BARC层及该有机层具有实质相同蚀刻选择性。如申请专利范围第38项之方法,其中在该等第一辅助图案间形成该第二辅助图案。如申请专利范围第38项之方法,其中该第二蚀刻制园包括实施乾式蚀刻制程。一种形成一半导体元件之微细图案的方法,该方法包括:于一半导体基板上方形成一蚀刻目标层、一硬遮罩层、一含矽BARC层及一第一辅助图案,其中该半导体基板包括一胞元闸极区域、一选择性电晶体区域及一周边区域;于该第一辅助图案之一表面上方形成一含矽有机层;于该BARC层及该有机层上形成一第二辅助层;移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之第二辅助层;实施第一蚀刻制程,以便在该胞元闸极区域中所形成之第二辅助层保留于该等第一辅助图案间之BARC层上及变成一第二辅助图案;移除在该第一辅助图案上及在该第一与第二辅助图案间之有机层及在该胞元闸极区域中在该含矽有机层下方所形成之BARC层;藉由使用该第一及第二辅助图案做为蚀刻遮罩幕之第二蚀刻制程,蚀刻该硬遮罩层,藉此形成一硬遮罩图案;以及藉由使用该硬遮罩图案做为一蚀刻遮罩幕之第三蚀刻制程,蚀刻该蚀刻目标层。如申请专利范围第56项之方法,其中该蚀刻目标层系由矽化钨(WSix)层所形成。如申请专利范围第56项之方法,其中在该蚀刻目标层与该半导体基板间形成一堆叠结构,其中该堆叠结构包括一穿隧绝缘层、一用于一浮动闸极之第一导电层、一介电层及一用于一控制闸极之第二导电层。如申请专利范围第56项之方法,其中该硬遮罩层包括一堆叠结构,该堆叠结构包括非晶质碳层及氮氧化矽(SiON)层。如申请专利范围第56项之方法,其中该第一辅助层系光阻层。如申请专利范围第56项之方法,其中该第一辅助图案具有一CD,该CD系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第56项之方法,其中该有机层系由相对于该第二辅助层及该第一辅助图案材料具有不同蚀刻选择性之材料所形成。如申请专利范围第56项之方法,其中在该BARC层上方形成该有机层。如申请专利范围第56项之方法,其中该有机层具有实质相同于该BARC层之蚀刻选择性。如申请专利范围第56项之方法,其中在该第一辅助图案之一侧上所沉积之有机层的厚度系约一随后所形成微细图案之间距的一半。如申请专利范围第56项之方法,其中该第二辅助层系光阻层。如申请专利范围第56项之方法,其中在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之第二辅助层的移除制程期间,藉由使用该BARC层做为蚀刻中止层之乾式蚀刻制程移除该第二辅助层。如申请专利范围第56项之方法,其中在该胞元闸极区域中所形成之第二辅助层的蚀刻制程期间,移除在该选择性电晶体区域中所保留之第二辅助层。如申请专利范围第68项之方法,其中藉由一回蚀刻制程移除在该选择性电晶体区域中所保留之第二辅助层。如申请专利范围第56项之方法,其中在该第一蚀刻制程期间,该第二辅助图案保留高至该第一辅助图案之高度。如申请专利范围第56项之方法,其中该有机层相对于该第一辅助图案及该第二辅助图案之材料具有不同蚀刻选择性。如申请专利范围第56项之方法,其中在该胞元闸极区域中所形成之有机层及BARC层的移除制程期间,亦移除在该选择性电晶体区域及该周边区域中所形成之有机层及BARC层。如申请专利范围第63项之方法,其中在该BARC层中所形成之有机层,在该有机层之移除制程期间,保留于该第一辅助图案及该第二辅助图案下方。如申请专利范围第56项之方法,其中该BARC层及该有机层具有实质相同蚀刻选择性。如申请专利范围第56项之方法,其中在该等第一辅助图案间形成该第二辅助图案。如申请专利范围第56项之方法,其中该第二蚀刻制程包括实施乾式蚀刻制程。如申请专利范围第58方法,其中在该第三蚀刻制程期间,蚀刻在该蚀刻目标层与该半导体基板间所形成之穿隧绝缘层、用于该浮动闸极之第一导电层、介电层及用于该控制闸极之第二导电层,藉此形成一闸极。
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