專利名稱：抗蝕劑圖形增厚材料、抗蝕劑圖形及其形成方法以及半導(dǎo)體器件及其制造方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)以申請(qǐng)日為2001年11月27日的日本專利申請(qǐng)No.平-1-361505為基礎(chǔ)并要求其優(yōu)先權(quán)，在此引入其內(nèi)容作為參考。
背景技術(shù)：
在日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.10-73927中說明了稱作RELACS的技術(shù)，其中通過使用KrF(氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)的深紫外線光束作為光致抗蝕劑(下文簡(jiǎn)稱為“抗蝕劑”)的曝光光源，可形成精細(xì)的圖形。該技術(shù)包括通過采用KrF(氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)作為曝光光源曝光抗蝕劑(正型或負(fù)型)來形成抗蝕劑圖形、提供通過采用水溶性樹脂合成物以覆蓋抗蝕劑圖形的薄膜、通過使用在抗蝕劑圖形的材料中的殘留酸液使該薄膜與接觸面上的抗蝕劑圖形相互作用以增厚(下文也常稱為膨脹)抗蝕劑圖形，從而縮短抗蝕劑圖形之間的距離以形成精細(xì)圖形。根據(jù)該技術(shù)，例如，在通孔圖形的情況下，可以形成超過曝光極限的更精細(xì)的通孔圖形。
最近，提倡實(shí)際使用ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)作為代替KrF (氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)的下一代曝光光源，但在上述技術(shù)中無法使用ArF受激準(zhǔn)分子激光作為曝光光源。因?yàn)樵谏鲜黾夹g(shù)中用到的用于KrF受激準(zhǔn)分子激光的抗蝕劑(在下文中稱作“KrF抗蝕劑”)為芳香樹脂合成物，諸如多羥基苯乙烯、萘醌二嗪農(nóng)等，并由于在芳香樹脂合成物中的芳香環(huán)強(qiáng)烈吸收ArF受激準(zhǔn)分子激光，即使將上述技術(shù)中的曝光光源由KrF受激準(zhǔn)分子激光簡(jiǎn)單地變?yōu)锳rF受激準(zhǔn)分子激光，ArF受激準(zhǔn)分子激光不能穿透KrF抗蝕劑薄膜。因此，當(dāng)ArF受激準(zhǔn)分子激光或一光比上述技術(shù)中所用的曝光光源的光的波長(zhǎng)更短時(shí)，不能使用KrF抗蝕劑，并且用于ArF受激準(zhǔn)分子激光的抗蝕劑(在下文中稱作“ArF抗蝕劑”)必須采用不含芳香環(huán)的抗蝕劑。
然而，在上述技術(shù)中采用ArF抗蝕劑作為抗蝕劑導(dǎo)致不能有效地進(jìn)行抗蝕劑圖形增厚的問題。此外，由于在上述技術(shù)中用于薄膜的水溶性樹脂合成物的薄膜的抗蝕性不足，由該薄膜增厚的ArF抗蝕劑的抗蝕性整體上太差以至于不能由ArF抗蝕劑將抗蝕劑圖形準(zhǔn)確地傳送到工作層。
在現(xiàn)有條件下，在用ArF受激準(zhǔn)分子激光作為曝光光源形成抗蝕劑圖形之后，能夠在抗蝕劑上形成薄膜以增厚抗蝕劑圖形并提高抗蝕性的材料、方法等技術(shù)還未出現(xiàn)，并且期望開發(fā)這種技術(shù)。此外，適用于RELACS通過用于RELACS中的KrF抗蝕劑以增厚抗蝕劑圖形并能充分提高抗蝕性的材料、方法等的技術(shù)也尚未出現(xiàn)，并且也期望開發(fā)這種技術(shù)。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種采用抗蝕劑圖形來形成精細(xì)圖形的抗蝕劑增厚材料，以有效增厚下層抗蝕劑圖形并能賦予該表面抗蝕性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種擁有位于下層抗蝕劑圖形之上的具有出色的抗蝕性的上層的抗蝕劑圖形，不僅適用于KrF受激準(zhǔn)分子激光而且適用于ArF受激準(zhǔn)分子激光進(jìn)行構(gòu)圖，并能形成精細(xì)圖形。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種抗蝕劑圖形的形成方法，能夠使用具有出色的批量生產(chǎn)率的作為曝光光源的光，并且通過抗蝕劑圖形超過光的曝光極限來精確制造精細(xì)圖形。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種通過抗蝕劑圖形形成具有精細(xì)圖形的高性能半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法通過使形成的圖形超過光的曝光極限的抗蝕劑圖形，能夠使用光作為曝光光源，并高效地大量生產(chǎn)具有精細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和水溶性芳香化合物。
當(dāng)抗蝕劑圖形增厚材料涂覆到抗蝕劑圖形上時(shí)，其與抗蝕劑圖形接觸面附近的部分滲入抗蝕劑圖形中并與抗蝕劑圖形材料交聯(lián)。因此，在抗蝕劑圖形的表面形成與抗蝕劑圖形合為一體的上層而抗蝕劑圖形作為下層。由于上層是由抗蝕劑圖形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此抗蝕劑圖形中的上層具有出色的抗蝕性。由于抗蝕劑圖形被抗蝕劑圖形增厚材料增厚，由抗蝕劑圖形形成的圖形具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的抗蝕劑圖形包括一在下層抗蝕劑圖形上的上層，在相同的條件下，上層與下層抗蝕劑圖形的腐蝕率(/s)的比(下層抗蝕劑圖形/上層)為1.1或更高。
由于該抗蝕劑圖形具有高抗蝕性，因此它適用于腐蝕工藝并適用于形成精細(xì)圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的抗蝕劑圖形包括在含有非水溶性芳香化合物的下層抗蝕劑圖形上的含有芳香化合物的上層。
由于下層抗蝕劑圖形可由ArF受激準(zhǔn)分子激光作為曝光光源形成，并且下層抗蝕劑圖形上有高抗蝕性的上層，該抗蝕劑圖形適用于腐蝕工藝等并適用于形成精細(xì)圖形。
本發(fā)明形成抗蝕劑圖形的方法包括涂覆抗蝕劑圖形增厚材料以在形成下層抗蝕劑圖形之后覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面的步驟。
在該方法中，在形成下層抗蝕劑圖形之后在下層抗蝕劑圖形的表面涂覆抗蝕劑圖形增厚材料。然后，位于與下層抗蝕劑圖形接觸面附近的抗蝕劑圖形增厚材料滲入抗蝕劑圖形中并與下層抗蝕劑圖形材料交聯(lián)。因此，在下層抗蝕劑圖形上形成與下層抗蝕劑圖形合為一體的上層。由于上層是由抗蝕劑圖形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此在最終的抗蝕劑圖形中的上層具有出色的抗蝕性。由于最終的抗蝕劑圖形被抗蝕劑圖形增厚材料增厚，因此由抗蝕劑圖形形成的圖形具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)由上述抗蝕劑圖形形成的圖形。
由于由該抗蝕劑圖形形成的半導(dǎo)體器件具有精細(xì)的圖形，所以它具有高質(zhì)量和高性能。
本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的方法包括涂覆抗蝕劑圖形增厚材料以在底層上形成下層抗蝕劑圖形之后覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面以增厚下層抗蝕劑圖形形成抗蝕劑圖形的步驟，和通過采用在形成抗蝕劑圖形步驟中形成的抗蝕劑圖形作為掩模進(jìn)行腐蝕以構(gòu)圖底層的步驟。
在該制造半導(dǎo)體器件的方法中，在底層上形成下層抗蝕劑圖形之后，在下層抗蝕劑圖形上涂覆抗蝕劑圖形增厚材料。然后，位于與下層抗蝕劑圖形接觸面附近的抗蝕劑圖形增厚材料滲入抗蝕劑圖形中并與抗蝕劑圖形材料交聯(lián)。因此，在下層抗蝕劑圖形上形成與下層抗蝕劑圖形合為一體的上層。由于上層是由抗蝕劑圖形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此在最終的抗蝕劑圖形中的上層具有出色的抗蝕性，并且適于進(jìn)行腐蝕工藝等。由于最終的抗蝕劑圖形被抗蝕劑圖形增厚材料增厚，抗蝕劑圖形的圖形寬度小于由抗蝕劑圖形增厚材料增厚部分的下層抗蝕劑圖形的寬度，并且由抗蝕劑圖形形成的圖形的精細(xì)程度超過了光源的曝光極限。由于下層采用圖形作為掩模用蝕刻來構(gòu)圖，可以高效地制作具有極精細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件。
附圖簡(jiǎn)要說明圖1A到圖1C為通過使用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料的抗蝕劑圖形(下層抗蝕刻圖)的增厚機(jī)制的示意圖。
圖2A到圖2E為根據(jù)本發(fā)明形成抗蝕劑圖形的方法的示意圖。
圖3A和3B為一FLASH EPROM的上表面圖它作為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子。
圖4A到4C為用于表示FLASH EPROM的制造方法的示意剖面圖(1)該方法為根據(jù)本發(fā)明制造的半導(dǎo)體器件制造方法的一例。
圖5D到F示出了根據(jù)本發(fā)明用于EPROM的制造方法的示意剖面圖(2)該方法是制造半導(dǎo)體器件的方法的一例。
圖6G到I示出了根據(jù)本發(fā)明用于EPROM的制造方法的示意剖面圖(3)該方法是制造半導(dǎo)體器件方法的一例。
圖7A到C示出了根據(jù)本發(fā)明用于EPROM制造方法的示意剖面圖，該方法是制造半導(dǎo)體器件的方法的另一實(shí)施例。
圖8A到C示出了根據(jù)本發(fā)明用于EPROM的制造方法的示意剖面圖，該方法是制造半導(dǎo)體器件的方法的另一實(shí)施例。
圖9A到D是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的一應(yīng)用例的示意剖面圖，該抗蝕圖形使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料被增厚。
圖10是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(1)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖11是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(2)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖12是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(3)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖13是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(4)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖14是表示抗觸圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(5)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖15是表示抗蝕圖形用于制造磁頭的另一應(yīng)用例的工藝(6)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖形增厚材料增厚。
圖16 示出了在圖10-15的工藝中制造的磁頭的一個(gè)例子的平面圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說明本發(fā)明基于本發(fā)明人的下面的了解。即，抗蝕圖形的增厚不能有效地用到ArF抗蝕劑上。抗蝕劑圖形與在其表面上由ArF抗蝕劑形成的膜和由KrF抗蝕劑形成的膜的親合性有明顯的不同，由ArF抗蝕劑形成的抗蝕劑圖形的形成物的親合性非常差。因此，為了用ArF抗蝕劑增強(qiáng)抗蝕劑圖形的親合性通過改進(jìn)膜的成分，可以有效增厚抗蝕劑圖形，并且通過采用水溶性芳香化合物，可顯著提高抗蝕劑圖形表面的抗蝕性。(抗蝕劑圖形增厚材料)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料為水溶性組合物，含有樹脂、交聯(lián)劑和水溶性芳香化合物，還含有非離子表面活性劑、有機(jī)溶劑和其它特定需要的成分。
該抗蝕劑圖形增厚材料可為任何含水形式、膠質(zhì)形式、乳膠形式等，但優(yōu)選含水形式。-樹脂-對(duì)樹脂沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任一樹脂。優(yōu)選可交聯(lián)的和不可交聯(lián)但能與水溶性交聯(lián)劑混合的樹脂，包括聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯砒硌烷酮、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯胺、聚芳基胺、呃唑啉基-含水溶性樹脂、水溶性三聚氰胺樹脂、水溶性尿素樹脂、醇酸樹脂、磺胺樹脂等。
這些可以單獨(dú)或組合使用。其中優(yōu)選使用聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛和聚乙酸乙烯酯。在本發(fā)明中，因?yàn)橥ㄟ^交聯(lián)容易改變?nèi)芙舛?，所以?yōu)選含有聚乙烯醇縮乙醛的樹脂，并且更優(yōu)選聚乙烯醇縮乙醛的質(zhì)量(摩爾)百分比為5-40％的樹脂。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的樹脂的含量隨著上述交聯(lián)劑、水溶性芳香化合物等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的樹脂的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-交聯(lián)劑-對(duì)交聯(lián)劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)?shù)倪x擇任一交聯(lián)劑。優(yōu)選可通過加熱或酸化交聯(lián)的水溶性交聯(lián)劑，適用的包括氨基型交聯(lián)劑等。
氨基型交聯(lián)劑的適當(dāng)?shù)睦影ㄈ矍璋费苌?、尿素衍生物、uril衍生物等。這些可以單獨(dú)或組合使用。
尿素衍生物的例子包括尿素、烷氧基亞甲基尿素、N-烷氧基亞甲基尿素、環(huán)亞乙基脲、環(huán)亞乙基脲羧酸及其衍生物等。
三聚氰胺衍生物的例子包括烷氧甲基三聚氰胺及其衍生物等。
uril衍生物的例子包括苯胍胺[即2，4＝氨基-6-苯基間-三氮雜苯]，glycouril，及其衍生物等。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的交聯(lián)劑的含量隨著上述樹脂、水溶性芳香化合物等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的交聯(lián)劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-水溶性芳香化合物-對(duì)水溶性芳香化合物沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任意的水溶性芳香化合物。特別的，在100g 25℃水中優(yōu)選的溶解度為1g或更高，在100g 25℃水中更優(yōu)選的溶解度為3g或更高，在100g 25℃水中特別優(yōu)選的溶解度為5g或更高。
水溶性芳香化合物的例子包括多酚化合物、芳香羧酸化合物、過氧羥基萘化合物、二苯(甲)酮化合物、類黃酮化合物、卟吩、水溶性苯氧基的樹脂、含芳香劑的水溶性涂劑、及其衍生物和配糖物等。這些可以單獨(dú)或組合使用。
多酚化合物及其衍生物的例子包括兒茶素、花色素(花葵素型(4’-羥基)、花青素類(3’、4’-二羥基)、翠雀素類(3’、4’、5’-三羥基)、黃烷-3、4-二醇、proantocyanidin、resolcinol、resolcinol[4]芳烴、連苯三酚、正鎵酸、其衍生物和配糖物等。
芳香羧酸化合物及其衍生物的例子包括水楊酸、苯二甲酸、二羥基苯甲(dihydroxybenzoic)酸、丹寧酸及其衍生物和配糖物等。
過氧羥基萘化合物及其衍生物的例子包括萘二醇、萘三醇及其衍生物和配糖物等。
苯甲酮化合物及其衍生物的例子包括茜素黃A、及其衍生物和配糖物等。
類黃酮化合物及其衍生物的例子包括黃酮、異黃酮、黃烷醇、二氫黃酮、黃酮醇、黃烷-3-醇、酮、查耳酮、二氫查耳酮、櫟精、及其衍生物和配糖物等。
從出色水溶性這點(diǎn)來看，這種水溶性芳香化合物優(yōu)選具有至少兩極性的基團(tuán)，更優(yōu)選三極性或更多極性的基團(tuán)，特別優(yōu)選四極性或更多極性的基團(tuán)。
對(duì)極性基團(tuán)不做特殊限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任意的極性基團(tuán)，包括羧基、羧基、羰基磺酰基等。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的水溶性芳香化合物的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的交聯(lián)劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-表面活性劑-當(dāng)抗蝕劑圖形增厚材料與涂覆在抗蝕劑圖形增厚材料上的抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)的親合性不足時(shí)，可適當(dāng)采用表面活性劑。當(dāng)在抗蝕劑圖形增厚材料中含有表面活性劑時(shí)，在出色的平面一致性的狀態(tài)下抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)可被有效增厚以形成精細(xì)圖形，并且可以有效地抑制抗蝕劑圖形增厚材料的泡沫。
對(duì)表面活性劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任一的表面活性劑，包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性電解質(zhì)表面活性劑、硅樹脂型表面活性劑等。在這些活性劑中，由于非離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)中不包含金屬離子，所以優(yōu)選非離子表面活性劑。這些可以單獨(dú)或組合使用。
表面活性劑的具體的例子包括聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮型、聚乙二醇烷基醚型、聚氧乙烯烷基醚型、聚氧乙烯衍生物型、山梨聚糖脂肪酸酯型、甘油脂肪酸酯型、伯醇乙氧基化合物型、酚乙氧基化合物型等。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的表面活性劑的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、水溶性芳香化合物等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的表面活性劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-有機(jī)溶劑-通過在抗蝕劑圖形增厚材料中加入有機(jī)溶劑，可改進(jìn)上述抗蝕劑圖形增厚材料中的樹脂、交聯(lián)劑、水溶性芳香化合物的溶解性。
對(duì)有機(jī)溶劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任一有機(jī)溶劑，包括酒精有機(jī)溶劑、鏈酯有機(jī)溶劑、環(huán)酯有機(jī)溶劑、酮有機(jī)溶劑、鏈醚有機(jī)溶劑、環(huán)醚有機(jī)溶劑等。
酒精有機(jī)溶劑的例子包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等。
鏈酯有機(jī)溶劑的例子包括乙基乳酸脂、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)等。
環(huán)酯有機(jī)溶劑的例子包括內(nèi)酯型，諸如γ-丁內(nèi)酯等。
酮有機(jī)溶劑的例子包括酮型，諸如丙酮、環(huán)己酮、庚酮等。
鏈醚有機(jī)溶劑的例子包括乙二醇二甲基醚等。
環(huán)醚有機(jī)溶劑的例子包括四氫呋喃、二氧雜環(huán)乙烷等。
這些有機(jī)溶劑可以單獨(dú)或組合使用。在這些有機(jī)溶劑中，因?yàn)橐?xì)地進(jìn)行增厚，優(yōu)選使用其中沸點(diǎn)為大約80-200℃的有機(jī)溶劑。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的有機(jī)溶劑的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、水溶性芳香化合物和表面活性劑等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的有機(jī)溶劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-其它成分-對(duì)其它成分只要不削弱本發(fā)明的效果就沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)?shù)剡x擇任一其他成分，包括各種已知的添加劑，例如，熱酸(thermal acid)發(fā)生器、通過胺型、酰胺型、銨鹽等表現(xiàn)的猝火劑等。
雖然抗蝕劑圖形增厚材料中的其它成分的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、水溶性芳香化合物、表面活性劑和有機(jī)溶劑等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕劑圖形增厚材料中的其它成分的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。-使用等-本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料可用于涂覆在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)上。
在涂覆中，表面活性劑可在涂覆抗蝕劑圖形增厚材料之前分開涂覆，不必包含在抗蝕劑圖形增厚材料中。
當(dāng)抗蝕劑圖形增厚材料涂覆在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)上并與其交聯(lián)時(shí)，抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)增厚以在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)上形成具有出色抗蝕性的上層。因此，由抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)形成的圖形的寬度更窄，以形成精細(xì)圖形。-抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)的材料-對(duì)抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)的材料沒有特殊的限制，根據(jù)目的可從已知的抗蝕劑材料中適當(dāng)選擇，抗蝕劑材料可以是正型或負(fù)型，包括由KrF抗蝕劑和ArF抗蝕劑代表的化學(xué)放大抗蝕劑材料。
對(duì)ArF抗蝕劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何抗蝕劑，適當(dāng)?shù)匕ㄖh(huán)族抗蝕劑。
脂環(huán)族抗蝕劑的例子包括在側(cè)鏈中具有脂環(huán)族功能基的丙烯酸鹽抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐(COMA型)抗蝕劑、環(huán)烯抗蝕劑、雜化物(脂環(huán)族丙烯酸鹽-COMA共聚物)抗蝕劑等。
對(duì)脂環(huán)族功能基沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何脂環(huán)族功能基，適當(dāng)?shù)匕ń饎偼榛?adamantyl group)、基等。環(huán)烯抗蝕劑適當(dāng)?shù)匕ㄔ谥麈溨泻薪饎偼?、降冰片?norbornane)、三環(huán)壬烯等的一種。
對(duì)抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)形成的方法、尺寸、厚度等沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何一種。特別是，雖然可根據(jù)下層的工作、腐蝕條件等適當(dāng)確定其厚度，但厚度通常設(shè)定為0.3-0.7μm。
采用本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料增厚抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)在下文中結(jié)合附圖進(jìn)行說明。
如圖1A所示，在襯底(基底材料)5上形成抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3，然后將抗蝕劑圖形增厚材料1涂覆到抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3的表面，并預(yù)烘焙(加熱和干燥)以形成膜。隨后在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3與抗蝕劑圖形增厚材料1之間的接觸面上發(fā)生抗蝕劑圖形增厚材料1混入(滲入)抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3。
如圖1B所示，當(dāng)交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))在高于預(yù)烘焙(加熱和干燥)的溫度下進(jìn)行時(shí)，在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3與抗蝕劑圖形增厚材料1之間的接觸面上的混合(滲入)部分發(fā)生交聯(lián)。
因此，如圖1C所示，進(jìn)行顯影工藝，從而使涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料1中未與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3交聯(lián)的部分和弱交聯(lián)部分(高水溶性部分)被溶解和清除掉，以形成(顯影)增厚的抗蝕劑圖形10。
顯影的步驟可以是水顯影或用弱堿水溶液顯影。因?yàn)樗@影步驟能低成本有效地進(jìn)行，所以優(yōu)選水顯影。
抗蝕劑圖形10包括在下層抗蝕劑圖形10b的表面上由抗蝕劑圖形增厚材料1與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3交聯(lián)形成的上層10a。由于抗蝕劑圖形10由上層10a的厚度部分增厚，與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3相比，由抗蝕劑圖形10形成的圖形寬度小于由抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3形成的圖形寬度，并且由抗蝕劑圖形10形成的圖形更精細(xì)。
在抗蝕劑圖形10中的上層10a由抗蝕劑圖形增厚材料1形成，由于抗蝕劑圖形增厚材料1含有水溶性芳香化合物，所以其抗蝕性非常出色。因此，即使抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3由抗蝕性差的材料形成，在其表面上具有出色的抗蝕性上層10a的抗蝕劑圖形10由此具有出色的抗蝕性。-使用-本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料適用于由樹脂等構(gòu)成的暴露于等離子體的結(jié)構(gòu)，等離子體要求表面抗蝕性的提高，更適用于當(dāng)芳香化合物不能作為結(jié)構(gòu)材料時(shí)的情況，進(jìn)一步適用于抗蝕劑圖形的增厚，特別適用于本發(fā)明的抗蝕劑圖形及其形成方法以及本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法。(抗蝕劑圖形)本發(fā)明的抗蝕劑圖形包括在下層抗蝕劑圖形上的上層。
與下層抗蝕劑圖形相比，優(yōu)選具有出色抗蝕性的上層，并且優(yōu)選腐蝕率(/s)小的。具體地，下層抗蝕劑圖形與上層的腐蝕率(/s)的比(下層抗蝕劑圖形/上層)優(yōu)選1.1或更高，更優(yōu)選1.2或更高，特別優(yōu)選1.3或更高。
例如，腐蝕率(/s)可通過使用已知的腐蝕器件在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行腐蝕工藝，通過測(cè)量樣品的膜的減少量并計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)膜減少的量來測(cè)量。
上層優(yōu)選含有芳香化合物并可通過使用本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料來適當(dāng)?shù)匦纬缮蠈印?br> 例如，通過分析上層的IR或UV吸收光譜可確定該上層是否含有芳香化合物。
本發(fā)明的抗蝕劑圖形可以在下層抗蝕劑圖形與上層之間具有清晰的界限或不清晰的界限的結(jié)構(gòu)。在前一種結(jié)構(gòu)中，從上層到內(nèi)部的芳香化合物的含量通常不連續(xù)的減少，而在后一種結(jié)構(gòu)中，從上層到內(nèi)部的芳香化合物的含量通常逐漸減少。
根據(jù)下述本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法適于制造本發(fā)明的抗蝕劑圖形。
本發(fā)明的抗蝕劑圖形適用于諸如掩模圖形、rectile圖形、磁頭、LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示平板)、sAW濾波器(聲表面波濾波器)等功能部件；用于通過光布線連接的光學(xué)部件；諸如微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的微型部件；半導(dǎo)體器件等，并適用于本發(fā)明后面介紹的半導(dǎo)體器件。(抗蝕劑圖形的形成方法)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法包括在形成下層抗蝕劑圖形之后涂覆抗蝕劑圖形增厚材料以覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面的步驟。
下層抗蝕劑圖形的材料包括上述的用于本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料。
下層抗蝕劑圖形可根據(jù)已知的方法形成。
下層抗蝕劑圖形可由底層(基底材料)形成。對(duì)底層(基底材料)沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何底層(基底材料)。當(dāng)下層抗蝕劑圖形形成在半導(dǎo)體器件上時(shí)，襯底可以是諸如硅等材料。
對(duì)抗蝕劑圖形增厚材料的用法沒有特殊的限制，根據(jù)目的可由已知的應(yīng)用方法中適當(dāng)選擇任何方法，適當(dāng)?shù)匕ㄐ康?。旋涂的條件，例如，轉(zhuǎn)速設(shè)為大約100-10000rpm，優(yōu)選800-5000rpm，旋涂時(shí)間設(shè)為大約1秒-10分鐘，優(yōu)選1-60秒。
在涂覆中，表面活性劑可在涂覆抗蝕劑圖形增厚材料之前分開涂覆，不必包含在抗蝕劑圖形增厚材料中。
由于可有效地促使在下層抗蝕劑圖形與抗蝕劑圖形增厚材料之間的接觸面上發(fā)生抗蝕劑圖形增厚材料混入(滲入)下層抗蝕劑圖形中，優(yōu)選在涂敷中或之后預(yù)烘焙(加熱和干燥)抗蝕劑圖形增厚材料。
對(duì)預(yù)烘焙的條件、方法等沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何一種。例如，溫度設(shè)為大約40-120℃，優(yōu)選70-100℃，時(shí)間設(shè)為大約10秒-5分鐘，優(yōu)選40-100秒。
由于在下層抗蝕劑圖形與抗蝕劑圖形增厚材料之間的接觸面上的混合(滲入)部分的交聯(lián)反應(yīng)能夠有效地進(jìn)行，優(yōu)選在預(yù)烘焙(加熱和干燥)之后進(jìn)行涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料的交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))。
對(duì)交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))的條件、方法等沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何一種。通常，采用的溫度條件高于預(yù)烘焙(加熱和干燥)的溫度。交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))的條件，例如，溫度設(shè)為大約70-150℃，優(yōu)選90-130℃，時(shí)間設(shè)為大約10秒-5分鐘，優(yōu)選40-100秒。
由于涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料中未與下層抗蝕劑圖形交聯(lián)的部分和弱交聯(lián)部分(高水溶性部分)可以被溶解和清除掉，優(yōu)選在交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))之后進(jìn)行涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料的顯影步驟，以顯示本發(fā)明在增厚狀態(tài)下制造的抗蝕劑圖形。
顯影步驟與前述相同。
下面參考


本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法。
如圖2A所示，抗蝕劑材料3a涂覆到襯底(基底材料)上，然后，如圖2B所示，構(gòu)圖以形成抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3?？刮g劑圖形增厚材料1涂覆到抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3的表面上，并預(yù)烘焙(加熱和干燥)以形成涂膜。在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3與抗蝕劑圖形增厚材料1之間的接觸面上發(fā)生抗蝕劑圖形增厚材料1混入(滲入)抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3。
如圖2D所示，當(dāng)交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))在高于預(yù)烘焙(加熱和干燥)的溫度下進(jìn)行時(shí)，在抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3與抗蝕劑圖形增厚材料1之間的接觸面上的混合(滲入)部分發(fā)生交聯(lián)。隨后，如圖2E所示，進(jìn)行顯影步驟，從而使涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料1中未與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3交聯(lián)的部分和弱交聯(lián)部分(高水溶性部分)被溶解和清除掉，以形成(顯影)具有在下層抗蝕劑圖形10b上的上層10a的抗蝕劑圖形10。
顯影步驟可采用水顯影或弱堿性水溶液顯影。優(yōu)選水顯影，因?yàn)轱@影步驟可以低成本有效地進(jìn)行。
抗蝕劑圖形10包括在下層抗蝕劑圖形10b的表面上將抗蝕劑圖形增厚材料1與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3交聯(lián)形成的上層10a。由于抗蝕劑圖形10由上層10a的厚度部分增厚，與抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3相比，由抗蝕劑圖形10形成的圖形寬度小于由抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3形成的圖形寬度，并且由抗蝕劑圖形10形成的圖形更精細(xì)。
在抗蝕劑圖形10中的上層10a由抗蝕劑圖形增厚材料1形成，由于抗蝕劑圖形增厚材料1含有水溶性芳香化合物，所以其抗蝕性非常出色。因此，即使抗蝕劑圖形(下層抗蝕劑圖形)3由抗蝕性差的材料形成，在其表面上具有出色的抗蝕性上層10a的抗蝕劑圖形10由此具有出色的抗蝕性。
根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法形成的抗蝕劑圖形為本發(fā)明的抗蝕劑圖形?？刮g劑圖形包括在下層抗蝕劑圖形的表面上將本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料與下層抗蝕劑圖形交聯(lián)形成的上層，由于抗蝕劑圖形增厚材料含有水溶性芳香化合物，所以其抗蝕性非常出色。因此，即使下層抗蝕劑圖形由抗蝕性差的材料形成，在下層抗蝕圖形的表面上具有出色抗蝕性上層的抗蝕劑圖形可根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法高效的形成。根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法形成的抗蝕劑圖形被上層的增厚部分增厚，與下層抗蝕劑圖形相比，由制造的抗蝕劑圖形形成的圖形寬度小于由下層抗蝕劑圖形形成的寬度。根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法，可以高效地制作精細(xì)圖形。
根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形的形成方法形成的抗蝕劑圖形可以適用于諸如掩模圖形、rectile圖形、磁頭、LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示平板)、SAW濾波器(聲表面波濾波器)等功能部件；用于通過光布線連接的光學(xué)部件；諸如微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的微型部件；半導(dǎo)體器件等，并適用于本發(fā)明下面介紹的半導(dǎo)體器件。(半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法)對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件除具有上述本發(fā)明的抗蝕劑圖形外沒有特殊的限制，根據(jù)目的可從已知元件中適當(dāng)選擇。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的具體例子包括快閃存儲(chǔ)器、DRAM、FRAM等。
根據(jù)下述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法適于制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括形成抗蝕劑圖形的步驟和構(gòu)圖的步驟，還包括根據(jù)具體需要適當(dāng)選擇的其它工序。
形成抗蝕劑圖形的步驟包括，在下層上形成下層抗蝕劑圖形之后通過涂覆抗蝕劑圖形增厚材料以覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面以增厚下層抗蝕劑圖形形成抗蝕劑圖形的形成的一抗蝕刻圖形步驟。下層包括半導(dǎo)體器件中的各種部件的表面層，并且適于采用例如硅晶片的襯底及其表面層。下層抗蝕劑圖形與上述相同。涂覆方法也與上述相同。涂覆之后，優(yōu)選進(jìn)行上述預(yù)烘焙、交聯(lián)烘焙等。
構(gòu)圖的步驟包括采用在抗蝕劑圖形形成步驟中形成的抗蝕劑圖形作為掩模，通過腐蝕，構(gòu)圖下層。
對(duì)腐蝕方法沒有特殊的限制，根據(jù)目的可由已知的方法中適當(dāng)選擇任何方法，適當(dāng)?shù)姆椒òǜ筛g等。對(duì)腐蝕條件沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇。
其它工藝的適當(dāng)例子包括涂覆表面活性劑的步驟、顯影的步驟等。
涂覆表面活性劑的步驟包括在形成抗蝕劑圖形之前在下層抗蝕劑圖形的表面涂覆表面活性劑。
表面活性劑與上述相同，并優(yōu)選非離子表面活性劑，更優(yōu)選聚氧乙烯-聚氧丙烯濃縮化合物、聚氧化烯烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物等中的至少一種類型。
顯影步驟包括在形成抗蝕劑圖形的步驟之后及構(gòu)圖步驟之前對(duì)涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料顯影的步驟。顯影步驟與上述相同。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，例如，包括快閃存儲(chǔ)器、DRAM、FRAM等的各種類型的半導(dǎo)體器件均可高效地制造。[例子]下面更具體的說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不被這些實(shí)施例所限定。[例1]-準(zhǔn)備抗蝕劑圖形增厚材料-準(zhǔn)備具有在表1中示出的成分的根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料A-I。在表1中，在圓括號(hào)中的數(shù)字的單位表示一份質(zhì)量。在“樹脂”列中，“KW3”代表聚乙烯醇縮乙醛樹脂(由SEKISUI CHEMICAL制造)，而“PVA”表示聚乙烯醇樹脂(由KURARAY，Poval 117制造)。在“交聯(lián)劑”列中，“Uril”代表四甲氧基甲基glycouril，“尿素”表示N，N’-二甲氧基甲基二甲氧基乙烯脲，而“三聚氰胺”表示六甲氧基甲基三聚氰胺。在“表面活性劑”列中，“TN-80”代表非離子表面活性劑(由ASAHI DENKA制造的聚氧乙烯單烷基醚表面活性劑)。作為主要溶劑成分的除了上述樹脂、交聯(lián)劑和水溶性芳香化合物外，還使用了純水(去離子水)與異丙醇(純水(去離子水)與異丙醇的質(zhì)量比＝82.6∶0.4)的混合物。表1
-抗蝕劑圖形及其制造-這些準(zhǔn)備好的抗蝕劑圖形增厚材料A-I的每一個(gè)通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL，PAR700制造)形成的通孔圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后作為結(jié)果的抗蝕劑圖形增厚材料A-I經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕劑圖形增厚材料A-I增厚的抗蝕劑圖形，從而制造各抗蝕劑圖形。
由制造的抗蝕劑圖形(增厚的抗蝕劑圖形)形成的圖形的尺寸與由初始圖形尺寸(增厚之前的通孔圖形的尺寸)形成的圖形尺寸一起在表2中示出。在表2中，“A”-“I”分別對(duì)應(yīng)抗蝕劑圖形增厚材料A-I。表2
這些準(zhǔn)備好的抗蝕劑圖形增厚材料A-I的每一個(gè)通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL，PAR700制造)形成的線和空隙圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后作為結(jié)果的抗蝕劑圖形增厚材料A-I經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕劑圖形增厚材料A-I增厚的抗蝕劑圖形，從而制造各抗蝕劑圖形。
由制造的抗蝕劑圖形(增厚的抗蝕劑圖形)形成的圖形的尺寸與由初始圖形尺寸(增厚之前的線和空隙圖形的尺寸)形成的圖形尺寸一起在表3中示出。在表3中，“A”-“I”分別對(duì)應(yīng)抗蝕劑圖形增厚材料A-I。表3
顯然，由表2和表3的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料適用于通孔圖形以及線和空隙圖形均以增厚它們。當(dāng)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料用于形成通孔圖形時(shí)，可使通孔圖形的內(nèi)徑變窄和精細(xì)，當(dāng)用于形成線性圖形時(shí)，可使線性圖形的寬度(形成線圖形的抗蝕劑之間的間距)變小和精細(xì)，當(dāng)用于形成隔離圖形時(shí)，可增加隔離圖形的面積。
本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料D、H和I分別涂覆并交聯(lián)到形成在硅襯底上的抗蝕劑表面上，以在其上形成0.5μm厚的上層。這些上層與作為比較的KrF抗蝕劑(由SHIPLEY，UV-6制造)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)通過使用腐蝕機(jī)(平行板型RIE器件，由FUJITSU制造)在Pμ＝200W，壓力＝0.02Torr，CF4氣＝100sccm的條件下腐蝕3fines，并且測(cè)量樣品的膜的減少量，以計(jì)算腐蝕率，然后根據(jù)KrF抗蝕劑的腐蝕率對(duì)其進(jìn)行相對(duì)的評(píng)估。表4
顯然，由表4的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料的抗蝕性與KrF抗蝕劑接近并比PMMA更出色。
當(dāng)抗蝕劑圖形增厚材料A-I涂覆到允許曝光后在清潔室外放置一個(gè)月的晶片襯底上的下層抗蝕劑圖形上時(shí)，可以得到與在曝光之后馬上涂覆的圖形增厚效果相同的。
由該結(jié)果可假設(shè)，本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料不是像稱為RELACS的常規(guī)技術(shù)那樣通過酸的擴(kuò)散通過采用交聯(lián)反應(yīng)增厚下層抗蝕劑圖形，而是根據(jù)與下層抗蝕劑的相容性。[例2]-快閃存儲(chǔ)器及其制造-例2是采用本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法的一個(gè)實(shí)施例。在例2中，抗蝕劑膜26、27、29、32和34根據(jù)與例1中相同的方法通過采用本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料被增厚。
圖3A和B為稱作FLOTOX型或ETOX型的FLASH EPROM的上表面圖。圖4A到4C、圖5D到5F以及圖6G到6I示出了用于FLASH EPROM的制造方法的一個(gè)例子的示意性剖面圖，其中圖4A到6I的左圖為在存儲(chǔ)單元塊(第一元件區(qū))中形成具有浮柵電極的MOS晶體管的部件的柵極的橫向(圖3A中的X-方向)的示意性剖面(A-方向剖面)圖，中圖為在存儲(chǔ)單元部分中與左圖相同的部分與X-方向垂直的在柵極的縱向(圖3A中的Y-方向)的示意性剖面(B-方向剖面)圖，右圖為在外圍電路部分(第二元件區(qū))中用于形成MOS晶體管的的部分的示意性部面(圖3A和B中A-方向剖面)圖。
如圖4A所示，在p-型Si襯底22上由SiO2形成的場(chǎng)氧化物膜23選擇性地形成在元件分隔區(qū)上。因此，在存儲(chǔ)單元部分(第一元件區(qū))的MOS晶體管中通過熱氧化作用由SiO2形成厚度為100-300的第一棚極絕緣膜24a，在另一個(gè)工序中在外圍電路部分(第二元件區(qū))的MOS晶體管中通過熱氧化作用也由SiO2形成厚度為100-500的第二棚極絕緣膜24b。當(dāng)形成的第一柵極絕緣膜24a和第二棚極絕緣膜24b具有相同的厚度時(shí)，氧化物膜可以同時(shí)在相同的工序中形成。
為了在存儲(chǔ)單元部分(圖4A中的左和中圖)中形成具有n-凹陷型溝道的MOS晶體管，為了達(dá)到控制閾值電壓的目的，外圍電路部分(圖4A中的右圖)由抗蝕劑膜26遮蔽。對(duì)于正好在浮柵電極下的用于形成溝道區(qū)的區(qū)域，磷(P)或砷(As)作為n-型雜質(zhì)通過離子注入以1×1011-1×1014cm-2的劑量引入，以形成第一閾值控制層25a。雜質(zhì)的劑量和導(dǎo)電類型可根據(jù)選定的凹陷類型和堆積類型來適當(dāng)選擇。
為了在外圍電路部分(圖4B中的右圖)中形成具有n-凹陷型溝道的MOS晶體管，為了達(dá)到控制閾值電壓的目的，存儲(chǔ)單元部分(圖4B中的左和中圖)由抗蝕劑膜27遮蔽。對(duì)于在柵電極下的用于形成溝道區(qū)的區(qū)域，磷(P)或砷(As)作為n-型雜質(zhì)通過離子注入以1×1011-1×1014cm-2的劑量被引入，以形成第二閾值控制層25b。
厚500-2000的第一多晶硅膜(第一導(dǎo)體膜)28形成在整個(gè)表面，作為存儲(chǔ)單元部分(圖4C中的左和中圖)的MOS晶體管的浮柵電極和外圍電路部分(圖4C中的右圖)的MOS晶體管的柵電極。
如圖5D所示，用形成的抗蝕劑膜29作為掩模對(duì)第一多晶硅膜28進(jìn)行構(gòu)圖，以形成在存儲(chǔ)單元部分(圖5D中的左和中圖)的MOS晶體管中的浮柵電極28a。此時(shí)，如圖5D所示，在X-方向進(jìn)行構(gòu)圖，以取得最終尺寸寬度，不在Y-方向進(jìn)行構(gòu)圖，以留下用于形成S/D區(qū)層的區(qū)域該層由抗蝕劑膜29所覆蓋。
如圖5E中的左和中圖所示，在抗蝕劑膜29去掉后，通過熱氧化作用形成包含Si02膜的厚度為大約200-500的電容絕緣膜30a，以覆蓋浮柵電極28a。此時(shí)，在外圍電路部分(圖5E中的右圖)的第一多晶硅膜28上也形成包含SiO2的電容絕緣膜30b，在這里僅有SiO2形成的電容絕緣膜30a和30b，可以是由包括SiO2膜和Si3N4膜以2-3層碾壓形成的復(fù)合膜。
如圖5E所示，形成作為控制柵電極的厚度為500-2000的第二多晶硅膜(第二導(dǎo)體膜)31，以覆蓋浮柵電極28a和電容絕緣膜30a。
接著，如圖5F所示，存儲(chǔ)單元部分(圖5F中的左和中圖)用抗蝕劑膜32遮蔽，通過腐蝕連徑去掉第二多晶硅膜31和電容絕緣膜30b以暴露第一多晶硅膜28。
僅在X-方向構(gòu)圖的存儲(chǔ)單元部分(圖6G中的左和中圖)的第二多晶硅膜31、電容絕緣膜30a和第一多晶硅膜28a以抗蝕劑膜32作為掩模在Y-方向構(gòu)圖，從而如圖6G所示取得第一柵極部分33a的最終尺寸，由此，在Y-方向形成大約1μm寬的由控制柵電極31a/電容絕緣膜30c/浮柵電極28c組成的迭片結(jié)構(gòu)。外圍電路部分(圖6G中的右圖)的第一多晶硅膜28也以抗蝕劑膜32作為掩模進(jìn)行構(gòu)圖，從而取得第二棚極部分33b的最終尺寸，由此，形成大約1μm寬的柵電極28b。
通過采用存儲(chǔ)單元部分(圖6H中的左和中圖)中由控制柵電極31a/電容絕緣膜30c/浮柵電極28c組成的迭片結(jié)構(gòu)作為掩模，磷(P)或砷(As)通過離子注入以1×1014-1×1016cm-2的劑量被引入到在元件形成區(qū)中的Si襯底22，以形成n-型S/D區(qū)層35a和35b。隨后，通過采用外圍電路部分(圖6H中的右圖)的柵電極28b作為掩模，磷(P)或砷(As)通過離子注入以1×1014-1×1016cm-2的劑量引入到元件形成區(qū)中的Si襯底22，以形成S/D區(qū)層36a和36b。
通過PSG膜，形成厚度為大約5000的下層絕緣膜37，以覆蓋存儲(chǔ)單元部分(圖6I中的左和中圖)的第一棚極部分33a和外圍電路部分(圖6I中的右圖)的第二柵極部分33b。
此后，在S/D區(qū)層35a和35b以及S/D區(qū)層36a和36b上形成的下層絕緣膜37中形成接觸孔38a和38b以及接觸孔39a和39b，然后形成S/D電極40a和40b以及41a和41b。
根據(jù)上述，制造的FLASH EPROM即圖6I所示的半導(dǎo)體器件。
在該FLASH EPROM中，由于外圍電路部分(圖4A到5F中的右圖)的第二柵絕緣膜24b在形成以后總被第一多晶硅膜28或柵電極28b覆蓋，所以第二柵絕緣膜24b保持剛形成時(shí)的厚度。因此，容易進(jìn)行第二柵絕緣膜24b的厚度控制，并且也容易進(jìn)行用于閾值電壓控制的導(dǎo)電雜質(zhì)濃度的調(diào)節(jié)。
在上述例子中，首先在柵極橫向(圖3A中的X-方向)按規(guī)定的寬度進(jìn)行構(gòu)圖以形成第一柵極部分33a，然后在柵極縱向(圖3A中的Y-方向)構(gòu)圖以形成最終規(guī)定的寬度，但也可以反過來，先在柵極縱向(圖3A中的Y-方向)構(gòu)圖以形成規(guī)定的寬度，然后在棚極橫向(圖3A中的X-方向)構(gòu)圖以形成最終規(guī)定的寬度。
在圖7A到7C中示出的制造FLASH EPROM的例子與上述例子相同，除了在圖7A到7C所示的上述實(shí)施例中改變?cè)趫D5F所示工序后的工序。即，上述例子中的不同點(diǎn)在于在存儲(chǔ)單元部分(圖7A中的左和中圖)的第二多晶硅膜31和外圍電路部分(圖7A中的右圖)的第一多晶硅膜28上形成厚度為大約2000的由鎢(W)膜或鈦(Ti)膜形成的高熔點(diǎn)金屬膜(第四導(dǎo)體膜)42，以提供多酸膜。在圖7A之后的工序或在圖7B到7C中所示的工序與圖6G到6I按相同的方式進(jìn)行。省略與圖6G到6I相同工序的說明，在圖7A到7C中與圖6G中相同的部分顯示相同的標(biāo)號(hào)。
根據(jù)上述，制造的FLASH EPROM即圖7C所示的半導(dǎo)體器件。
在該FLASH EPROM中，由于在控制柵電極31a和柵電極28b上提供高熔點(diǎn)金屬膜(第四導(dǎo)體膜)42a和42b，可以進(jìn)一步減小電阻。
作為高熔點(diǎn)金屬膜(第四導(dǎo)體膜)，除了上述的高熔點(diǎn)金屬膜(第四導(dǎo)體膜)42a和42b，也可以使用諸如硅化鈦(TiSi)等的高熔點(diǎn)金屬硅化物膜。
在圖8A到C中示出的制造FLASH EPROM的例子與上述例子相同，除了構(gòu)成外圍電路部分(第二元件區(qū))(圖8A中的右圖)的第二柵極部分33c，以獲得與存儲(chǔ)單元部分(第一元件區(qū))(圖8A中的左和中圖)的第一柵極部分33a類似的由第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)體膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)/第二多晶硅膜31b(第二導(dǎo)體膜)組成的結(jié)構(gòu)，并短路第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b，以形成如圖8B或8C所示的柵電極。
如圖8B所示，例如，在與圖8A所示的第二柵極部分33c不同的位置，在絕緣膜54上形成延伸過第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)體膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)/第二多晶硅膜31b(第二導(dǎo)體膜)的開口部分52a，并且第三導(dǎo)體膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔點(diǎn)金屬膜埋置在開口部分52a中，從而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。如圖8C所示，形成延伸過第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)體膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)的開口部分52b，以暴露在開口部分52b的下部的第一多晶硅膜28b的下層，并且第三導(dǎo)體膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔點(diǎn)金屬膜埋置在開口部分52a中，從而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。
在該FLASH EPROM中，由于外圍電路部分的第二棚極部分33c具有與存儲(chǔ)單元部分的第一棚極部分33a相同的結(jié)構(gòu)，因此，外圍電路部分可與存儲(chǔ)單元部分同時(shí)形成，以有效地簡(jiǎn)化制造工序。
除上述的單獨(dú)形成之外，第三導(dǎo)體膜53a和53b與高熔點(diǎn)金屬膜(第四導(dǎo)體膜)42可以作為公共的高熔點(diǎn)金屬膜同時(shí)形成。(例3)-磁頭的制造-例3涉及磁頭的制造，作為采用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料涂覆本發(fā)明的抗蝕劑圖形的例子。在例3中，通過使用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖形增厚材料采用與例1相同的方法增厚抗蝕劑圖形102和126。
圖9A到D示出了制造磁頭的流程圖。
如圖9A所示，在下層絕緣層100上形成厚度為6μm的抗蝕劑膜，隨后曝光并顯影以形成具有用于形成螺旋薄膜電磁線圈的開口部分的抗蝕劑圖形102。
如圖9B所示，通過蒸發(fā)在抗蝕劑圖形102和其上未形成抗蝕劑圖形102的部分或在下層絕緣層100上的開口部分104的暴露的表面上形成由0.01μm厚的Ti附著層和0.05μm厚的Cu附著層的疊層結(jié)構(gòu)組成的電鍍的下層106。
如圖9C所示，在其上未形成抗蝕劑圖形102的部分中，或在下層絕緣層100上形成在開口部分104的曝光表面上的在電鍍下層106的表面上形成由3μm厚的Cu附著膜組成的薄膜導(dǎo)體108。
當(dāng)如圖9D所示，抗蝕劑圖形102被溶解和去掉并從下層絕緣層100上移去，通過薄膜導(dǎo)體108的螺旋圖形形成薄膜電磁線圈110。
根據(jù)上述，制造磁頭。
在作為結(jié)果的磁頭中，由于通過使用根據(jù)本發(fā)明的增厚材料增厚抗蝕劑圖形102可精細(xì)地形成螺旋圖形，薄膜電磁線圈110非常精細(xì)，并在批量生產(chǎn)中也非常出色。
圖10到15示出了另一個(gè)磁頭的制造的流程圖。
如圖10所示，通過濺射在陶瓷無磁性襯底112上形成間隙層114。通過濺射由氧化硅形成的絕緣層和未示出的由Ni-Fe坡莫合金形成的導(dǎo)電下層主要形成在無磁性襯底112上，并在其上進(jìn)一步形成由Ni-Fe坡莫合金形成的低磁性層。在間隙層114上除了未示出的形成低磁性層的磁尖部分外的規(guī)定的區(qū)域中通過使用熱固性的樹脂形成樹脂絕緣層116。然后在樹脂絕緣層116上涂覆樹脂材料以形成樹脂膜118。
如圖11所示，樹脂膜118隨后經(jīng)過曝光和顯影，以形成螺旋圖形。如圖12所示，螺旋圖形的樹脂膜118在幾百℃下熱定形大約1小時(shí)，以形成凸起狀的第一螺旋圖形120。在其表面上進(jìn)一步形成包含Cu的導(dǎo)電下層122以覆蓋它。
如圖13所示，通過旋涂在導(dǎo)電下層122上涂覆抗蝕劑材料，以形成抗蝕劑膜124，并且在第一螺旋圖形120上構(gòu)圖抗蝕劑膜124，以形成抗蝕劑圖形126。
如圖14所示，在導(dǎo)電下層122的曝光的表面上或在未在其上形成抗蝕劑圖形126的部分通過電鍍形成Cu導(dǎo)體層128。此后，如圖15所示，通過溶解和去除將抗蝕劑圖形126從導(dǎo)電下層122上去掉，由Cu導(dǎo)體層128形成螺旋薄膜電磁線圈130。
如上所述，如圖16所示的平面圖示出的，在表面上制造具有在樹脂絕緣層116和薄膜電磁線圈130上的磁性層132的磁頭。
在作為結(jié)果的磁頭中，由于通過使用根據(jù)本發(fā)明的增厚材料增厚的抗蝕劑圖形126所精細(xì)形成的螺旋圖形，薄膜電磁線圈130非常精細(xì)，并在大批生產(chǎn)中也非常出色。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供在下層抗蝕劑圖形之上的具有出色的抗蝕性的上層，不僅適用于KrF受激準(zhǔn)分子激光而且適用于ArF受激準(zhǔn)分子激光進(jìn)行構(gòu)圖，并能形成精細(xì)的圖形。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠使用光作為曝光光源的、具有出色的批量生產(chǎn)率的、并且抗蝕劑圖形的精細(xì)程度超過光的曝光極限的抗蝕劑圖形的形成方法。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種采用抗蝕劑圖形來形成精細(xì)圖形的抗蝕劑增厚材料，以有效增厚下層抗蝕劑圖形并能賦予該表面抗蝕性。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種通過抗蝕劑圖形形成具有精細(xì)圖形的高性能半導(dǎo)體器件。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種通過使形成的圖形超過光的曝光極限的抗蝕劑圖形，使用光作為曝光光源，并高效地大批生產(chǎn)具有精細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件的制造半導(dǎo)體器件的方法。
權(quán)利要求
1.一種抗蝕劑圖形增厚材料，包括樹脂；交聯(lián)劑；以及水溶性芳香化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物對(duì)100g 25℃的水的水溶性為1g或更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物具有至少兩極性的基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于從羥基、羧基和羰基中選擇極性基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物至少是選自多酚化合物、芳香羧酸化合物、過氧羥基萘化合物、苯甲酮化合物、類黃酮化合物、其衍生物和配糖物中的一種類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于樹脂至少是選自聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙酸乙烯酯中的一種類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于該樹脂含有質(zhì)量(摩爾)百分比為5-40％的聚乙烯醇縮乙醛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于交聯(lián)劑至少是選自三聚氰胺衍生物、尿素衍生物、uril衍生中的至少一種類型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料還包括表面活性劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于表面活性劑至少是選自聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、苯酚乙氧基化合物中的一種類型。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，還包括有機(jī)溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的抗蝕劑圖形增厚材料，其特征在于有機(jī)溶劑至少是選自酒精溶劑、鏈酯溶劑、環(huán)酯溶劑、酮溶劑、鏈醚溶劑、環(huán)醚溶劑中的一種類型。
13.一種抗蝕劑圖形，包括提供在下層抗蝕劑圖形上的上層，在相同的條件下，下層與上層抗蝕劑圖形的腐蝕率(/s)的比(下層抗蝕劑圖形/上層)為1.1或更高。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的抗蝕劑圖形，其特征在于上層含有芳香化合物，而下層抗蝕劑圖形含有非芳香化合物。
15.一種抗蝕劑圖形，包括在含有非水溶性芳香化合物的下層抗蝕劑圖形上的含有芳香化合物的上層。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形，其特征在于從上層到內(nèi)部的芳香化合物的含量逐漸減少。
17.根據(jù)權(quán)利要求13到16中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形，其特征在于在形成下層抗蝕劑圖形之后在抗蝕劑圖形的表面涂覆根據(jù)權(quán)利要求1到12的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求13到17中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形，其特征在于該下層抗蝕劑圖形材料至少是選自側(cè)鏈上具有脂環(huán)族功能基的丙烯酸鹽抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐抗蝕劑、環(huán)烯抗蝕劑中的至少一種類型。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的抗蝕劑圖形，其特征在于脂環(huán)功能基團(tuán)選自金剛烷基、降冰片烷基，并且環(huán)烯抗蝕劑在其主鏈中包括降冰片烷和金剛烷的至少一種。
20.一種抗蝕劑圖形的形成方法，包括在形成下層抗蝕劑圖形之后，涂覆根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一個(gè)的抗蝕劑圖形增厚材料，以覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的形成抗蝕劑圖形的方法，其特征在于下層抗蝕刻圖形材料至少是選自側(cè)鏈上具有脂環(huán)族功能基的丙烯酸鹽抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐抗蝕劑、和環(huán)烯抗蝕劑中的一種類型。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的形成抗蝕劑圖形的方法，其特征在于環(huán)脂功能基團(tuán)選自金剛烷基、降冰片烷基，并且環(huán)烯抗蝕劑在其主鏈中包括降冰片烷和金剛烷的至少一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求20到22中的任一個(gè)的形成抗蝕劑圖形的方法，其特征在于在涂覆抗蝕劑圖形增厚材料之后，對(duì)抗蝕劑圖形增厚材料進(jìn)行顯影。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的形成抗蝕劑圖形的方法，其特征在于用純水進(jìn)行顯影。
25.一種半導(dǎo)體器件，包括由根據(jù)權(quán)利要求13到20中的任一個(gè)抗蝕劑圖形形成的圖形。
26.一種半導(dǎo)體器件的制造方法包括在底層上形成下層抗蝕劑圖形之后，涂覆根據(jù)權(quán)利要求1到12的抗蝕劑圖形增厚材料，以覆蓋下層抗蝕劑圖形的表面形成抗蝕劑圖形，從而增厚抗蝕劑圖形的步驟；采用在抗蝕劑圖形形成步驟中形成的抗蝕劑圖形作為掩模，通過進(jìn)行腐蝕，構(gòu)圖下層的步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于下層抗蝕圖形材料至少是選自在側(cè)鏈上具有脂環(huán)族功能基的丙烯酸鹽抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐抗蝕劑、環(huán)烯抗蝕劑中的一種類型。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于環(huán)脂功能基團(tuán)選自金剛烷基、降冰片基，并且環(huán)烯抗蝕劑在其主鏈中包括降冰片烷和金剛烷中的至少一種。
29.根據(jù)權(quán)利要求26到28中的任一個(gè)半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括在形成抗蝕劑圖形步驟之前，在下層抗蝕劑圖形的表面涂覆非離子表面活性劑的步驟；其特征在于非離子表面活性劑至少是選自聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物中的一種類型。
30.根據(jù)權(quán)利要求26到29中的任一個(gè)半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在涂覆的抗蝕劑圖形增厚材料之后對(duì)抗蝕劑圖形增厚材料進(jìn)行顯影。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于用去離子水進(jìn)行顯影。
全文摘要
抗蝕劑圖形增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和水溶性芳香化合物?？刮g劑圖形包括在下層抗蝕劑圖形上的上層，下層抗蝕劑圖形與上層的腐蝕率(/s)的比(下層抗蝕劑圖形/上層)為1.1或更高，或包括在下層抗蝕劑圖形上的含有芳香化合物的上層。形成抗蝕劑圖形的方法包括在形成下層抗蝕劑圖形之后在圖形的表面涂覆抗蝕劑圖形增厚材料。半導(dǎo)體器件包括由抗蝕劑圖形形成的圖形。半導(dǎo)體器件的制造方法包括在底層上形成下層抗蝕劑圖形之后，在圖形的表面涂覆抗蝕劑圖形增厚材料以增厚圖形，并通過采用圖形作為掩模進(jìn)行腐蝕以構(gòu)圖底層。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1421743SQ02124689
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者野崎耕司, 小澤美和, 並木崇久, 今純一, 矢野映 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社