專(zhuān)利名稱(chēng)：形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法，更具體地說(shuō)，涉及包括間隔物圖 案化工序在內(nèi)的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法。
背景技術(shù)：
最近，隨著半導(dǎo)體器件的集成度增加，芯片總面積與存儲(chǔ)容量的增加成比例地增 加，但是實(shí)際形成有存儲(chǔ)單元(cell，又稱(chēng)為晶胞)密集圖案的單元區(qū)域的面積減小了。為 了獲得存儲(chǔ)器件的期望容量，必須在有限的單元區(qū)域內(nèi)形成更多圖案。因此，圖案的臨界尺 寸逐漸減小并且圖案變得更加精細(xì)。為了形成具有上述精細(xì)臨界尺寸的圖案，需要開(kāi)發(fā)光 刻工序。在基板上涂覆光阻劑(photoresist，又稱(chēng)為光刻膠或光致抗蝕劑)，利用波長(zhǎng)為 例如365nm、248nm、193nm和153nm的光源并利用限定有精細(xì)圖案的曝光掩模對(duì)光阻劑執(zhí)行 曝光工序，然后執(zhí)行顯影工序，通過(guò)上述步驟而利用光刻工序來(lái)形成限定精細(xì)圖案的光阻 劑圖案。這種光刻工序的分辨率R由公式R = klX λ /NA來(lái)確定，其中“ λ ”是光源的波長(zhǎng)， “ΝΑ”是數(shù)值孔徑(numerical aperture)，并且“kl ”表示工序常數(shù)。因?yàn)楣ば虺?shù)具有物 理極限，所以難以以普通的方式減小工序常數(shù)的值。因此，必須開(kāi)發(fā)對(duì)短波長(zhǎng)光源具有高反 應(yīng)性的新光阻劑材料、以及使用短波長(zhǎng)的曝光裝置。這使得難以形成臨界尺寸等于或小于 短波長(zhǎng)的精細(xì)圖案。出于上述原因，開(kāi)發(fā)了一種雙重圖案化技術(shù)(double patterningtechnology)(在 下文中稱(chēng)為“DPT”)，該技術(shù)在不改變曝光裝置或曝光條件的情況下通過(guò)使用同一曝光掩模 執(zhí)行兩次曝光工序(雙重曝光)來(lái)形成精細(xì)圖案。此外，已經(jīng)開(kāi)發(fā)并研究出與DPT類(lèi)似但是 不需要雙重曝光工序也不需要雙重圖案化工序的間隔物圖案化技術(shù)(spacer patterning technology)(在下文中稱(chēng)為 “SPT”)。圖1是示出傳統(tǒng)DPT的示意圖。在圖1的左側(cè)示出正型DPT，并且在圖1的右側(cè)示 出負(fù)型DPT。首先參考圖1的左側(cè)，在半導(dǎo)體基板110上依次形成非晶碳層120、第二硬掩模層 130和第一硬掩模層140。在第一硬掩模層140上形成線距(line and space)型第一光阻 劑圖案152。在第一光阻劑圖案152中，線距的臨界尺寸比優(yōu)選地為1 3。接下來(lái)，使用第一光阻劑圖案152作為掩模來(lái)蝕刻第一硬掩模層140，從而形成線 距型第一硬掩模圖案142。利用光刻工序在第一硬掩模圖案142之間形成線距型第二光阻 劑圖案156。使用第一硬掩模圖案142和第二光阻劑圖案156作為掩模來(lái)蝕刻第二硬掩模 層130，從而形成第二硬掩模圖案132。此處，第二硬掩模圖案132形成為線距型圖案，該圖案的線距的臨界尺寸比是 1 1。這樣，可以在相同的曝光裝置和條件下得到如下的第二硬掩模圖案132，其中每個(gè)第 二硬掩模圖案132的臨界尺寸為第一光阻劑圖案152的臨界尺寸的一半。
在圖1的右側(cè)示出的負(fù)型DPT也可以具有與正型DPT相同的效果。除了第一光阻 劑圖案巧4和第二光阻劑圖案158中的線距的臨界尺寸比是3 1之外，負(fù)型DPT與正型 DPT完全相同，并且省略其詳細(xì)描述。圖2是示出傳統(tǒng)間隔物圖案化工序的示意圖。在圖2的左側(cè)示出正型間隔物圖案 化工序，并且在圖2的右側(cè)示出負(fù)型間隔物圖案化工序。首先參考圖2的左側(cè)，在半導(dǎo)體基板210上依次形成非晶碳層220、第二硬掩模層 230和第一硬掩模層M0。在第一硬掩模層240上形成線距型第一光阻劑圖案252。第一光 阻劑圖案252的線距的臨界尺寸比優(yōu)選地為1 3。接下來(lái)，使用第一光阻劑圖案252作為掩模來(lái)蝕刻第一硬掩模層M0，從而形成線 距型第一硬掩模圖案M2。在各個(gè)第一硬掩模圖案M2的側(cè)壁上形成寬度與第一硬掩模圖 案對(duì)2的寬度相同的間隔物沈2。然后移除第一硬掩模圖案M2。使用保留的間隔物沈2 作為掩模來(lái)蝕刻第二硬掩模層230，從而形成第二硬掩模圖案232。此處，第二硬掩模圖案232形成為線距型圖案，該圖案的線距的臨界尺寸比是 1 1。這樣，可以在相同的曝光裝置和條件下得到如下的第二硬掩模圖案232，其中，每個(gè) 第二硬掩模圖案232的臨界尺寸為第一光阻劑圖案252的臨界尺寸的一半。在圖2的右側(cè)示出的負(fù)型間隔物圖案化工序也可以具有與正型間隔物圖案化工 序相同的效果。負(fù)型間隔物圖案化工序與正型間隔物圖案化工序的不同之處在于，在形成 間隔物沈4以后，沉積電介質(zhì)中間層270，移除間隔物沈4，并且使用第一硬掩模圖案244和 電介質(zhì)中間層270作為掩模來(lái)蝕刻第二硬掩模層230。也就是說(shuō)，在正型間隔物圖案化工序 中，形成形狀與間隔物的形狀相同的最后圖案，而在負(fù)型間隔物圖案化工序中，形成形狀與 無(wú)間隔物的空間的形狀相同的最后圖案。這種間隔物圖案化工序的有利之處在于，因?yàn)榕cDPT相比不需要額外的掩模工 序，所以可以降低制造成本，因而可以顯著地減少在DPT的第二掩模步驟中產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)不 良問(wèn)題。因此，與DPT相比，對(duì)間隔物圖案化工序進(jìn)行的主動(dòng)研究更多。然而，為了進(jìn)一步 減少工序步驟的數(shù)目，仍然在對(duì)使用間隔物圖案化工序形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法 進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容
各個(gè)實(shí)施例旨在提供形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法，該方法能夠通過(guò)在負(fù)型 間隔物圖案化工序中僅利用兩個(gè)掩模工序完成圖案化工序來(lái)降低半導(dǎo)體器件的制造成本。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法包括在半導(dǎo) 體基板的單元區(qū)域中形成線型的犧牲膜圖案，并且同時(shí)在所述半導(dǎo)體基板的外圍區(qū)域中形 成墊圖案，在所述犧牲膜圖案和所述墊圖案的每一者的側(cè)壁上形成間隔物，在所述間隔物 的側(cè)壁上形成間隙填充層從而在所述單元區(qū)域中形成包括所述犧牲膜圖案和所述間隙填 充層在內(nèi)的線距型圖案，并且以規(guī)則的間距分開(kāi)所述單元區(qū)域的線距型圖案，并同時(shí)蝕刻 所述外圍區(qū)域的墊圖案從而在所述外圍區(qū)域中形成特定的圖案。如上所述，由于僅借助兩 個(gè)掩模工序來(lái)完成圖案化工序，所以可以降低半導(dǎo)體器件的制造成本。所述方法還包括在所述間隔物的側(cè)壁上形成所述間隙填充層后，移除所述間隔 物。這樣，可以形成具有1/2臨界尺寸的犧牲膜圖案。
所述方法還包括在以規(guī)則的間距分開(kāi)所述單元區(qū)域的線距型圖案并同時(shí)蝕刻所 述外圍區(qū)域的墊圖案之后，移除所述間隔物。這樣，優(yōu)選地省略在形成所述間隙填充層后移 除所述間隔物的工序。此處，所述方法優(yōu)選地還包括在所述間隔物的側(cè)壁上形成所述間隙 填充層后，僅移除所述間隔物的上表面。此外，在所述間隔物的側(cè)壁上形成所述間隙填充層的步驟包括在形成有所述間 隔物的半導(dǎo)體基板上沉積所述間隙填充層，并且移除所述間隙填充層的一部分，以便使所 述間隙填充層僅保留在所述間隔物的側(cè)壁上。此外，優(yōu)選地使用干式蝕刻法或濕式蝕刻法來(lái)執(zhí)行移除所述間隙填充層的一部分 的步驟。以規(guī)則的間距分開(kāi)所述單元區(qū)域的線距型圖案的步驟包括移除保留在所述犧牲 膜圖案的側(cè)壁上以及所述墊圖案的側(cè)壁上的所述間隙填充層，以移除間隙填充多晶硅殘留 物。所述方法優(yōu)選地還包括在形成所述犧牲膜圖案和所述墊圖案之前，在所述半導(dǎo) 體基板上沉積氧化物層。形成所述犧牲膜圖案和所述墊圖案的步驟包括以特定的深度蝕刻位于所述犧牲 膜圖案和所述墊圖案下方的所述氧化物層，從而使多晶硅的蝕刻選擇性符合所述氧化物層 的蝕刻選擇性。在所述間隔物的側(cè)壁上形成所述間隙填充層的步驟包括在所述間隔物上沉積用 于所述間隙填充層的材料，并且使用回蝕方法來(lái)移除用于所述間隙填充層的材料，從而使 所述間隙填充層保留在所述間隔物的側(cè)壁上。這樣，可以形成具有1/2臨界尺寸的多晶硅 圖案。此外，所述犧牲膜圖案優(yōu)選地包含多晶硅。所述方法還包括通過(guò)使用分開(kāi)的犧牲膜圖案和經(jīng)蝕刻的墊圖案作為掩模蝕刻所 述半導(dǎo)體基板來(lái)形成溝槽。所述方法還包括在所述氧化物層上沉積非晶碳層和氮氧化硅 層，從而可以將這些層用作硬掩模。所述方法優(yōu)選地還包括在所述半導(dǎo)體基板上沉積所述氧化物層之前，在所述半 導(dǎo)體基板上沉積墊氧化物層和墊氮化物層。此外，所述外圍區(qū)域優(yōu)選地包括核心區(qū)域，在所述核心區(qū)域中形成讀出放大器或 讀出放大器驅(qū)動(dòng)器。此外，在線距型的犧牲膜圖案中，線距的臨界尺寸比是1 3。這樣，利用SPT工序 減小了臨界尺寸。所述方法還包括在以規(guī)則的間距分開(kāi)所述犧牲膜圖案之前，在包括所述犧牲膜 圖案和所述墊圖案在內(nèi)的所述半導(dǎo)體基板上形成電介質(zhì)中間層，以便于使所述半導(dǎo)體基板 的表面拋光。所述方法還包括在所述電介質(zhì)中間層上形成抗反射層。此外，在位于所述單元區(qū)域的犧牲膜圖案的最外側(cè)的所述犧牲膜圖案和所述外圍 區(qū)域的所述墊圖案之間形成的間隔的臨界尺寸是所述犧牲膜圖案的臨界尺寸的大約3倍， 從而防止產(chǎn)生所述多晶硅殘留物。如上所述，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法在負(fù)型間 隔物圖案化工序中僅利用兩個(gè)掩模工序完成圖案化，從而提供降低半導(dǎo)體器件的制造成本 的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示出傳統(tǒng)DPT的示意圖；圖2是示出傳統(tǒng)間隔物圖案化工序的示意圖；圖3a至圖3f是示出根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法中的正型間 隔物圖案化工序的第一實(shí)施例的平面圖；圖如至圖4j是示出根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法中的負(fù)型間 隔物圖案化工序的第二實(shí)施例的剖視圖和平面圖；圖如至圖5d是示出根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法中的負(fù)型間 隔物圖案化工序的第三實(shí)施例的剖視圖和平面圖；以及圖6a至圖6e是示出根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法中的負(fù)型間 隔物圖案化工序的第四實(shí)施例的剖視圖和平面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的用于形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的實(shí)施例。下 面，描述如下工序作為一個(gè)實(shí)施例在形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法中使用淺溝槽隔 離(shallow trench isolation，STI)工序在半導(dǎo)體基板中形成溝槽，以便形成用于限定有 源區(qū)的隔離層。然而，應(yīng)該注意的是，本發(fā)明不限于如上所述限定有源區(qū)的實(shí)施例，而是可 以通過(guò)形成線距型圖案然后切割并分開(kāi)線距型圖案來(lái)形成隔離層。(1)實(shí)施例1-正型間隔物圖案化工序圖3a至圖3f是平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法 中的正型間隔物圖案化工序的第一實(shí)施例。首先參考圖3a，在半導(dǎo)體基板10上形成單元掩模52。單元掩模52在半導(dǎo)體基板 10的單元區(qū)域中形成為線距型。單元掩模52可以是由光阻劑材料制成的圖案或由例如氮 化物或非晶碳等材料制成的硬掩模圖案。此處，在半導(dǎo)體基板10上形成各種硬掩模層和犧 牲層(參考圖如)，但在圖3a中省略這些層以便于描述。如圖北所示，使用單元掩模52作為掩模來(lái)蝕刻底層(未示出)，從而形成形狀與 單元掩模52的形狀相同的犧牲膜圖案(未示出)。然后，移除單元掩模52。在半導(dǎo)體基板 10的包括犧牲膜圖案在內(nèi)的整個(gè)表面上沉積氧化物層(未示出)(例如，間隔物材料)。借 助回蝕法(etctiback)來(lái)移除該氧化物層，但是使間隔物氧化物層30保留在每個(gè)犧牲膜圖 案的側(cè)壁上。接下來(lái)，蝕刻并移除犧牲膜圖案。參考圖3c，在上側(cè)形成用于將線型間隔物氧化物層30分開(kāi)的切割掩模M。切割 掩模M可以由觸點(diǎn)孔掩模形成。與單元掩模52類(lèi)似，切割掩模M可以由光阻劑圖案或硬 掩模圖案形成。如圖3d所示，使用切割掩模M作為掩模來(lái)蝕刻間隔物氧化物層30，從而切割和分 開(kāi)間隔物氧化物層30。然后，移除切割掩模M。如圖!Be所示，在半導(dǎo)體基板10的外圍區(qū)域上形成用于在外圍區(qū)域中形成外圍圖 案的外圍掩模56。與單元掩模52和切割掩模M類(lèi)似，外圍掩模56可以由光阻劑圖案或硬 掩模圖案形成。參考圖3f，使用間隔物氧化物層30和外圍掩模56作為掩模來(lái)蝕刻半導(dǎo)體基板10，從而形成溝槽58。此處，在各種硬掩模層(未示出)形成于半導(dǎo)體基板10上的情況下， 在蝕刻硬掩模層時(shí)在半導(dǎo)體基板10中形成溝槽58。雖然省略了沉積和蝕刻各種材料的工序的描述，但是目前所描述的根據(jù)第一實(shí)施 例的正型間隔物圖案化工序包括多個(gè)工序。此外，三次執(zhí)行在制造成本中占相當(dāng)大部分的 光掩模工序(即，形成圖3a的單元掩模、形成圖3c的切割掩模、以及形成圖3e的外圍掩 模)。因此，在降低半導(dǎo)體器件的主要成本方面，現(xiàn)有方法已經(jīng)達(dá)到極限。此外，在正型圖案 化工序中，因?yàn)榕R界尺寸窄的每個(gè)間隔物氧化物層30變成后續(xù)的圖案，所以難以使用間隔 物形成外圍區(qū)域中的相對(duì)較寬的圖案。因此，為了使用正型圖案化工序來(lái)形成單元區(qū)域的 線距型圖案、以及外圍圖案，需要利用使用三種掩模的光掩模工序。(2)實(shí)施例2-負(fù)型間隔物圖案化工序1圖如至圖4j是剖視圖(a)和平面圖(b)，示出了根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的 精細(xì)圖案的方法中的負(fù)型間隔物圖案化工序的第二實(shí)施例。根據(jù)下述第二實(shí)施例，僅執(zhí)行 了兩次光掩模工序。因此，可以降低制造成本。首先參考圖4a，在半導(dǎo)體基板10上依次層疊墊氧化物層12和墊氮化物層14。 在墊氮化物層14上依次層疊氧化物層(或目標(biāo)層)16、多晶硅層20、非晶碳層22和氮 氧化硅層對(duì)。在上述層之中，氧化物層16可以由等離子體增強(qiáng)正硅酸四乙酯(plasma enhancedtetraethylorthosilicate,PETEOS)材料制成。此外，非晶碳層22和氮氧化硅層 24由用作硬掩模的材料制成。在氮氧化硅層M上形成光阻劑圖案沈。光阻劑圖案在單元區(qū)域中形成為線距 型，并且該光阻劑圖案在外圍區(qū)域中形成為墊型。在單元區(qū)域的光阻劑圖案中，線距的臨 界尺寸比是1 3。作為參考，說(shuō)明書(shū)所述的術(shù)語(yǔ)“外圍區(qū)域”是指包括形成有讀出放大器 (senseamplifier)和次字線驅(qū)動(dòng)器(Sub-Wordline Driver, SffD)的核心區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域。參考圖4b，使用光阻劑圖案沈作為掩模依次蝕刻氮氧化硅層M、非晶碳層22和 多晶硅層20。接下來(lái)，移除光阻劑圖案沈、氮氧化硅層M和非晶碳層22，從而形成多晶硅 圖案21。因?yàn)榉蔷紝?2、氮氧化硅層M和多晶硅層20具有彼此不同的蝕刻速率，所以 非晶碳層22和氮氧化硅層M可以用作用于蝕刻多晶硅層20的硬掩模。多晶硅圖案21也 稱(chēng)為“犧牲膜圖案”，這是因?yàn)樵搱D案在間隔物圖案化工序中起到犧牲膜的作用。犧牲膜圖 案21形成為寬度等于臨界尺寸，并且單元區(qū)域的犧牲膜圖案21的線距的寬度比為1 3。 此外，在蝕刻多晶硅層20時(shí)，可以將下面的氧化物層16的一部分蝕刻至特定厚度，以使多 晶硅的蝕刻選擇性與氧化物層的蝕刻選擇性相同，這將會(huì)在下文中進(jìn)行描述。接下來(lái)，參考圖如，在半導(dǎo)體基板的包括犧牲膜圖案21和氧化物層16在內(nèi)的整個(gè) 表面上沉積間隔物氧化物層30至特定厚度。此處，間隔物氧化物層30的寬度等于單元區(qū) 域的犧牲膜圖案21的寬度。因?yàn)闋奚D案21的寬度等于臨界尺寸，所以相鄰犧牲膜圖 案21之間的間隔(或間隙)寬度變成等于犧牲膜圖案21的寬度，即，與臨界尺寸一樣窄。 在該情況下，可以使用原子層沉積(Atomic LayerDeposition,ALD)工序來(lái)沉積間隔物氧化 物層30，以改善氧化物層的階梯覆蓋能力。如圖4d所示，在半導(dǎo)體基板的包括間隔物氧化物層30在內(nèi)的整個(gè)表面上沉積間 隙填充多晶硅層32。間隙填充多晶硅層32由與犧牲膜圖案21相同的多晶硅材料制成。如圖如所示，對(duì)間隙填充多晶硅層32實(shí)施回蝕工序，從而使間隙填充多晶硅層32 (在下文中稱(chēng)為“間隙填充層”)填充在相鄰間隔物氧化物層30之間的間隙中。間隙填充 層32形成為寬度與犧牲膜圖案21的寬度相同，犧牲膜圖案21的寬度與臨界尺寸一樣窄。 另一方面，在位于單元區(qū)域的外側(cè)的犧牲膜圖案21的側(cè)壁上并且在外圍區(qū)域的墊圖案21 的側(cè)壁上形成間隙填充多晶硅殘留物33，該殘留物需要隨后移除。除了回蝕方法之外，還 可以使用例如化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)法和濕式剝離(wet strip)法等各種方法來(lái)移除間隙填充層32。參考圖4f，移除犧牲膜圖案21與間隙填充層32之間的間隔物氧化物層30、以及 犧牲膜圖案21與間隙填充多晶硅殘留物33之間的間隔物氧化物層30。使用干式蝕刻工序 作為移除間隔物氧化物層30的工序，該干式蝕刻工序利用間隔物氧化物層30和多晶硅材 料21、32、33之間的蝕刻選擇性差異。雖然移除了位于犧牲膜圖案21和間隙填充層32之 間的間隔物氧化物層30以及位于犧牲膜圖案21和間隙填充多晶硅殘留物33之間的間隔 物氧化物層30，但是間隙填充層32下方的間隔物氧化物層30仍保留下來(lái)。參考圖4g，在半導(dǎo)體基板的包括犧牲膜圖案21在內(nèi)的整個(gè)表面上依次沉積電介 質(zhì)中間層40和抗反射層42。在抗反射層42上形成光阻劑圖案44。電介質(zhì)中間層40構(gòu)造 成使半導(dǎo)體基板的表面拋光并且可以由旋涂碳(Spin-On Carbon, S0C)層形成?？狗瓷鋵?42構(gòu)造成防止光在曝光工序中發(fā)生反射并且可以由包括硅在內(nèi)的材料形成。同時(shí)，光阻劑 圖案44用于切割和分開(kāi)單元區(qū)域中的線距型犧牲膜圖案21，并且如圖4g的(b)所示，光阻 劑圖案44具有觸點(diǎn)孔圖案。在外圍區(qū)域中，光阻劑圖案44用于蝕刻墊型多晶硅圖案21，并 用于將諸如將要形成在外圍區(qū)域中的讀出放大器等元件圖案化。此外，光阻劑圖案44還用 于蝕刻并移除形成在單元區(qū)域的外側(cè)和外圍區(qū)域中的間隙填充多晶硅殘留物33。參考圖4h，使用光阻劑圖案44作為掩模依次蝕刻抗反射層42、電介質(zhì)中間層40、 犧牲膜圖案21和間隙填充多晶硅殘留物33。隨后，將位于單元區(qū)域的線距型犧牲膜圖案 21和間隙填充層32切割成多個(gè)圖案，并且以特定方式將位于外圍區(qū)域的犧牲膜圖案21圖 案化。參考圖4i，使用犧牲膜圖案21和間隙填充層32作為掩模蝕刻氧化物層16，從而 形成氧化物層圖案(或目標(biāo)圖案)17。然后，移除犧牲膜圖案21和間隙填充層32。參考圖4j，使用氧化物層圖案17作為掩模依次蝕刻墊氮化物層14、墊氧化物層12 和半導(dǎo)體基板10，從而在半導(dǎo)體基板10中形成溝槽。雖然未示出，但是形成于半導(dǎo)體基板 10中的溝槽可以被氧化物層填充，從而形成將有源區(qū)分開(kāi)的各個(gè)隔離層。在目前所描述的第二實(shí)施例(即實(shí)施例幻的情況下，在利用負(fù)型間隔物圖案化工 序在半導(dǎo)體基板的單元區(qū)域和外圍區(qū)域中形成溝槽的步驟中僅使用兩個(gè)光掩模工序。更具 體地說(shuō)，僅僅在形成光阻劑圖案26(如圖如所示)的工序和形成光阻劑圖案44(如圖4g 所示)的工序中需要光掩模工序。這是因?yàn)椋鐖D如所示，當(dāng)在單元區(qū)域中形成光阻劑圖案沈時(shí)，同時(shí)形成外圍區(qū) 域中的光阻劑圖案26。另一個(gè)原因是可以借助將光阻劑圖案44作為掩模而容易地移除間 隙填充多晶硅殘留物33 (參考圖4e)。此外，在形成犧牲膜圖案21時(shí)，氧化物層16也被蝕 刻至特定厚度(參考圖4b)。因此，在切割犧牲膜圖案21時(shí)，蝕刻目標(biāo)等同于“多晶硅21+ 氧化物層16、30”并且可以借助一個(gè)蝕刻工序來(lái)切割。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的形成半 導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法可以降低半導(dǎo)體器件的制造成本。
(3)實(shí)施例3-負(fù)型間隔物圖案化工序2 (移除間隔物氧化物層的上部)圖如至圖5d是剖視圖和平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖 案的方法中的負(fù)型間隔物圖案化工序的第三實(shí)施例。根據(jù)下述第三實(shí)施例，可以在使用負(fù) 型間隔物圖案化工序時(shí)通過(guò)減少光掩模工序的兩個(gè)步驟來(lái)降低制造成本。圖如等同于圖4d。圖如之前的工序與參考圖如至圖4d所描述的工序相同。接 下來(lái)，如圖恥所示，在對(duì)間隙填充層32實(shí)施回蝕工序之后，對(duì)間隔物氧化物層30和間隙填 充層32進(jìn)一步執(zhí)行回蝕工序，直到多晶硅圖案21露出為止。如圖5c所示，在不移除保留的間隔物氧化物層30的情況下，形成電介質(zhì)中間層 40、抗反射層42和光阻劑圖案44。圖5c的光阻劑圖案44的形狀與圖4g的光阻劑圖案44 的形狀相同。因此，光阻劑圖案44切割并分開(kāi)單元區(qū)域中的線距型犧牲膜圖案21和間隙 填充層32，并蝕刻外圍區(qū)域中的墊型圖案21，從而將形成于外圍區(qū)域中的元件(例如讀出 放大器)圖案化。參考圖5d，使用例如&等離子體剝離方法來(lái)蝕刻和移除電介質(zhì)中間層40。移除 間隙填充層32和犧牲膜圖案21之間的間隔物氧化物層30。還移除間隙填充多晶硅殘留 物33和犧牲膜圖案21之間的間隔物氧化物層30。然后，使用犧牲膜圖案21和間隙填充層 32作為掩模將氧化物層16圖案化，從而如圖5d所示形成氧化物層圖案17。圖5d等同于 圖4i。后續(xù)工序與第二實(shí)施例的工序相同，并且省略其描述。在目前所描述的第三實(shí)施例中，省略了第二實(shí)施例中的如圖如和4f所示的移除 間隔物氧化物層30的工序，然后在蝕刻氧化物層16的工序中移除氧化物層間隔物30。這 樣，與第二實(shí)施例相比，可以簡(jiǎn)化工序，并且可以進(jìn)一步地降低制造成本。(4)實(shí)施例4-負(fù)型間隔物圖案化工序(控制單元區(qū)域和外圍區(qū)域之間的間隙)圖6a至圖6e是剖視圖和平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖 案的方法中的負(fù)型間隔物圖案化工序的第四實(shí)施例。下述第四實(shí)施例可以在使用負(fù)型間隔 物圖案化工序時(shí)，通過(guò)控制單元區(qū)域圖案和外圍區(qū)域圖案之間的間隙而不產(chǎn)生間隙填充多 晶硅殘留物33 (參考圖如)。除了單元區(qū)域的光阻劑圖案沈和外圍區(qū)域的光阻劑圖案沈之間的間隙被控制為 具有特定寬度之外，如圖6a所示的元件與如圖如所示的元件相同。更具體地說(shuō)，形成在位 于單元區(qū)域的最外側(cè)的線型光阻劑圖案26a與位于外圍區(qū)域的墊型光阻劑圖案26b之間的 間隔寬度是線型光阻劑圖案26a的寬度的大約三倍。光阻劑圖案的寬度與臨界尺寸一 樣窄。也就是說(shuō)，與第二實(shí)施例和第三實(shí)施例相比，單元區(qū)域的光阻劑圖案沈和外圍區(qū)域 的光阻劑圖案26之間的間隔縮小了。

接下來(lái)，在與如圖4b至圖4d所示相同的方法中，形成犧牲膜圖案21。然后，沉積 間隔物氧化物層30和間隙填充多晶硅層32，從而得到具有如圖6b所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。 也就是說(shuō)，不形成與第二實(shí)施例或第三實(shí)施例所示的寬度一樣寬的間隙填充多晶硅層32， 這是因?yàn)樵谖挥趩卧獏^(qū)域的最外側(cè)的線型犧牲層21和外圍區(qū)域中的墊圖案21之間的間隔 與單元區(qū)域中的犧牲層21和間隔物氧化物層30之間的間隔一樣窄。接下來(lái)，即使在執(zhí)行移除間隙填充多晶硅層32、以及間隔物氧化物層30的上表 面的工序之后，如圖6c所示，間隙填充多晶硅殘留物也不會(huì)保留在單元區(qū)域和外圍區(qū)域之 間。
參考圖6d，形成電介質(zhì)中間層40、抗反射層42和光阻劑圖案44。然后，使用光阻 劑圖案44作為掩模而將犧牲膜圖案21和間隙填充多晶硅層32分成多個(gè)部分。在這個(gè)步 驟中，在切割和分開(kāi)犧牲膜圖案21和間隙填充多晶硅層32時(shí)，不存在需要被移除的間隙填 充多晶硅殘留物。因此，與第二實(shí)施例和第三實(shí)施例相比，可以進(jìn)一步地簡(jiǎn)化工序。參考圖6e，以如圖5d所述方式相同的方式，使用犧牲膜圖案21和間隙填充層32 作為掩模將氧化物層16圖案化，從而形成氧化物層圖案17。同時(shí)，在第四實(shí)施例中，與第三實(shí)施例類(lèi)似，在最后的階段，即在將間隙填充多晶 硅層32和犧牲膜圖案21分成多個(gè)部分之后，移除間隔物氧化物層30。然而，與第二實(shí)施例 類(lèi)似，可以在稍早的狀態(tài)下，即在回蝕工序之后(參見(jiàn)圖4f)，完全移除間隔物氧化物層30 以形成間隙填充多晶硅圖案32。本發(fā)明的上述實(shí)施例是示例性的而非限制性的。各種替代及等同的方式都是可 行的。本發(fā)明并不限于本文所述的實(shí)施例。本發(fā)明也不限于任何特定類(lèi)型的半導(dǎo)體器件。 對(duì)本發(fā)明內(nèi)容所作的其它增加、刪減或修改是顯而易見(jiàn)的并且落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍 內(nèi)。本申請(qǐng)要求2009年11月26日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10-2009-0115125的優(yōu)先 權(quán)，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法，所述方法包括 在所述半導(dǎo)體基板上形成目標(biāo)層；在所述半導(dǎo)體基板的單元區(qū)域中的所述目標(biāo)層上形成第一犧牲膜圖案并且在所述半 導(dǎo)體基板的外圍區(qū)域中形成第二犧牲膜圖案；在所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁上形成間隔物；在相鄰間隔物之間形成間隙填充圖案；移除所述間隔物的位于所述第一犧牲膜圖案和所述間隙填充圖案之間的部分，并且移 除所述間隔物的位于所述第二犧牲膜圖案與所述間隙填充圖案之間的部分；以及使用所述第一犧牲膜圖案和所述間隙填充圖案作為蝕刻掩模將所述目標(biāo)層圖案化，以 形成目標(biāo)圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述第一犧牲膜圖案圖案化來(lái)形成第三犧牲膜圖案；以及 將所述第二犧牲膜圖案圖案化來(lái)形成第四犧牲膜圖案，其中，使用所述第三犧牲膜圖案、所述第四犧牲膜圖案和所述間隙填充圖案來(lái)將所述 單元區(qū)域和所述外圍區(qū)域中的目標(biāo)層圖案化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成所述第三犧牲膜圖案和所述第四犧牲膜圖案的步驟是同時(shí)執(zhí)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一犧牲膜圖案是線型圖案，所述第二犧牲膜圖案是墊型圖案， 所述第一犧牲膜圖案被圖案化而分成多個(gè)所述第三犧牲膜圖案，每個(gè)所述第三犧牲膜 圖案是線型圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案圖案化的步驟是同時(shí)執(zhí)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在將所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案同時(shí)圖案化之后，執(zhí)行移除所述間隔 物的一部分的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，形成所述間隔物的步驟包括 在所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案上形成間隔物層；以及移除所述間隔物層的設(shè)置在所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案的頂部上的 部分，同時(shí)保留所述間隔物層的設(shè)置在所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案的側(cè)壁 上的部分，以形成所述間隔物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述間隔物之間形成所述間隙填充圖案的步驟包括 在形成有所述間隔物的所述半導(dǎo)體基板上沉積間隙填充層；以及 將所述間隙填充層平坦化，以使所述間隙填充層保留在所述間隔物之間并且不保留在 所述間隔物上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，移除所述間隔物的一部分的步驟是利用干式蝕刻法或濕式蝕刻法來(lái)執(zhí)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案之間的所述間隔物的側(cè)壁上形成間隙 填充殘留物，在同時(shí)將所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案分別圖案化成所述第三犧牲膜 圖案和所述第四犧牲膜圖案時(shí)，移除所述間隙填充殘留物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 所述目標(biāo)層是氧化物層。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用具有孔圖案的掩模來(lái)將所述第一犧牲膜圖案圖案化，以形成所述第三犧牲膜圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述間隔物之間形成所述間隙填充圖案的步驟包括 在所述間隔物上沉積間隙填充層；以及使用回蝕方法將所述間隙填充層平坦化以形成位于所述間隔物之間的所述間隙填充 層，同時(shí)移除設(shè)置在所述間隔物上方的所述間隙填充層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一犧牲膜圖案和所述第二犧牲膜圖案分別包含多晶硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述目標(biāo)圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述半導(dǎo)體基板，以在所述半導(dǎo)體基板中形成溝槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一犧牲膜圖案是線距型圖案，并且線距的寬度比是1 3，所述第一犧牲膜圖案 的線寬與預(yù)定臨界尺寸大致相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述間隔物的線寬與所述第一犧牲膜圖案的線寬大致相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述間隙填充圖案的線寬與所述第一犧牲膜圖案的線寬大致相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，位于所述單元區(qū)域的外側(cè)的所述第一犧牲膜圖案與所述外圍區(qū)域中的所述第二犧牲 膜圖案之間的間隔寬度是所述第一犧牲膜圖案的線寬的大約3倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種形成半導(dǎo)體器件的精細(xì)圖案的方法，該方法包括在半導(dǎo)體基板的單元區(qū)域中形成線型犧牲膜圖案，并且同時(shí)在半導(dǎo)體基板的外圍區(qū)域中形成墊圖案，在犧牲膜圖案和墊圖案的每一者的側(cè)壁上形成間隔物，在間隔物的側(cè)壁上形成間隙填充層，從而在單元區(qū)域中形成包括犧牲膜圖案和間隙填充層在內(nèi)的線距型圖案，并且以規(guī)則的間距分開(kāi)單元區(qū)域的線距型圖案，并同時(shí)蝕刻外圍區(qū)域的墊圖案，從而在外圍區(qū)域中形成特定的圖案。
文檔編號(hào)H01L21/033GK102082081SQ20101010327
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者樸沙路漢, 李基領(lǐng) 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司