TWI376745B - Patterning method - Google Patents

Description

1376745 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 光裝置之解析極限以下之_。 針㈣从中，形成曝 【先前技術】 或分置化料於製造製程中要求之配線寬 各種薄辭靖勤軸。 侧狀鮮將基底之 為了形成微細圖形，光抗蝕劑技術為重要，作是I 开=:要求達到光抗崎術之解ί極限 利文下：技術’例如，記載於專利文獻1。專 土本上係在基底膜上以解析極 矽膜(以下本測書中，化 犠牲膜之同時，留下側壁問卩3杜，眩2&切& / )立在除去上述 依照此技術，由於能使側壁間隔件之寬 [專利文獻]日本特開2000-173979號公報 【發明内容】 (發明欲解決之問題） 以使為作為形成側壁間隔件時之基體，並且需除去 Ρ在#j_隔件形成時受損傷或不容易 2間隔件或基底臈之狀態下容易除去。亦即，犧牲 某程度強度且容易除去之相反條件。 膜斤記載之犧牲膜，為氮化石夕膜或氧化石夕膜。此等 變得難以i易除ί，。若於高溫形成職f會變得制_刻變難 g 辟若為了此容易除去，而於低溫形成，則膜質變得胎 弱，會在側壁間隔件形成時缺損，或容易被働卜、質及付脆 之狀於提供—種卿化方法，使犧牲膜於具強度 形;能將具解析極限以下宽之基底膜上 (解決問題之方式） 列牛述課題本發明第1態樣之_化方法，包含下 y 土板上形成第1膜的步驟；於此薄膜 膜為不同讀㈣成且纟SiBN 、 、7二第 技術將犠牲麻工為时财齡朗步驟，錢光微影 上，形成*犧牲黯心^ ^驟，於經加工之犧牲膜之側壁 將經加林晴料構成之側隔件的步驟； ===㈣_; _瓣細靖，將^ 上形i第樣法，包含下列步驟：在基板 為不同材料構成薄膜上形成以與第1薄膜之材料 薄膜之材料以^同^料於第2薄膜上形成與該第2 所構成之犠咖構成鮮膜;於硬遮罩膜上形成SiBN 間隔之圖形的步驟 < 抑f用光微影技術將犧牲膜加工為具既定 膜及硬遮罩膜之材料之犧牲膜之侧壁上’形成與此犧牲 犠牲膜的步驟隔件的步驟;除去 (發明1ΐ果Γ 將第2薄膜予以加工的步驟。 態且容易除^ 種圖形化方法’使犧牲膜於具強度之狀 〃 滅將具解析極限以下寬之基底狀圖形以良 1376745 好再現性安定形成。 【實施方式】 (實施發明之最佳形態） 以下，參照添附圖式，將本發明實施形態具體説明。 (第1實施形態） 圖1至圖7係將本發明第i實施形態之圖形化方法 製造步驟顯示之剖面圖。 受

第1實施形態係將本發明圖形化方法之基本處理流程例示者‘ 首先，’如圖1所示’在半導體基板丨上形成薄膜2。於本說明 二t，半導體基板1不僅代表半導體例如矽基板，亦包含在半 ，基板内、辭導縣板上所形成之半導體元件或對應於積 之導電膜、形成有將此等予以絕緣之層間絕緣膜之構造尾 體:薄膜2叙後加JL為微細卿之膜，可域_，亦可為導 電膜。本例中舉一例而言，薄膜2係定為導電性多晶石夕。並次， ^，形成與此薄膜2以不同材料構成，由8咖所構獻 次，如圖2所示，在犠㈣3上塗布光抗_，^形成光 二,!膜。其次’以級影’將光抗侧膜加玉為具既定間隔之 二/，形4。本射，抗侧®形4具線汹_ine and sPace) ^線之間隔’定為可個在光微影之曝絲置之解析極限程 ί程ί如’本射，錢細形4沿平面方向之寬^，為解析極 一人，如圖3所示，將抗钱劑圖形4使用於|虫刻之遮罩，將 於&膜3予以敍刻，並將犠牲膜3加工為具既定間隔之圖形。由 =加工之犧牲膜3沿平面方向之寬Ws ’與抗 目等，因此，寬ws與解細_或細ί?。 犧牲膜3予以_時使用的侧劑，例如，犠牲摸3為s麵膜 .守，可利用熱磷酸(HotHJO4)。此外，也可使用含sc—丨(氨與雙氧 7 1376745 0/ί〇Τΐ^ ' FPM(flu〇ricperoxMemixture)^^ 又，於2使用緩衝之氯就酸(卿)_簡2)來蝕刻。 之犠牲膜3二4 犧牲膜3予以侧後’可將具線寬Ws Ws(或修整之）。“刻液進一步蝕刻，使犠牲膜3之線寬小於 與犠S Si3同膜3及薄膜2上’形成 葡仆祕⑽膜本例中’以膜5作為氧化石夕膜。 ^化賴H 使时询_(MLD，MoleeularLayer 2載:：專利：==(，===技術’記 號）’例如’將含有機奴來源氣體，與例如電聚、 =ϊί 區域之光(波長：約35Gnm以下)或熱等所活化(激發） H由,專軋物質’一面交替地供給，一面進行沉積。含有機 石夕，j源氣體之例子’例如：乙氧基魏氣體及絲械氣體。 ϋ基魏’例如：可利用TE0S(四乙氧基魏）。又，胺基魏 可利用例如.TDMAS(L:曱基胺基矽烧）、BTBAS^j 了丁基胺基矽烷）、BDMAS(雙-二甲基胺基矽烷）、BDEAS(雙_二乙 土胺基，烧)、DMAS(:甲基胺基矽烧)、DEAS(二乙基胺基矽烧）、 I^PAS(二丙基胺基矽烷）、BAS(丁基胺基砂烧）、DIpAs(二異丙基 胺基石夕燒）’及BEMAS(雙乙基曱基胺基矽烷）。又，氧自由基等氧 物質’、較佳為可將含氧之氣體予以電漿化得到。 尤其，使用MLD法之情形，由於可在分子層級進行膜厚控 制，因此，臨界尺寸(CD，Critical Dimension)控制亦變得容易，能 實現安定的製程。 八人，如圖5所示’將圖4所示構造體予以深|虫刻(etchback)， 在犧牲膜3之側壁上形成側壁間隔件5，。此深蝕刻為異向性蝕刻， 其一例為RIE法等。 去經之則壁間隔件5’及薄膜2用在遮罩，除 m2^l^ ^ m 沿平面方向之,為具既疋間隔之圖形。經加工之薄膜2 5"£wsmb#"^ 1 寬w=:細第圖:施形態’能夠形成具解析極限以下之 此種微細_ ’可_於如 =元線這些以高密度配置之積體導;？ 極化:法’可以適用在積體電路之製造製程中的閘 極形成步驟或位兀線形成步驟。 再者’依照第1實施形態，犠牲膜3係為含 1、4膜基底膜)2之微細圖形以良好再現性安定地形 成。本例中i以SiBN膜作為犠牲膜3之一例。 圖8顯示可作為犠牲膜3使用之膜之物性値。 如圖8所示，可作為犠牲膜3使用之膜，例如：MLD-SiN、 CVD-SiN(低溫成膜）、CVD_SiN(高溫成膜）、似私(熱氧化膜 及 SiBN。 ' 其中，S刪的成臈溫度(7哪)為55叱，相較於他⑽ 膜溫度=45〇C)或CVD-SiN(低溫成膜：成膜溫度=45〇。〇，能使膜 貝較強固’較MLD-SiN或CVD-SiN(低溫成膜），更能得到作為犠 牲膜3之足夠強度。 又，SiBN之相對於稀氟之蝕刻速率為2nm/min， 較MLD-SiN(蝕刻速率ynm/min)或CVD姻(低溫成膜:姓刻速率 1376745 =47nm/min)為慢。亦即，SiBN在對於稀氟酸之蝕刻耐性，勝於 MLD-SiN 或 CVD-SiN(低溫成膜）。 ' 再者，SiBN之對於熱磷酸(HotHaPO4)之钱刻速率超過 200nm/min，可匹敵於MLD-SiN或CVD-SiN(低溫成膜)對於熱磷 酸之餘刻速率。亦即，SiBN可使用熱磷酸而輕易除去。^ 若僅考慮強度，CVD-SiN(高溫成膜)或Th-Si02雖也適於作為 犠牲膜3，但是CVD_SiN(高溫成膜)或如圖8所示，'難以 被稀氟酸、熱磷酸触刻。亦即，CVD_SiN(高溫成膜)或Th si〇2於 強度之點雖足夠，但是在蝕刻容易性方面有難處。.於此點，siBN 相較於MLD-SiN或CVD-SiN(低溫成膜），強度足夠，且藉由使用 熱磷酸，相較於CVD_SiN(高溫成膜)4Th_Si〇2能輕易地^刻。 因此，藉由使犠牲膜3為含SiBN之膜，能得到具強度同時能 輕易除去，膜3。藉錢用此種犠牲膜3，能夠將具解析極限 以下寬之賊(基細)2之微細卿以良好再現性安定地形成。 ，者’第1實施雜巾，由於能形祕絲置之解析極限以 Ιΐΐ細=’故即使個乾式曝光裝置作為使用在光微影之曝 f置’亦4成可匹敵於浸液式曝光裝置之微細圖形， 也可使用浸液式曝光裝置。 ’ (苐2實施形態） 造步本發明第2實施形態之圖形化方法以各主要製 導體態係將本發明圖形化方法更理想地應用在 實際半 之餘半導體基板1上，形成作為第1薄膜 二薄膜二’為不同材料構 1376745 膜z罩二ν7τ: 其次，如圖10所示，於犧牲膜3上塗布光抗蝕#1， 著平面方向之_為解析極限。 犧牲膜=====之^刻

CiiL膜i沿著平面方向之寬Ws，與抗糊圖形= 為咖/例ί可時使用之侧劑，於犠牲膜3 ；4； 薄地沉積 裝置之解析極限以下之寬Wss。之膜5之尽度’成為曝光 ==ί優r來與第1實施咖樣= 、.·、加工之硬遮罩膜7沿平面方向之寬m，與側壁間隔件5，之寬 11 丄376745 或大致相等，因此，寬Wh可為解析極限以下。 如圖16所示，將例如側壁間隔件5,除去後，將經加工 加工之獅遮罩，將薄膜2加工為具既㈣隔之圖形。經 等戍大面方向之寬wt，與硬遮罩膜7之寬m成為相 寺次大致相等。因此，寬Wt可為解析極限以下。 含第施形態亦與第1實施形態同樣，由於犠牲膜3使用 3 ΒΝ之膜，能帶來與第丨實施形態同樣之優點。 並進2 2/施形態中，在薄膜2之下形成触刻阻撞膜6， Ζ%Τι II fa1 的薄止’因此，可帶來即使_ 了膜厚為厚 依昭第2實下料有献侧的伽。從此優點.， ;，但;Si 3膜2的圖形’例如，從平面觀察之面積雖 -。<1面積大。因此，能使電阻値減小，有利 像例如半導敎憶體之位元賴形的配線圖形。、·…/ 閘極ί多極絕緣膜作為第1薄膜’並使用成為 以卜日曰為第薄膜’可形成經微細化之閘極構造， 不限於此等實施形態，可進行各種變形。 兄月但本發明 例如’於第卜第2實施形態中，薄膜2為導電 =也可為導電性非晶碎或導電性料其他導 二旦 氧化石夕膜或氣氮化石夕(Si0N)膜等Si〇2系之絕緣膜再者也可為 又，依照第1實施形態之圖形化方法，藉 ，發展製造半導體裝置之方法。亦即，’ 她緣性材料形成之情形，實施將薄膜2她得到微 12 1376745 實施將於此侧中作為_之遮罩使用⑽ 土曰件5除去之y驟’則如圖17Α所示，在半導體基板^上 殘留微細圖形(以下，為求簡便，記載為絕緣膜丨。 施將絕緣膜102a間隙以料體例如石夕填埋之步驟，及將經 吏絕賴102a之頂面露出之步驟^ 17B所不，父替並列地形成絕緣膜1〇2a與與矽部u〇a。依 J域之+導體裝置。又’將絕緣膜1()2a之間隙以半導 亦可在半導體令添加既定雜質，進行傳導控 、道 又’依照第2實施形態之圖形化方法， 圖16)，與上述各步驟同樣地，可實 遮膜ϋ照 照第2實施形態之圖形化方財，成為爛對象及之 由經形成有微細圖形之硬遮軍膜7侧，可腺'，、錯 ^观’使薄膜2以氧化犧組成比而二膜氮= 第2 3开Λ己成薄膜2之絕緣性材料，藉由選擇依昭第1及 第===以體以 將薄膜2蝕刻而得到微細圖 $成之飾，實施 於此_中作_之鮮使=====，進行將 ⑹除去之步驟喟如圖似所^^牛^^或硬遮罩膜 便’記載為石夕膜聰)會殘留在半 板、上/以下’為求簡 膜_之間隙以氧化石夕、氧氮化石夕' 實施將石夕 步驟，及贿填奴概倾料桃秘===== 13 1376745 之情形，亦可事先㈣M導體气置。又，於以半導體形成膜2 傳導控制(傳導型及/或m 薄膜2中添加既定雜質以進行 2時，亦可使用既定Z又，於以CVD等形成薄膜 可不實施除去側隔件5，# / =料⑽。再者，亦 料，二=情|擇=不依構成薄膜2之材 圖形化方法其^ 選擇依照第1及第2實施形態之 们it二照η:3之實施形態的圖形化方法，舉—例而言， °曰跡^ ^半導體裝置之製造。圖19為所謂Fin型電場效電 ΓΓΓί二圖Φ:包含：薄膜逝，以半導體所形成‘第 持此圖形化方法所形成；絕緣層g〇x ’以爽 m 士欲叫每A /吨方式所形成；電極G，與絕緣層G0X相接。依昭 可化方法，由於可形成寬度較光微影可利用、 型it限尺寸更窄的薄膜102，因此，能將版 孓FET予以试細化，能提兩積體密度。 變幵/外’上述實施形態在不脫離本發明主旨之範圍，可為各種 本申請案係依據2007年6月7日提申之日本專利申嗜牵 2用00MM065 f虎主張優先權，蕭·151〇65 f虎之全部内容 1376745 【圖式簡單說明】 叫面_ Ϊ為本發明第1實施形態之圖形化方法各主要製造夕驟 剖面圖 ^2為本發明第i實施形態之圖形化方法各主要穿造少驊 剖面圖 圖3為本發明第丨實施形態之圖形化方法各主要造夕驟 圖。 、 圖4為本發明第丨實施形態之圖形化方法各主要造夕麟

圖5為本發明第丨實施形態之圖形化方法各主要製造少驊 剖面圖。 、 刊面^ 6為本發明第1實施形態之圖形化方法各主要製造少酈 剖面^ 7為本發明第1實施形態之圖形化方法各主要製造少驊 圖8顯示可作為犠牲膜使用之膜之物性値。 剖圖9為本發明第2實施形.態之圖形化方法各主要製造夕驟之 圖10為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造少驊之 剖面圖。 圖11·為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造少驊之 剖面圖。 圖12為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造夕驊I 剖面圖。 圖13為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造夕驟之 剖面圖。 圖14為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造少雜之 剖面圖。 圖I5為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造少雜之 15 1376745 剖面圖。 之 别面=6為本發明第2實施形態之圖形化方法各主要製造步驟 導』】實施形態之圖形化方法實施之半 導體?實施形態之圖形化方法實施之半 導體施形態之圖形化方法實施之半 導體實施形態之圖形化方法實施之半 體裝102 綠&半導 【主要元件符號說明】 G 電極 GOX 絕緣層 1 半導體基板 2 薄膜 3 犧牲膜 4 抗敍劑圖形 5 獏 5， 側壁間隔件 6 .蝕刻阻擋膜 7 硬遮罩膜 110a 矽部 110b 絕緣部 102 薄膜 102a 絕緣膜 1376745 102b 矽膜

Claims (1)

1376745 十、申請專利範圍： 1· 一種圖形化方法，包含下列步驟： 於基板上形成第1膜的步驟； 於此第1膜上形成由與該第j 構成之犠牲膜的步驟； 犋马不问之材料構成且由SiBN 使用光微影技術將該犧牲膜加1為 於該經加工之犠牲膜之側壁上，开 圖形的4; 為不同材料構成之側烟隔件的步驟;'成與_牲膜及該第1膜 將該經加工之犠牲膜除去的步驟； 利用該側壁間隔件作為遮罩哕 專利範圍第1項之圖形化方法其中、，驟。 導電膜與Si〇2系之絕緣膜其中之_。 ^第1 Μ為含矽之 3. 如申請專利範圍第丨項之圖形化方法，i 之犧牲膜，使用含顧之_液及含 s_構成 液其中之—除去之。 a 3⑽雙氧水之混合液的侧 4. 如申請專利範圍第i項之圖形化方法， 與該光微影_職狀#絲£之购極2 包含 5. —種圖形化方法，包含下列步驟·· 门权度的尺寸。 在基板上形成第1薄膜的步驟； 於該第1薄膜上形成以與該第i薄 之第2薄膜的步驟； 、之材枓為不同材料構成 於該第2薄膜上形成與該第2薄膜 硬遮罩膜的步驟； 材抖以不同材料構成之 於該硬遮罩膜上形成SiBN所構成之犧牲 驟；使用絲影技術將該犠牲膜加工為具既定間的步 於該經加工之犧牲膜之側壁上，形成與該 膜之材料為不同材料構成之側壁間隔件的步驟；、心硬遮罩 除去該犧牲膜的步驟； ’ 18 1^/6745 將°玄側壁間隔件用在遮罩，將該硬遮罩膜予以加工的步驟. $該硬遮軍膜用在遮罩’將該第2薄膜予以加工的步驟。， 碎薄膜化緣’ &，_2薄媒為含 該經加工之第2 該第1薄膜為麵 該經加工之第2 ^如申請專利範圍第5項之圖形化方法，其中 薄膜係用作為半導體記憶體之位元線。^ 8.如申請專利範圍第5項之圖形化方法，复 刻阻擋膜。 ^如申請專利範圍第5項之圖形化方法其 相係用作為閘電極，該第！薄媒传、…加 瓜如中請__ 5 _===絕緣膜。 犧牲膜，使科雜之侧液及含氨 ，、，6纟SiBN構成之 其中之-除去I 贼雙财之混合液_刻液 U.如申請專利範圍第5項之圖形化方 與該光微影技術使用之曝光裝置之解析/極阳同程^亥既定圖形包含 十一、圓式： 19