利用双重曝光技术在半导体器件中形成图案的方法技术

本发明专利技术公开一种用于在半导体器件中形成图案的方法，包括：利用线／距掩模在半导体基板之上执行用于多功能硬掩模层的双重曝光工序，以形成具有第一接触孔区域的多功能硬掩模层图案；对所述多功能硬掩模层图案执行阻剂流动工序，以形成具有带圆边的第二接触孔区域的多功能硬掩模层图案，所述第二接触孔区域的尺寸小于所述第一接触孔区域的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种存储器件。更具体而言，本专利技术涉及双重曝光 技术、以及一种利用该技术在半导体器件中形成图案的方法。
技术介绍
一般而言，例如动态随机存取存储器(DRAM)等半导体器件包括大量精细图案。这种图案通过光刻工序而形成。为了通过光刻工序形成图案，将光阻(PR)膜涂覆在将要图案化的目标层上。然后，执行传统的曝光工序以改变PR膜的特定部分的溶解度。接下来，执行显影工序以形成露出目标层的PR图案。也就是说，PR图案是通 过移除溶解度已改变的部分或是通过移除溶解度未改变的部分而形成的。之后，利用PR图案来蚀刻露出的目标层，然后再剥除PR图案以形成目标层图案。在光刻工序中，分辨率和聚焦深度(DOF)是两个重要的因素。分辨率(R)可以用如下等式(1)来表示。<formula>see original document page 5</formula>(1)其中kl是由PR膜的种类和厚度所决定的常数，X是光源的波 长，而NA则代表曝光设备的数值孔径。根据等式(1)，光源的波长(X)越短，并且曝光设备的NA 越大，形成于晶片上的图案就越精细。然而，所用的光源波长(λ)和曝光设备的NA还无法跟上目前半导体器件集成度的快速发展。因 此，已经采用各种方法来应用分辨率提高技术(RET)以改善分辨率 和DOF。举例而言，RET技术包括相移掩模(PSM)、离轴照明(OAI)、 光学邻近校正(OPC)等技术。此外，称为双重曝光技术(DET)的 技术能够在晶片上形成精细图案。DET中的关键尺寸(CD)的一致 性取决于第一曝光掩模和第二曝光掩模的总体重叠准确度。随着半导体器件设计规则的縮小，由于曝光装置及光阻材料的 限制，要形成精细接触孔变得更加困难。阻剂流动工序可能是克服此 种困难的替代解决方案。阻剂流动工序是一种用于形成超过曝光装置 的分辨率极限的接触孔的技术。阻剂流动工序包括首先，通过光刻 工序利用聚合物光阻来图案化第一接触孔，然后，将该光阻再次加热 到超过玻璃化转变温度Tg的温度并且进行热流动，以形成小于第一 接触孔的第二接触孔。在采用双重曝光技术在半导体器件中形成图案的方法中，工序 裕量较差。此外，可能会由于掩模误差因子(MEF)而发生器件失 效。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种用于在半导体器件中形成图案的改进 的方法。根据本专利技术的一个实施例，所述用于在半导体器件中形成图 案的改进的方法利用双重曝光技术以及阻剂流动方法。根据本专利技术的实施例， 一种用于在半导体器件中形成图案的方 法包括在半导体基板之上形成绝缘膜；在所述绝缘膜之上形成多功 能硬掩模层；在所述多功能硬掩模层之上形成第一硬掩模层以及第二 硬掩模层；选择性地蚀刻所述第二硬掩模层以形成第二硬掩模层图 案；利用掩模蚀刻所述第一硬掩模层以形成第一硬掩模层图案，所述 掩模在平面上与所述第二硬掩模层图案交叉；移除所述第二硬掩模层 图案；利用所述第一硬掩模层图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述多功能硬 掩模层，以形成多功能硬掩模层图案；移除所述第一硬掩模层图案； 在所述多功能硬掩模层图案之上执行阻剂流动工序，由此形成接触孔 图案；以及利用所述接触孔图案作为蚀刻掩模来图案化所述半导体基 板，以形成接触孔。根据另一实施例，本专利技术提供一种半导体器件，其具有根据上 述图案形成方法所形成的接触孔。附图说明图1示出曝光掩模的布局；图2和图3示出利用双重曝光技术的曝光掩模的布局；图4a至4f示出根据本专利技术实施例的一种用于在半导体器件中形成图案的方法；以及图5a至5h示出根据本专利技术另一实施例的一种用于在半导体器件中形成图案的方法。具体实施例方式本专利技术涉及一种改进的曝光方法。该改进的曝光方法包括利 用线/距掩模在半导体基板之上执行用于多功能硬掩模层的双重曝光 工序，以形成具有第一接触孔区域的多功能硬掩模层图案。多功能硬 掩模层图案利用阻剂流动工序而形成，以形成具有带圆边的第二接触 孔区域的多功能硬掩模层图案，其中第二接触孔区域的尺寸小于第一 接触孔区域的尺寸。图1示出曝光掩模100的布局。曝光掩模100包括电容器区域 102以及存储节点接触插塞区域104。电容器区域102被穿孔。存储 节点接触插塞区域104和电容器区域102的一部分重叠，以形成电连 接。随着半导体器件的尺寸縮小，用于电容器区域102的孔图案必须 小于传统曝光装置所能提供的孔图案。于是，双重曝光技术得到应用。图2和图3示出利用双重曝光技术的曝光掩模的布局。参照图2， 限定电容器区域202的接触孔图案可以划分成为两个部分202a、 202b，以形成双节距(doublepitch)。于是，可以容易地形成小的接触 孔图案。参照图3，限定电容器区域302的接触孔图案通过一种双重 曝光技术而形成，该双重曝光技术利用两个在平面上彼此交叉的线/ 距类型的布局。于是，根据本专利技术一个实施例的一种用于在半导体器 件中形成图案的方法可以增加工序裕量。此外，与利用双重曝光技术 在半导体器件中形成图案的方法相比，在形成下方的电极时，对于相邻的存储节点接触区域上的影响可以最小化。图4a至4f示出根据本专利技术实施例的一种用于在半导体器件中形 成图案的方法。图4a(i)至4f(i)是沿着图3的线I-I'所截取的横截面图，而图4a(ii)至4f(ii)是俯视图。在半导体基板410之上形成用于形成图 3所示的电容器区域302的绝缘膜420，半导体基板410具有一种特 定的下部结构，例如器件隔离结构(未显示)、栅极结构(未显示)、位 线(未显示)、以及位线接触插塞(未显示)等。在绝缘膜420之上形成 多功能硬掩模层430、第一硬掩模层440以及第二硬掩模层450。根据本专利技术的一个实施例，绝缘膜420由氧化膜所形成。此外， 多功能硬掩模层430由诸如光阻膜或抗反射涂覆膜等聚合物材料所 形成，以便用于后续的阻剂流动工序。在本专利技术的另一实施例中，多 功能硬掩模层430是内含大量硅的化合物，但并不限于这种化合物。 此外，多功能硬掩模层430可以利用下列韩国专利申请中所公开的化 合物来形成，这些专利申请包括2006年1月2日提交的海力士半 导体有限公司的韩国申请No.10-2006-0000115、 2006年12月30日 提交的海力士半导体有限公司的韩国申请No.10-2005-0135357、 2005 年12月30日提交的海力士半导体有限公司的韩国申请 No.10-2005-0135270、 2005年6月30日提交的海力士半导体有限公 司的韩国申请No.10-2005-0058205、 2005年6月30日提交的海力士 半导体有限公司的韩国申请No.10-2005-0058198、以及2005年6月 30日提交的海力士半导体有限公司的韩国申请No.10-2005-0058193， 这些韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。根据本专利技术的另一实施例，第一硬掩模层440以及第二硬掩模 层450由多晶硅膜或氮氧化硅(SiON)膜所形成，以便用作双重图案化 工序的硬掩模。此外，第一硬掩模层440以及第二硬掩模层450可以 由蚀刻选择性具有特定差异的不同材料所形成，使得第一硬掩模层 440以及第二硬掩模层450不会同时经受蚀刻。可选的是，在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在半导体器件中形成图案的方法，所述方法包括：在半导体基板之上形成绝缘膜；在所述绝缘膜之上形成多功能硬掩模层；在所述多功能硬掩模层之上形成第一硬掩模层以及第二硬掩模层；选择性地蚀刻所述第二硬掩模层以形成第二硬掩 模层图案；利用掩模以及所述第二硬掩模层图案来蚀刻所述第一硬掩模层，以形成第一硬掩模层图案，所述掩模在平面上与所述第二硬掩模层图案交叉；移除所述第二硬掩模层图案；利用所述第一硬掩模层图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述多功能硬掩 模层，以形成多功能硬掩模层图案；移除所述第一硬掩模层图案；在所述多功能硬掩模层图案之上执行阻剂流动工序，由此形成接触孔图案；以及利用所述接触孔图案作为蚀刻掩模来图案化所述半导体基板，以形成接触孔。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-22 10-2006-01325981. 一种用于在半导体器件中形成图案的方法，所述方法包括在半导体基板之上形成绝缘膜；在所述绝缘膜之上形成多功能硬掩模层；在所述多功能硬掩模层之上形成第一硬掩模层以及第二硬掩模层；选择性地蚀刻所述第二硬掩模层以形成第二硬掩模层图案；利用掩模以及所述第二硬掩模层图案来蚀刻所述第一硬掩模层，以形成第一硬掩模层图案，所述掩模在平面上与所述第二硬掩模层图案交叉；移除所述第二硬掩模层图案；利用所述第一硬掩模层图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述多功能硬掩模层，以形成多功能硬掩模层图案；移除所述第一硬掩模层图案；在所述多功能硬掩模层图案之上执行阻剂流动工序，由此形成接触孔图案；以及利用所述接触孔图案作为蚀刻掩模来图案化所述半导体基板，以形成接触孔。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地蚀刻所述第二硬掩模层以形成所述第二硬掩模层图案 的步骤包括在所述第二硬掩模层之上形成光阻膜；利用线/距掩模将所述光阻膜曝光并显影，以形成光阻图案；以及利用所述光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述第二硬掩模 层，以形成所述第二硬掩模层图案。3. 根据权利要求2所述的方法，其中， 所述线/距掩模是部分弯曲的。4. 根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金瑞玟，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]