导电结构的图案转移方法技术

一种导电结构的图案转移方法（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ　　ｍｅｔｈｏｄ），首先提供一个半导体衬底，在半导体衬底上形成一个导电层，在导电层上形成一个硬掩膜层（ｈａｒｄ　　ｍａｓｋ　　ｌａｙｅｒ），以及在硬掩膜层上形成一个光刻胶层。以各向同性刻蚀方式移除部分的光刻胶层以形成图案化的光刻胶层。以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀硬掩膜层以形成图案化的硬掩膜层。以图案化的硬掩膜层为另一掩膜，移除部分导电层以形成图案化的导电层。其中由于图案化的光刻胶层仅为刻蚀硬掩膜层时所用，因此可使用厚度较薄的光刻胶层，提高了使用光刻胶层时的分辨率，进而减少后续形成图案化导电层的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一种利用硬掩膜层来分担光刻胶层的图案转移方法。
技术介绍
光刻(Photolithography)是整个半导体工艺中，最举足轻重的步骤之一，通常一个工艺的难易程度，取决于所需经过的光刻次数，或是所需的掩膜数量。此外，整个半导体工业的元件集成度是否能继续往更小的线宽进行也取决于光刻工艺的发展是否顺利。光刻工艺的基本原理，是利用特定波长的入射光，将掩膜上具有的图案转移至半导体结构上的光刻胶，经过显影与刻蚀后，便可在半导体结构上得到所需的元件或结构。光刻胶的优劣，除了与光刻胶的感光能力相关外，好的光刻胶应该还具备良好的附着性、抗刻蚀性、及分辨率。基本上，这几点均与光刻胶是否能完整的进行图案转移有关，不良的附着性或是不佳的抗刻蚀性，都将使光刻胶底下的薄膜在进行选择性刻蚀时，发生图案转移的误差甚至失败。因此，光刻胶的好坏与工艺的成品率和精确度有着非常密切的关系。通常光刻胶的厚度越薄，其分辨率越好，但若从光刻胶的抗刻蚀性及防范杂质侵入的观点来看，其厚度应该要厚一些。举例来说，一般在进行多晶硅的图案转移时，需要较厚的光刻胶，来避免多晶硅刻蚀后光刻胶的过刻蚀(etch-out)，但如此一来，便降低了分辨率，不利于较小尺寸的半导体元件的形成与发展。
技术实现思路
鉴于上述，为了减少光刻胶所需的厚度，本专利技术的目的之一在于提供一种，利用一个硬掩膜层来分担光刻胶层的图案转移功能。其次，为了形成尺寸更小的导体元件，本专利技术的另一目的在于提供一种栅极的图案转移方法，先后利用光刻胶层及硬掩膜层，达到缩小元件尺寸的目的。为达到以上所述的目的，本专利技术提供一种(patterning method)，首先提供一个半导体衬底，在半导体衬底上形成一个导电层。在导电层上形成一个硬掩膜层(hard mask layer)，以及在硬掩膜层上形成一个光刻胶层。以各向同性刻蚀方式移除部分的光刻胶层以形成图案化的光刻胶层。以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀硬掩膜层以形成图案化的硬掩膜层。以图案化的硬掩膜层为另一掩膜，移除部分导电层以形成图案化的导电层。其中由于图案化的光刻胶层仅为刻蚀硬掩膜层时所用，因此可使用厚度较薄的光刻胶层，提高使用光刻胶层时的分辨率，进而减少后续形成的图案化导电层的尺寸。采用本方法能够有效降低光刻胶层的厚度，提高光刻胶层的分辨率，进而减少后续形成图案化导电层的尺寸。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1与图3为根据本专利技术所实施的一个半导体元件的剖面示意图。标号说明10半导体结构12导电层14硬掩膜层16光刻胶层具体实施方式根据上述，本专利技术提供一种栅极的图案转移方法，提供一个半导体衬底，在半导体衬底上形成一个多晶硅层。在多晶硅层上形成一个硬掩膜层。在硬掩膜层上形成一个光刻胶层。以各向同性刻蚀方式、移除部分的光刻胶层以暴露出部分硬掩膜层，再移除被暴露出的硬掩膜层以暴露出部分的多晶硅层。移除图案化的光刻胶层后，再移除被暴露出的多晶硅层以形成图案化的多晶硅层。最后移除图案化的硬掩膜层。图1与图3为根据本专利技术所实施的一个半导体元件的剖面示意图。参照图1，由一半导体结构10开始，在一个实施例中，半导体结构10包含若干图上未示、但已形成的一般半导体元件所需的结构，例如硅衬底、硅衬底中的N型或P型或两者皆具备的阱(well)、以及隔离元件如以区域氧化法形成的场氧区或浅沟槽隔离元件。另外，本专利技术也可应用于其它已具有第一层以上的结构中，因此，半导体结构10本身也可具有多层半导体元件结构，而不限于本实施例中所示。接着，利用一般常用适当的方式，在半导体结构10上形成导电层12。在本实施例中，导电层12为一多晶硅层，准备用于作为栅极之用，因此在半导体结构10与导电层12之间存在一个栅氧化层(图上未示)。要说明的是，本专利技术并不限于材质为多晶硅层的导电层12，并且不限作为栅极之用，只要是需经过光刻形成的半导体元件或结构都不脱离本专利技术范围。本专利技术的特征之一，如图2所示，在于在导电层12上依序覆盖一个层硬掩膜层14(hardmask layer)与一个光刻胶层16。在本实施例中，硬掩膜层14为一个氮氧化硅层(oxynitridelayer)，其厚度约为200埃。要说明的是，由于后续使用硬掩膜层14作为刻蚀导电层12的刻蚀掩膜，因此，只要是和导电层12具有良好的刻蚀选择比的材料，都可作为本专利技术所使用的硬掩膜层14，而不限于氮氧化硅层。之后，利用波长为248nm的光作为曝光光源，对光刻胶层16经过一般图案转移、曝光、各向同性回蚀(isotropic etch back)后，形成图案化的光刻胶层16。本专利技术的特征之一，在于光刻胶层16只用于作为硬掩膜层14的后续刻蚀之用，因此光刻胶层16的厚度不需过厚，较薄的光刻胶层16，可提供较佳的分辨率。之后，如图3所示，以图案化的光刻胶层16为一个刻蚀掩膜，移除部分的硬掩膜层14，也就是移除部分被图案化的光刻胶层16暴露出的硬掩膜层14，再将光刻胶层16移除以形成图案化的硬掩膜层14。之后，则以图案化的硬掩膜层14为刻蚀掩膜，也就是移除部分被图案化的硬掩膜层14暴露出的导电层12以形成图案化的导电层12。本专利技术的特征之一，在于以图案化的硬掩膜层14为导电层12的刻蚀掩膜，而非一般的以光刻胶层16为导电层12的刻蚀掩膜，如此可大大减少光刻胶层16的厚度，也可获得尺寸更小的图案化的导电层12；在本专利技术中，可形成100亚微米长度的栅极。本专利技术的目的之一，在于利用波长为248nm的光作为曝光光源，可较容易制作100亚微米长度的栅极。另外，本专利技术的特征之一，在于在形成图案化的导电层时，由于是以硬掩膜层为掩膜，因此在移除多余的导电层时，在清洗过程中不会如传统地有来自光刻胶层的高分子残留物形成。以上所述的实施例仅为了说明本专利技术的技术思想及特点，其目的在使本领域的普通技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本专利技术所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电结构的图案转移方法，包含：提供一个半导体衬底；在该半导体衬底上形成一个导电层；在该导电层上形成一个硬掩膜层；在该硬掩膜层上形成一个光刻胶层；以各向同性刻蚀方式移除部分的该光刻胶层以形成图案化的该光刻胶 层；以该图案化的光刻胶层为第一个掩膜，刻蚀该硬掩膜层以形成图案化的该硬掩膜层；及以该图案化的硬掩膜层为第二个掩膜，移除部分该导电层以形成图案化的该导电层。

【技术特征摘要】
1. 一种导电结构的图案转移方法，包含提供一个半导体衬底；在该半导体衬底上形成一个导电层；在该导电层上形成一个硬掩膜层；在该硬掩膜层上形成一个光刻胶层；以各向同性刻蚀方式移除部分的该光刻胶层以形成图案化的该光刻胶层；以该图案化的光刻胶层为第一个掩膜，刻蚀该硬掩膜层以形成图案化的该硬掩膜层；及以该图案化的硬掩膜层为第二个掩膜，移除部分该导电层以形成图案化的该导电层。2.根据权利要求1所述的导电结构的图案转移方法，其特征在于在形成图案化的该硬掩膜层后、移除部分该导电层之前，移除该图案化的光刻胶层。3.根据权利要求1所述的导电结构的图案转移方法，其特征在于在移除部分该导电层后移除该图案化的光刻胶层与硬掩膜层。4.根据权利要求1所述的导电结构的图案转移方法，其特征在于在介于该半导体衬底与该导电层之间形成一个绝缘层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平中，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]