制造半导体器件的方法技术

技术编号:8683975 阅读:178 留言:0更新日期:2013-05-09 03:53
本发明专利技术涉及一种制造半导体器件的方法。本发明专利技术的方法通过在层间电介质层的在两个栅极线之间自然形成的凹部中填充双嵌段共聚物并且对该双嵌段共聚物进行自组装处理,形成了与有源区精确对准的小尺寸的接触孔,从而消除或减轻了有源区与接触孔未对准的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,特别地涉及一种利用双嵌段共聚物的自组装来实现对准的有源区接触孔的方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展,半导体器件的关键尺寸不断减小,如何获得尺寸更小的接触孔、如何使接触孔与有源区精确对准等问题逐渐成为人们关心的问题。在当前的半导体器件制造过程中,利用光致抗蚀剂的光刻和刻蚀形成用于有源区的接触孔。具体来说,在半导体衬底上形成了半导体器件的栅极和有源区之后,在其上沉积层间电介质层。利用化学机械抛光等方法使该层间电介质层平坦化。在平坦化后的层间电介质层上旋涂光致抗蚀剂,并进行曝光、显影等光刻操作,以使该光致抗蚀剂图形化。然后,利用图形化后的光致抗蚀剂作为掩模来刻蚀层间电介质层直到露出有源区,从而形成用于该有源区的接触孔。但是,随着半导体器件的关键尺寸不断减小,上述光刻操作已经达到了其对于未对准控制的极限。光刻的未对准问题对于有源区上的接触孔而言尤其关键。利用上述方法形成的接触孔与有源区之间往往出现位置上的偏移,很难真正对准。图1A-1C是分别示出了接触孔与有源区的不同的相对位置关系的示例性俯视图。图1D是与图1A对应的半导体器件的示例性截面图。图1A示出了接触孔103与有源区104在期望的对准情况下的相对位置,此时接触孔位于有源区的中央。参考与其对应的截面图,即图1D,附图标记101表示层间电介质层在两个栅极线105之间的凹部,附图标记102表示层间电介质层在两个栅极线105上方的顶峰部分。图1B示出了接触孔103相对有源区104在沿与栅极线105平行的方向上发生偏移的情况。在这种情况下,虽然接触孔103与有源区104之间存在偏移,但是由于接触孔103仍有部分与有源区104接触,并且接触孔103没有接触到其它部件区域,所以这种情况是可以接受的误差。图1C示出了接触孔103相对有源区104在沿与栅极线105垂直的方向上发生偏移的情况。如图1C所示,偏移的接触孔103将去除层间电介质层在栅极线105上方的一部分,从而会露出栅极线105,使得接触孔103将连接栅极线105与有源区104,这是绝对不能允许的。因此,希望能够避免这种未对准问题的发生。鉴于上述问题,期望提出一种来避免出现上述的接触孔与有源区未对准的问题,以便提高半导体器件的成品率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是在获得小尺寸的接触孔的同时减轻或消除如上所述的有源区与接触孔未对准的问题。根据本专利技术的第一方面,提出了一种,包括:在衬底上至少形成相邻的两条栅极线,以及在所述两条栅极线之间的衬底中形成一个有源区;在所述衬底上沉积层间电介质层,所述层间电介质层具有在所述两条栅极线之间的凹部;在所述层间电介质层上沉积硬掩模层;刻蚀所述硬掩模层,以在所述硬掩模层中形成开口,所述开口至少露出所述凹部的在所述有源区上方的部分;至少在通过所述开口露出的所述凹部的在所述有源区上方的部分中填充双嵌段共聚物,所述双嵌段共聚物包括第一单体和第二单体;对所述双嵌段共聚物进行自组装处理,从而在所述有源区上方形成第一单体的圆形图案,第二单体位于第一单体的周围;去除第一单体;以及利用第二单体和所述硬掩膜层作为掩模来刻蚀所述层间电介质层直到露出所述有源区,从而形成用于所述有源区的接触孔。优选地,上述方法还包括:在形成所述接触孔之后,用金属来填充所述接触孔。更优选地,所述金属包括铜。优选地,上述方法还包括:在填充所述接触孔之后,进行平坦化处理,以使得所述层间电介质层和所填充的金属的表面平坦。更优选地,利用化学机械抛光来进行所述平坦化处理。更优选地,上述方法还包括:在进行所述平坦化处理之后,沉积另一个层间电介质层,并且利用光刻和刻蚀来使所述另一个层间电介质层图形化,从而形成用于所述栅极线和共用接触件的接触孔。更优选地,上述方法还包括:在形成用于所述栅极线和共用接触件的接触孔之后,用金属来填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔,并且在填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔之后,进行平坦化处理,以使得所述另一个层间电介质层和填充在其中的金属的表面平坦。更优选地,用铜来填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔。更优选地,利用化学机械抛光来进行所述平坦化处理。优选地,利用干法刻蚀方法来刻蚀所述硬掩模层。优选地,所述硬掩模层包括硅氮化物、钛氮化物或者硼氮化物。优选地,通过旋转涂敷方法来填充双嵌段共聚物。优选地,所述双嵌段共聚物为聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物,所述第一单体为聚甲基丙烯酸甲酯,所述第二单体为聚苯乙烯。优选地,所述自组装处理为溶剂熏蒸或退火处理。优选地,利用等离子体刻蚀方法来去除第一单体。更优选地,在所述等离子体刻蚀方法中使用的气体包括02、Ar/02、Ar、CF4和CHF3/02。优选地,利用湿法刻蚀方法来去除第一单体。更优选地,使用乙酸来湿法刻蚀掉第一单体。优选地,通过调整所述双嵌段共聚物中第一单体与第二单体的质量比或者所述双嵌段共聚物的分子量来控制所述第一单体的圆形图案的直径。优选地,利用等离子体刻蚀方法来刻蚀所述层间电介质层。优选地,所述开口是其长度方向与所述栅极线的长度方向垂直的沟槽状开口。更优选地,填充双嵌段共聚物的步骤包括:通过旋转涂敷方法来形成双嵌段共聚物的膜;以及均匀地回刻所述双嵌段共聚物的膜,直到所述双嵌段共聚物仅仅被填充在通过所述开口露出的凹部中。更为优选地,上述方法还包括:在去除第一单体之前,涂敷光致抗蚀剂,并将所述光致抗蚀剂图形化以使其至少覆盖所述层间电介质层的没有被所述硬掩模层和所述双嵌段共聚物遮掩的部分。优选地,所述开口是如下的矩形开口,所述矩形开口在与所述栅极线的长度方向垂直的方向上不超出所述层间电介质层的所述凹部。更优选地,填充双嵌段共聚物的步骤包括:通过旋转涂敷方法来形成双嵌段共聚物的膜;以及均匀地回刻所述双嵌段共聚物的膜,直到所述双嵌段共聚物仅仅被填充在所述开口中。本专利技术的一个优点在于,利用双嵌段共聚物的自组装特性和层间电介质层在两个栅极线之间自然形成的凹部,保证了用于有源区的接触孔能够与有源区精确地对准,从而提高了半导体器件的成品率。此外,根据本专利技术的方法,可以获得很小尺寸的接触孔。本专利技术的另一个优点在于,根据本专利技术的利用双嵌段共聚物形成接触孔的工艺简单,并且能够与当前半导体制造工艺兼容,从而降低了半导体器件的制造成本。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述,本专利技术的其它特征及其优点将会变得更为清楚。附图说明参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本专利技术。为了清楚起见,图中各个层的相对厚度以及特定区域的相对尺寸并没有按比例绘制。在附图中:图1A-1C是分别示出了接触孔与有源区的不同的相对位置关系的示例性俯视图;图1D是与图1A对应的半导体器件的示例性截面图;图2简要地示出了根据本专利技术一个实施例的用于的流程图;图3A-图3F是根据图2所示的实施例的用于的一个示例的示例性截面图,图3G-图3L是分别与图3A-图3F对应的俯视图;图4A-图4E是根据图2所示的实施例的用于的另一个示例的示例性截面图,图4F-图4J是分别与图4A-图4E对应的俯视图;以及图5示例性地示出了形成与有源区接触的接触件之后的半导体器件的截面图。具体实施例方式双嵌段共聚物包含两种化学成分不同的聚合物嵌段。在对双嵌段共聚物结构进行一定处理本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法,包括:在衬底上至少形成相邻的两条栅极线,以及在所述两条栅极线之间的衬底中形成一个有源区;在所述衬底上沉积层间电介质层,所述层间电介质层具有在所述两条栅极线之间的凹部;在所述层间电介质层上沉积硬掩模层;刻蚀所述硬掩模层,以在所述硬掩模层中形成开口,所述开口至少露出所述凹部的在所述有源区上方的部分;至少在通过所述开口露出的所述凹部的在所述有源区上方的部分中填充双嵌段共聚物,所述双嵌段共聚物包括第一单体和第二单体;对所述双嵌段共聚物进行自组装处理,从而在所述有源区上方形成第一单体的圆形图案,第二单体位于第一单体的周围;去除第一单体;以及利用第二单体和所述硬掩膜层作为掩模来刻蚀所述层间电介质层直到露出所述有源区,从而形成用于所述有源区的接触孔。

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体器件的方法,包括: 在衬底上至少形成相邻的两条栅极线,以及在所述两条栅极线之间的衬底中形成一个有源区; 在所述衬底上沉积层间电介质层,所述层间电介质层具有在所述两条栅极线之间的凹部; 在所述层间电介质层上沉积硬掩模层; 刻蚀所述硬掩模层,以在所述硬掩模层中形成开口,所述开口至少露出所述凹部的在所述有源区上方的部分; 至少在通过所述开口露出的所述凹部的在所述有源区上方的部分中填充双嵌段共聚物,所述双嵌段共聚物包括第一单体和第二单体; 对所述双嵌段共聚物进行自组装处理,从而在所述有源区上方形成第一单体的圆形图案,第二单体位于第一单体的周围; 去除第一单体;以及 利用第二单体和所述硬掩膜层作为掩模来刻蚀所述层间电介质层直到露出所述有源区,从而形成用于所述有源区的接触孔。2.根据权利要求1所述的方法,还包括:在形成所述接触孔之后,用金属来填充所述接触孔。3.根据权利要求2所述的 方法,其中所述金属包括铜。4.根据权利要求2所述的方法,还包括:在填充所述接触孔之后,进行平坦化处理,以使得所述层间电介质层和所填充的金属的表面平坦。5.根据权利要求4所述的方法,其中利用化学机械抛光来进行所述平坦化处理。6.根据权利要求4所述的方法,还包括:在进行所述平坦化处理之后,沉积另一个层间电介质层,并且利用光刻和刻蚀来使所述另一个层间电介质层图形化,从而形成用于所述栅极线和共用接触件的接触孔。7.根据权利要求6所述的方法,还包括:在形成用于所述栅极线和共用接触件的接触孔之后,用金属来填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔,并且在填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔之后,进行平坦化处理,以使得所述另一个层间电介质层和填充在其中的金属的表面平坦。8.根据权利要求7所述的方法,其中用铜来填充用于所述栅极线和共用接触件的接触孔。9.根据权利要求7所述的方法,其中利用化学机械抛光来进行所述平坦化处理。10.根据权利要求1所述的方法,其中,利用干法刻蚀方法来刻蚀所述硬掩模层。11.根据权利要求1所述的方法,其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员:张海洋王冬江
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造北京有限公司
类型:发明
国别省市:

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