[发明专利]制作动态随机存取存储器的下层存储结的方法

说明书

本发明提供一种制作DRAM的下层存储结的方法，具体是一种避免因光学邻近效应而使图案发生变形的制作DRAM下层存储结的方法。

光刻(photolithography)是半导体工艺中最重要的一个步骤，它可将集成电路(integrated circuits)的布局(layout)图案顺利地转移到半导体晶片上。晶圆厂为了在半导体晶片上形成一设计好的集成电路，必须先制作一个光罩(掩模母版)并在光罩上形成一个设计好的图案，再借助显影工艺将光罩上的图案按一定比例转移(transfer)到该半导体晶片表面的光致抗蚀剂层上。

随着集成电路的复杂程度和集成度(integration)的不断提高，光照上的图案也被设计得越来越小。然而在进行图案转移时，由于曝光(exposure)工艺所能制作出的图案的临界尺寸(critical dimension，CD)会受限于曝光机(optical exposure tool)的分辨率极限，因此在对于这些高密度排列的光罩图案极限曝光工艺以形成光致抗蚀剂图案时，便非常容易产生光学邻近效应(optical proximity effect)，使形成于光致抗蚀剂层上的图案的转角处(corner)将会因为过曝(overexpose)或是欠曝(underexpose)而造成分辨率降低(resolution loss)，进而导致所设计图案的尺寸的缩小化，使得光罩上的图案与光致抗蚀剂层上的图案不一致或是发生转角圆化效应(corner roundingeffect)，最后造成光致抗蚀剂层上的图案与原始设计尺寸相去甚远。

参考图1至图3，图1至图3是现有光刻工艺的示意图。该光刻工艺用来在一个半导体晶片10上构图一动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory，DRAM)的电容下层存储结(storage node)的尺寸与位置。如图1所示，半导体晶片10包括有一个硅基板12，一个由硅氧化合物所构成的绝缘层13设置在硅基板12的表面，多个由掺杂多晶硅(dope poly silicon)所构成的接触结14(node contact)设置在绝缘层13中，一个用来形成该下层存储结的多晶硅或非晶硅层16设置在绝缘层13的表面上并覆盖在各接触结14上，以及一个光致抗蚀剂层18涂覆在整个半导体晶片10的表面。

其中，光致抗蚀剂层18可由一正型光致抗蚀剂(positive photo-resist)或负型(negative)光致抗蚀剂所构成。当光致抗蚀剂层18由一正型光致抗蚀剂形成时，在进行光化学变化(photo-chemical transformation)的曝光过程中，光束会穿过一光罩图案照射到半导体晶片10表面的光致抗蚀剂层18上，使未被该光束所照射的光致抗蚀剂层18在后续的显影与清洗工艺中能保留下来，使光致抗蚀剂层18上形成一个与光罩图案相同的硬掩模(hardmask)。反之，如果光致抗蚀剂层18由一负型光致抗蚀剂剂形成，则未被该光源所照射的光致抗蚀剂层18会在后续的显影和清洗工艺中被清除，形成与光罩图案互补(complementary)的硬掩模。在下述现有技术和本发明的实施例中，半导体晶片10表面的光致抗蚀剂层18均用一正型光致抗蚀剂为例来作说明。

如图2所示，现有技术在进行光刻工艺前，先根据一设计好的集成电路图案来制作一个光罩20，光罩20包括有一个透明的玻璃或石英基板22，以及多个以矩阵方式排列的不透明铬图案24设置在透明基板22的表面。完成光罩20的制作后，以光罩20对半导体晶片进行一曝光工艺，然后将曝光后的半导体晶片10放置在一显影液中，以进行一显影工艺。如图3所示，在显影工艺之后，半导体晶片10必须再进行数次的清洗工艺，以除去显影液与被溶解的正型光致抗蚀剂，而在半导体晶片10表面留下一组光致抗蚀剂图案26。如图4所示，随后进行一刻蚀工艺，以光致抗蚀剂图案26作为硬掩模垂直向下除去未被光致抗蚀剂图案26覆盖的非晶硅层16直到绝缘层13的表面，形成了动态随机存取存储器的电容的下层存储结30的轮廓。