[发明专利]用于形成半导体器件的精细图案的方法

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及形成具有超过光刻法极限的间距的半导体器件精细图案的方法。

背景技术

由于诸如计算机等信息媒体的普及，半导体器件技术已经取得快速地进展。半导体器件必须高速操作并且具有高的存储容量。因此，半导体器件的制造技术必须制造出具有改进的集成度、可靠度及数据读取特征的高容量存储器件。

为了提高器件的集成度，已经开发出用于形成精细图案的光刻技术。光刻技术包括使用诸如ArF(193nm)和VUV(157nm)的化学增幅型深紫外线(DUV)光源的曝光技术、以及将适合曝光光源的光阻材料显影的技术。

半导体器件的处理速度取决于图案的线宽。举例而言，当减小图案线宽时，便会增加处理速度，从而改进器件性能。因此，根据半导体器件的大小控制图案线宽的临界尺寸是很重要的。

作为对显影光阻剂材料的替代方法，这样一种方法已经用于目前的半导体器件制造工序中，该方法利用双重曝光和蚀刻工序来形成线宽减小的精细图案。

下面参照图1说明利用双重曝光工序形成半导体器件的精细图案的传统方法。

在半导体基板之上形成基层和硬掩模膜。执行第一光刻工序以形成第一光阻图案11，其中单元区域(cell region)上的线/距图案以桥状构造与周边区域上的电路图案连接。执行第二光刻工序以形成第二光阻图案13，其中如图1所示，单元区域上的线/距图案以桥状构造与周边区域上的电路图案连接。在单元区域中，第一光阻图案11与第二光阻图案13交错地布置。

然而，由于受到光刻装置的分辨率限制，控制单元区域＠中的覆盖均匀度并形成尺寸小于最小间距的图案是困难的。

发明内容

本发明的各种不同实施例旨在提供形成半导体器件的精细图案的方法。

根据本发明的一个实施例，用于形成半导体器件的精细图案的方法包括：在包括基层的半导体基板的单元区域上形成第一光阻图案。在第一光阻图案和半导体基板之上形成含硅聚合物层，以形成所得到的结构。将所得到的结构进行曝光和烘烤，以便于在第一光阻图案与含硅聚合物层之间的界面处形成交联层。将经曝光和烘烤所得到的结构进行显影，从而在第一光阻图案的侧壁上形成具有恒定厚度的交联层。蚀刻形成于第一光阻图案的顶部之上的交联层，直到第一光阻图案的顶部露出为止。除去露出的第一光阻图案，以在单元区域上形成包括交联层的精细图案。在半导体基板的外围区域而非单元区域上形成与精细图案连接的第二光阻图案。利用精细图案和第二光阻图案作为蚀刻掩模来使基层图案化，以形成基层图案。

在一个实施例中，用于形成半导体器件的精细图案的方法包括：在包括基层的半导体基板之上形成硬掩模膜。在硬掩模膜的单元区域上形成第一光阻图案。在第一光阻图案的侧壁上形成第一交联层。然后除去第一光阻图案，以形成包括第一交联层的第一精细图案。利用第一精细图案作为蚀刻掩模来使硬掩模膜图案化，以形成硬掩模膜图案。在单元区域中的硬掩模膜图案之间形成第二光阻图案。在第二光阻图案的侧壁上形成第二交联层。然后除去第二光阻图案，以形成包括第二交联层的第二精细图案。在半导体基板的外围区域上而非单元区域上形成与第二精细图案和硬掩模图案连接的第三光阻图案。利用硬掩模图案、第二精细图案和第三光阻图案作为蚀刻掩模来使基层图案化，以形成基层图案。

含硅聚合物含有环氧基作为可交联官能团。具体而言，通过曝光工序从第一光阻图案产生的酸渗透至含硅聚合物层内，并使环氧基的键合断裂。在烘烤工序中，含硅聚合物中的分离环氧基的端部与光阻材料的羟基交联。在后续显影工序中除去在交联层的形成过程中所未涉及的含硅聚合物，而在光阻图案上形成已与光阻图案交联的交联层。

附图说明

图1是示出形成半导体器件的精细图案的方法的平面图。

图2a至2g是示出根据本发明实施例的形成半导体器件精细图案的方法的截面图和平面图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

图2a至2g是示出根据本发明实施例的形成半导体器件精细图案的方法的示意图。

图2a至2d是示出图案一侧的平面图以及沿着图2a的线-截取的图案的另一视图。图2e和2f是示出从图2a的线-观察到的横截面的示意图。图2g是示出通过光刻工序获得的具有桥状构造的两个图案的平面图。

图2a示出形成于半导体基板21之上的基层23。基层23包括用于交错形成桥状图案的导电层。具体而言，基层23可以是由多晶硅或金属层所形成的字线、位线、金属线、或其组合。