專利名稱：在襯底上制造半導(dǎo)體部件的方法和包括半導(dǎo)體部件的襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于根據(jù)權(quán)利要求I的前序的在襯底上制造半導(dǎo)體部件的方法，并且涉及包括半導(dǎo)體部件的襯底。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體制造中，已公知借助于光刻工藝在晶片表面上制造結(jié)構(gòu)。舉例來說，借助于光刻步進(jìn)器或者掃描器將結(jié)構(gòu)投射到光敏層上。借助于基于如氧化硅或者氧氮化硅的介質(zhì)的表面上的多晶硅層的構(gòu)圖的光刻工藝，沿著其它結(jié)構(gòu)規(guī)則地制造 如集成電路的晶體管柵極的柵極區(qū)域。線條結(jié)構(gòu)的最小可獲得尺寸和等價地在相鄰的線條結(jié)構(gòu)之間的最小可獲得距離受光刻系統(tǒng)的限制。一個限制因素是，例如在將被構(gòu)圖的襯底的表面上投射結(jié)構(gòu)期間的光源的光照的主要波長。另外，機(jī)械容差和光路的孔徑都是限制因素。對于已有光刻系統(tǒng)，可獲得的最小特征尺寸是表示為臨界尺寸的固定參數(shù)。臨界間隙尺寸通常約為臨界線條尺寸的量級。通常根據(jù)這些參數(shù)確切地規(guī)定半導(dǎo)體工藝，例如200nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)或者90nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)。向具有更小臨界尺寸的技術(shù)的過渡非常昂貴，究其原因是在已有技術(shù)中獲得最小可能尺寸的嘗試。對于例如晶體管的性能，獲得盡可能小的柵極溝道長度是有利的。具有更小的柵極溝道長度，有可能減少必要的電源電壓，作為其結(jié)果，功率消耗降低。另外，有可能提高時鐘速率。然而，在獲得更小結(jié)構(gòu)的嘗試中，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)之間的距離增加的缺點(diǎn)，即，結(jié)構(gòu)之間的間隙寬度增加。在特定應(yīng)用中，對于距離的明確期望是柵極之間的距離盡可能的小，例如，在CCD (電荷耦合器件)的情況中。為了達(dá)到此目的，公開的現(xiàn)有技術(shù)使用了一種技術(shù)，該技術(shù)使用了雙柵極構(gòu)圖工藝。兩個柵極結(jié)構(gòu)的疊加可以在柵極之間形成最小距離。然而，在此工藝中，因?yàn)樵趦蓚€多晶硅層之間制造氧化物隔離物要求高溫氧化工藝，這對標(biāo)準(zhǔn)晶體管的性能有不利影響。另外，可以使用能夠?qū)崿F(xiàn)更小結(jié)構(gòu)的改善的光刻工藝。但是，這需要明顯的附加成本支出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明基于改善用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光刻工藝的目的，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有用于與臨界尺寸的大小相關(guān)的用于間隙和線條的預(yù)定臨界尺寸。借助于權(quán)利要求I和10的特征實(shí)現(xiàn)此目的。在從屬權(quán)利要求中詳細(xì)說明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有利發(fā)展。本發(fā)明基于一種包括光刻構(gòu)圖步驟的用于在襯底上制造半導(dǎo)體部件的方法，在該方法中，在襯底上，施加要構(gòu)圖的第一層并且施加作為要構(gòu)圖的第一層的掩模層的第二層。所述要構(gòu)圖的第一層是例如能夠在后面用于制造晶體管柵極的所述方法中使用的多晶硅層。所述襯底是例如以公知的方式制備的硅晶片，例如包含摻雜區(qū)域、蝕刻結(jié)構(gòu)和用絕緣體填充的間隙。另外，在施加多晶硅之前，可以施加用作例如晶體管介質(zhì)的另外的絕緣層。第二層可以是例如氧化物層，例如由氧化硅或者氧氮化硅構(gòu)成。實(shí)際上，本發(fā)明的重點(diǎn)屬于隨后施加用作第二層的掩模的第三層并且其中對所述第二層依次進(jìn)行至少兩個光刻構(gòu)圖工藝，其中在一個構(gòu)圖工藝期間，在制造由用于為在第三層處的構(gòu)圖工藝提供掩模層的光敏層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之后，在第三層的構(gòu)圖邊緣處制備正傾角，作為結(jié)果，給定第三層的厚度h,保持開放(remaining free)的結(jié)構(gòu)的尺寸減小D=2 *h/tana的值，以及其中，在另一個構(gòu)圖工藝期間，在制造由用于為在第三層處的構(gòu)圖工藝提供掩模層的光敏層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之后，在第三層的圖形邊緣處形成負(fù)傾角β，其中給定第三層的厚度h,剩余結(jié)構(gòu)的尺寸減小W=2 * h/tan β的值減小，以及其中基于被分別構(gòu)圖的第三層構(gòu)圖第二層?！ぴ诖藰?gòu)圖操作期間，可以想到，在第一構(gòu)圖工藝之后，在其被構(gòu)圖并且用作構(gòu)圖第二層的掩模之后，第三層被完全除去，并且施加新的第三層，并在另外的第二構(gòu)圖工藝中重新構(gòu)圖該新的第三層。在此情況下，首先制造具有正傾角的結(jié)構(gòu)還是負(fù)傾角的結(jié)構(gòu)可以完全不重要。作為此過程的結(jié)果，作為在第三層處的結(jié)構(gòu)的放大和尺寸減小的結(jié)果，有可能在襯底上制造小于通常在掩模步驟中獲得的最小臨界尺寸的第二層中的結(jié)構(gòu)的間隙寬度和/或線條寬度。另外優(yōu)選，在第一構(gòu)圖工藝之后，在第二構(gòu)圖工藝之前，除去用于提供掩模的光敏層。如果合適，不僅用于為第三層提供掩模的光敏層而且所述第三層也被完全除去并且重新提供這兩層，即，第三層以及光敏構(gòu)圖層。在本發(fā)明的另外的優(yōu)選配置中，優(yōu)選在第三層的構(gòu)圖之后，通過第三層作為掩模進(jìn)行第二層的構(gòu)圖，以由此產(chǎn)生用于所述第一層的掩模?？梢韵氲?，為了執(zhí)行此構(gòu)圖工藝，在每次構(gòu)圖第三層之后進(jìn)行該構(gòu)圖工藝，或者保留第三層直到最小間隙和最小線條已制造，然后在一個步驟中進(jìn)行第二層的構(gòu)圖。舉例來說，可以施加聚合物層作為第三層。優(yōu)選地，使用具有抗反射涂層性能的層，例如BARC層(底抗反射涂層)。此方法用作優(yōu)選用于制造包括半導(dǎo)體部件的襯底的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體部件包括具有基本上與為制備所述結(jié)構(gòu)使用的光刻掩模的特征尺寸對應(yīng)的用于線條和間隙的特征尺寸，其中在相同襯底上還實(shí)現(xiàn)了用于所使用的掩模的線條和間隙的、顯著小于所述光刻掩模的最小特征尺寸的特征尺寸。具體地，實(shí)現(xiàn)了包括半導(dǎo)體部件的襯底，其中提供了具有低于所使用的光刻掩模的最小特征尺寸的溝道長度的晶體管結(jié)構(gòu)，并且其中在襯底的相同平面中存在距離低于用于制造該結(jié)構(gòu)的光刻掩模提供的最小距離的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。


在附圖中
圖I到12使用截面示意圖示出了根據(jù)用于在襯底上制造具有小于臨界尺寸的特征尺寸的半導(dǎo)體部件的本發(fā)明的方法的順序，以及圖13到24同樣使用截面示意圖示出了根據(jù)用于在襯底上制造具有小于臨界尺寸的特征尺寸的半導(dǎo)體部件的本發(fā)明的另一種方法的順序。
具體實(shí)施例方式起始點(diǎn)是例如由具有用作例如有源區(qū)的摻雜區(qū)域101、蝕刻結(jié)構(gòu)102的由硅構(gòu)成的晶片100，其中以例如STI (淺溝槽隔離)或者LOCOS (硅的選擇氧化)的工藝，用絕緣材料填充蝕刻的結(jié)構(gòu)之間的間隔。向晶片100施加用于晶體管結(jié)構(gòu)的介質(zhì)的介質(zhì)103。最終，在該絕緣層之后，為例如隨后用于制造晶體管的柵極的例如具有200nm的厚度的由多晶硅構(gòu)成的層。多晶娃層具有參考標(biāo)號200 (參見圖I)?！?br> 然后，向?qū)?00施加絕緣層，具體地為氧化硅層300。該層應(yīng)具有不同于下伏(underlying)層200的化學(xué)特性的化學(xué)特性并且具有例如50nm的厚度。因此，該層，在其構(gòu)圖之后，可以用作掩模用于構(gòu)圖下伏層。在其上施加疊層400，該疊層可以由不同的層構(gòu)成，例如抗反射涂層401和光致抗蝕劑層402 (參見圖2)。為了獲得用于下伏層401的第一掩模，構(gòu)圖光致抗蝕劑層。在該情況下，旨在在光致抗蝕劑層中僅制造或者實(shí)現(xiàn)具有小于鄰接尺寸的間隙寬度的結(jié)構(gòu)。毫無疑問，此掩模步驟還可以用于制造大于最小結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。另外，可以在此掩模步驟中出現(xiàn)具有關(guān)于其臨界尺寸的最小線條尺寸的結(jié)構(gòu)。原則上，在光刻工藝期間遵從最小特征尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。作為最小可能特征尺寸的區(qū)域中的光刻工藝基礎(chǔ)上的隨后構(gòu)圖步驟的結(jié)果出現(xiàn)了小于最小特征尺寸的特征尺寸。最后保留具有開口 403的構(gòu)圖的光致抗蝕劑層402 (參見圖3)。然后使用此構(gòu)圖的光致抗蝕劑層構(gòu)圖層401。有利地以在結(jié)構(gòu)的邊緣處的層401中出現(xiàn)正傾角(positiveramp angle)的方式進(jìn)行優(yōu)選蝕刻步驟。這在層401中制造開口 420,其基本具有恒定的偏移D=2 /tan ct ,其中h是層401的厚度。角α定乂為由層401的傾斜邊界和晶片的面形成的角。這意味著角α>90°對應(yīng)于正傾角，在此情況下，出現(xiàn)了具有減小的尺寸的開口420，然而，當(dāng)角α〈90°時，出現(xiàn)負(fù)傾角，在此情況下，開口的尺寸增力卩。在圖4中，在當(dāng)前步驟中開口 420的尺寸以任意速率減小。傾角是正的(參見圖4)。使用構(gòu)圖的層401構(gòu)圖下伏層300(掩模層)。這在層300中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)320(開口)，該結(jié)構(gòu)320對應(yīng)于層401中在其層底部處的開口 420 (參見圖5以及圖6)。在圖6中，在下一工藝步驟之前分別完全除去層402和401。根據(jù)圖7，分別施加層411和412，其中層411對應(yīng)于層401并且層412對應(yīng)于層402。層412是根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)所構(gòu)圖的光致抗蝕劑層，該結(jié)構(gòu)的目的是獲得小于仍可以根據(jù)臨界尺寸獲得的線條寬度的線條寬度(參見圖8)。在圖8中可見線條430。這些線條430大于或者等于使用光刻可能獲得的最小線條寬度。使用具有線條430的構(gòu)圖的層412，以出現(xiàn)負(fù)傾角的方式構(gòu)圖下伏層411。作為結(jié)果，剩余線條430的尺寸在每個情況下都減小傾角范圍，即，線條減小值W=2 ★ h/tani3，其中β是襯底表面和向內(nèi)傾斜的邊緣之間的角(參見圖9和圖10)。
使用在層411中的構(gòu)圖的線條430，再次構(gòu)圖下伏層300，其中在向?qū)?00過渡的下邊緣處的線條的寬度被轉(zhuǎn)移到下伏層300。導(dǎo)致小于光刻線條寬的亞標(biāo)稱(subnominal)線條結(jié)構(gòu)。隨后，完全除去層412和411并且使用構(gòu)圖的層300進(jìn)行新的構(gòu)圖操作?，F(xiàn)在，層300包括在預(yù)定區(qū)域處的與臨界尺寸相比較的亞標(biāo)稱間隙寬度和亞標(biāo)稱線條寬度。當(dāng)然，層300可以包括更大的結(jié)構(gòu)并且還包括對應(yīng)于臨界尺寸的結(jié)構(gòu)。使用構(gòu)圖的層300構(gòu)圖下伏層200，用其制造晶體管的柵極。隨后可以除去層300以留下具有壓標(biāo)稱間隙220和亞標(biāo)稱線條230的構(gòu)圖的多晶硅層200。隨后進(jìn)行常規(guī)的CMOS工藝。 為了使用最小結(jié)構(gòu)，隨后應(yīng)該避免用于在亞標(biāo)稱間隙寬度的區(qū)域中制造源極/漏極區(qū)域的注入。在根據(jù)圖13到24的方法，使用了與根據(jù)圖I到12的方法中的層相同的層，由于該原因?qū)τ谠搶雍驮摻Y(jié)構(gòu)使用了相同的標(biāo)號。根據(jù)圖I到12的制造方法與根據(jù)圖13到24的制造方法的不同之處是工藝順序和層順序。通過圖13到圖16示出的制造方法對應(yīng)于圖I到4示出的方法。然而，與根據(jù)圖I到12的方法相反，在開口 420的制造之后，下伏掩模層300沒有被通過構(gòu)圖的層401構(gòu)圖，而是完全除去光致抗蝕劑層402 (參見圖17)并且提供更新的光致抗蝕劑層(412)。如根據(jù)圖I到12的方法，層412根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)的目的是獲得小于仍可根據(jù)臨界尺寸光刻獲得的線條寬度的線條寬度。在圖19中可見線條430。這些線條430大于或者等于使用光刻可獲得的最小線條寬度。使用具有線條430的構(gòu)圖的層412，以出現(xiàn)負(fù)傾角的方式構(gòu)圖下伏層400。作為結(jié)果，剩余線條430的尺寸在每個情況中都減小傾角范圍(參見圖20)。隨后除去光致抗蝕劑層420 (參見圖21)，剩余的構(gòu)圖的層401，其被用于構(gòu)圖下伏層300 (掩模層)。在該層的底部，分別根據(jù)開口和線條的寬度，在構(gòu)圖工藝中將這些尺寸轉(zhuǎn)移到層300,為了精確，以單個構(gòu)圖步驟完成，然而在根據(jù)圖I到12的方法中對層300使用兩個構(gòu)圖步驟。在圖22中可見構(gòu)圖的層300，然后，根據(jù)圖23和24的另外的工藝序列再一次對應(yīng)于根據(jù)圖11和12的工藝序列。參考標(biāo)記100 晶片101摻雜的區(qū)域102 結(jié)構(gòu)103 介質(zhì)200多晶硅220亞標(biāo)稱間隙230亞標(biāo)稱線條300掩模層320 結(jié)構(gòu)400 疊層401 BARC 層
402光致抗蝕劑403開口411BARC 層412光致抗蝕劑420開口430線條?！?br> 權(quán)利要求
1.一種包括光刻構(gòu)圖步驟的用于在襯底(100)上制造半導(dǎo)體部件的方法，在所述方法中，在所述襯底(100)上，施加要構(gòu)圖的第一層(200)并且施加作為要構(gòu)圖的所述第一層的掩模層的第二層(300)，其中施加作為所述第二層的掩模的第三層(401)，并且其中對所述第二層依次進(jìn)行至少兩個光刻構(gòu)圖工藝，其中在一個所述構(gòu)圖工藝期間，在制造由用于為在所述第三層(401)處的構(gòu)圖工藝提供掩模層的光敏層(402)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之后，在所述第三層的構(gòu)圖邊緣處形成正傾角α，作為結(jié)果，給定所述第三層的厚度h，保持開放的結(jié)構(gòu)(420)的尺寸減小D=2 * h/tana的值，以及其中，在另一個所述構(gòu)圖工藝期間，在制造由用于為在所述第三層(411)處的構(gòu)圖工藝提供掩模層的光敏層(412)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之后，在所述第三層的構(gòu)圖邊緣處形成負(fù)傾角β，其中給定所述第三層的厚度h，剩余結(jié)構(gòu)(430)的尺寸減小W=2 * h/tan^的值，以及其中基于被分別構(gòu)圖的所述第三層(401)構(gòu)圖所述第二層(300)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在第一構(gòu)圖工藝之后，在第二構(gòu)圖工藝之前，除去用于提供所述掩模的所述光敏層(402)。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中在所述第三層(401)的構(gòu)圖之后，通過將所述第三層(401)作為掩模執(zhí)行所述第二層(300)的構(gòu)圖，以由此產(chǎn)生用于所述第一層(200)的掩模。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中在每次所述第三層(401，411)的構(gòu)圖之后直接進(jìn)行所述第二層(300)的所述構(gòu)圖。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中在一個步驟中構(gòu)圖所述第二層(300)。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中施加多晶娃層作為所述第一層(200)。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中施加氧化硅層作為所述第二層(300)。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中用所述第二層(300)構(gòu)圖第一層(200)。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中施加聚合物層作為所述第三層(401，411)。
10.一種包括半導(dǎo)體部件的襯底，其包括結(jié)構(gòu)(220，230)，所述結(jié)構(gòu)(220，230)具有基本上對應(yīng)于用于制造所述結(jié)構(gòu)的光刻掩模的特征尺寸的用于線條(230)和間隙(220)的特征尺寸，其中在同一襯底上實(shí)現(xiàn)用于所使用的掩模的線條和間隙的、顯著小于所述光刻掩模使用的最小特征尺寸的特征尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的包括半導(dǎo)體部件的襯底，其中提供了具有低于所使用的光刻掩模的所述最小特征尺寸的溝道長度的晶體管結(jié)構(gòu)，并且其中在所述襯底的相同平面中存在其距離低于用于制造所述結(jié)構(gòu)的所述光刻掩模提供的最小距離的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在襯底上制造半導(dǎo)體部件的方法和包括半導(dǎo)體部件的襯底。一種包括光刻構(gòu)圖步驟的在襯底上制造半導(dǎo)體部件的方法，在襯底上，提供第一層和作為第一層的掩模的第二層，提供作為第二層的掩模的第三層，對第二層依次進(jìn)行至少兩個光刻構(gòu)圖工藝，在一個構(gòu)圖工藝中，在制造由用于第三層的掩模層的光敏層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)后，在第三層的構(gòu)圖邊緣形成正傾角α，給定第三層的厚度h，保持開放的結(jié)構(gòu)的尺寸減小D=2＊h/tanα的值，在另一個構(gòu)圖工藝中，在制造由用于第三層的掩模層的光敏層制構(gòu)成的結(jié)構(gòu)后，在第三層的構(gòu)圖邊緣形成負(fù)傾角β，給定第三層的厚度h，剩余結(jié)構(gòu)的尺寸減小W=2＊h/tanβ的值，由被分別構(gòu)圖的第三層構(gòu)圖第二層。
文檔編號G03F7/00GK102956441SQ20121030525
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者B·德科伊, M·安內(nèi)塞, M·波普 申請人:埃斯普羅光電股份公司