專利名稱：在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地，涉及在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法。

背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體器件變得高度集成，如晶體管和電容器的器件尺寸也變得非常小。因此，通常需要將耦合這些器件的金屬圖案形成為具有很小的尺寸。當(dāng)小的金屬圖案形成在沒有足夠平坦化的部分時(shí)通常會(huì)發(fā)生限制。例如，當(dāng)金屬圖案形成在具有過大的高度差的部分之上時(shí)，在光刻工藝期間，在金屬層表面會(huì)產(chǎn)生散射反射，從而導(dǎo)致不理想的光致抗蝕劑圖案形式。
不理想的光致抗蝕劑圖案形式的實(shí)例包括條紋、圖案塌縮以及圖案線的異常線寬改變。圖案線的異常線寬改變是指圖案線變得太細(xì)或太粗。因此，已經(jīng)提出了一種在金屬圖案的形成工藝中在金屬層之上附加地形成氮氧化硅(SiON)層或底部抗反射涂(BARC)層的技術(shù)，以克服所述散射反射。但是，形成SiON層或BARC層通常需要進(jìn)行額外的工藝，因此，金屬圖案的形成工藝會(huì)變得復(fù)雜。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例旨在提供一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法，其可減少形成金屬圖案時(shí)金屬產(chǎn)生的散射反射，從而減少不理想的光致抗蝕劑圖案形式的產(chǎn)生，并簡(jiǎn)化制造工藝。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法，包括準(zhǔn)備具有用作金屬圖案的金屬層的半成品襯底，在所述金屬層的上表面上進(jìn)行誘發(fā)氧化的清洗工藝，以在所述金屬層的上表面之上形成抗散射反射層；在所述抗散射反射層之上形成光致抗蝕劑圖案；以及蝕刻被所述光致抗蝕劑圖案暴露的所述抗散射反射層和所述金屬層，以形成所述金屬圖案。



圖1至3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法的截面視圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在用作金屬圖案的金屬層形成之后進(jìn)行誘發(fā)氧化的清洗工藝，以在所述金屬層的上表面之上形成包括用于絕緣的基于氧化物材料的抗散射反射層。因此，減少了在光刻工藝中由金屬導(dǎo)致的散射反射所產(chǎn)生的不理想的光致抗蝕劑圖案形式。特別地，所述清洗工藝包括使用稀釋的硫酸和過氧化氫(DSP)化學(xué)品以便誘發(fā)氧化，以形成包括用于絕緣的基于氧化物材料的抗散射反射層。所述DSP化學(xué)品包含硫酸(H2SO4)、過氧化氫(H2O2)、去離子水和氟化氫(HF)。因此，減少了在光刻工藝中由金屬導(dǎo)致的散射反射，因此，可不再需要形成用于防止散射反射的氮氧化硅(SiON)層或底部抗反射涂(BARC)層的常規(guī)形成工藝。因此，可減少在光刻工藝中由散射反射導(dǎo)致的不理想的光致抗蝕劑圖案形式，且所述工藝變得簡(jiǎn)化。
圖1至3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法的截面視圖。
參考圖1，在包括晶體管的半成品襯底(未示出)之上形成絕緣層10。雖然未示出，后續(xù)的接觸塞被置于絕緣層10中。
在絕緣層10之上形成擴(kuò)散阻止層11。例如，擴(kuò)散阻止層11可包括用鈦(Ti)/氮化鈦(TiN)配置的堆疊結(jié)構(gòu)。在擴(kuò)散阻止層11之上形成金屬層12。例如，金屬層12可包含鎢(W)或鋁(Al)。
在金屬層12之上形成抗反射涂(ARC)層13。ARC層13可包括配置有Ti/TiN的堆疊結(jié)構(gòu)、Ti層或TiN層。因?yàn)锳RC層13包含金屬，所以ARC層13可產(chǎn)生散射反射。因此，如果必要，可省略ARC層13的形成。
在所述襯底結(jié)構(gòu)上進(jìn)行誘發(fā)氧化的清洗工藝14，以形成抗散射反射層15。抗散射反射層15包含基于氧化物的材料。特別地，在清洗工藝14中，重要的是使用稀釋的硫酸和過氧化氫(DSP)化學(xué)品以誘發(fā)氧化。所述DSP化學(xué)品包括含有硫酸(H2SO4)、過氧化氫(H2O2)、去離子水和氟化氫(HF)的混合化學(xué)品。所述DSP化學(xué)品中H2SO4對(duì)H2O2對(duì)去離子水對(duì)HF的比例范圍為約1至6∶50至500∶1至10∶10至50。
更詳細(xì)地，在清洗工藝14中，所述DSP化學(xué)品中的H2O2產(chǎn)生氧化，在金屬層12的上表面上自動(dòng)產(chǎn)生抗散射反射層15。例如，抗散射反射層15可形成在ARC層13的表面之上。因?yàn)榭股⑸浞瓷鋵?5包括絕緣層，而不包含金屬，所以抗散射反射層15能減少在后續(xù)的光刻過程中由金屬產(chǎn)生的散射反射。抗散射反射層15的形成可用如下面提供的式1所示的化學(xué)式表示。
W+6H2O2→WO3+6H2O [式1] 特別地，式1的詳細(xì)式如下面的式2所述 6H2O2+6e-→6H2O+3O2-，H2O2還原 W+3O2-→WO3+6e-，W0 氧化 [式2] 參考以上式1和2，金屬層12包含例如鎢。于是，生成的抗散射反射層15包括氧化鎢層。
當(dāng)金屬層12包含鋁時(shí)，抗散射反射層15包括氧化鋁層。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，進(jìn)行誘發(fā)氧化以在所述金屬層12的上表面上自動(dòng)形成包括用于絕緣的基于金屬氧化物的材料的抗散射反射層15的清洗工藝14，可使得由包含金屬的金屬層12或ARC層13所產(chǎn)生的散射反射減少。此外，可省略單獨(dú)的氮氧化硅(SiON)層或底部抗反射涂(BARC)層的典型形成工藝。因?yàn)榛谘趸锏目股⑸浞瓷鋵?5可替換降低表面反射的SiON層或BARC層，所以這是可能的。因此，可減少不理想的光致抗蝕劑圖案形式的出現(xiàn)，并且可在用于形成金屬圖案的后續(xù)光刻工藝中簡(jiǎn)化金屬圖案的形成工藝。例如，可通過減少光致抗蝕劑圖案中所產(chǎn)生的條紋、圖案塌縮及圖案線的異常線寬改變以及尾部，來減少不理想的光致抗蝕劑圖案形式的出現(xiàn)。
由于在清洗工藝14中，金屬層12的上表面之上的雜質(zhì)被去除，并同時(shí)發(fā)生了氧化，因此，可基本上減少穿透在金屬層12的界面之間的雜質(zhì)。因此，可穩(wěn)定地維持金屬層12的阻性特征。例如，當(dāng)形成金屬層12時(shí)，形成大的晶粒。這時(shí)，當(dāng)襯底(晶片)承受較大應(yīng)力時(shí)，由于所述晶粒，晶片中可產(chǎn)生裂縫。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，晶粒間的縫隙因氧化而變?yōu)檠趸锾畛涞模瑥亩鴮?dǎo)致應(yīng)力減小。因此，可減少晶片中裂縫的產(chǎn)生。
通過氧化在金屬層12的上表面上形成的抗散射反射層15防止金屬層12和后續(xù)的光致抗蝕劑圖案之間直接接觸，從而消除了所述金屬圖案對(duì)光致抗蝕劑碳層的影響。
參考圖2，在抗散射反射層15之上形成光致抗蝕劑圖案17。形成光致抗蝕劑圖案17是為了限定所述金屬圖案。光致抗蝕劑圖案17通過形成光致抗蝕劑層并用光掩膜進(jìn)行曝光和顯影工藝而形成。特別地，在曝光工藝中，抗散射反射層15可防止可由ARC層13和金屬層12導(dǎo)致的散射反射。
參考圖3，使用光致抗蝕劑圖案17作為掩膜來進(jìn)行蝕刻工藝，以順序地蝕刻抗散射反射層15、ARC層13、金屬層12以及擴(kuò)散阻止層11。于是，形成抗散射反射圖案15A、ARC圖案13A、金屬圖案12A以及擴(kuò)散阻止圖案11A。
根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例，形成用作金屬圖案的所述金屬層之后，進(jìn)行誘發(fā)氧化以在所述金屬層的上表面上形成所述抗散射反射層的清洗工藝，可使得在光刻工藝中由金屬產(chǎn)生的散射反射減少。而且，可省略用作抗散射反射層的單獨(dú)的氮氧化硅(SiON)層或底部抗反射涂(BARC)層的典型形成工藝。所述抗散射反射層包含絕緣材料。因此，在半導(dǎo)體器件中形成所述金屬圖案的光刻工藝中，可減少散射反射所產(chǎn)生的不理想的光致抗蝕劑圖案形式，且可簡(jiǎn)化該工藝。
雖然已結(jié)合特定實(shí)施例說明了本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出各種變化和修改而不背離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法，其包括
準(zhǔn)備具有用作金屬圖案的金屬層的半成品襯底；
在所述金屬層的上表面上進(jìn)行誘發(fā)氧化的清洗工藝，以在所述金屬層的上表面上形成抗散射反射層；
在所述抗散射反射層之上形成光致抗蝕劑圖案；以及
蝕刻被所述光致抗蝕劑圖案暴露的所述抗散射反射層和所述金屬層，形成所述金屬圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)行所述清洗工藝包括使用稀釋的硫酸和過氧化氫(DSP)化學(xué)品。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述DSP化學(xué)品包含硫酸(H2SO4)、過氧化氫(H2O2)、去離子水和氟化氫(HF)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述DSP化學(xué)品中H2SO4對(duì)H2O2對(duì)去離子水對(duì)HF的比例范圍為約1至6∶50至500∶1至10∶10至50。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述抗散射反射層包括基于金屬氧化物的層。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬層包含鎢和鋁之一。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述抗散射反射層包括氧化鎢層和氧化鋁層之一。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在所述金屬層之上形成包括基于金屬的材料的抗反射涂(ARC)層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述ARC層包括從包含鈦(Ti)和氮化鈦(TiN)的堆疊結(jié)構(gòu)、Ti層及TiN層所組成的組中選擇的一個(gè)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括，在形成所述金屬層之前
在所述襯底之上形成絕緣層；以及
在所述絕緣層之上形成擴(kuò)散阻止層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述擴(kuò)散阻止層包括含有Ti和TiN的堆疊結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法，包括準(zhǔn)備具有用作金屬圖案的金屬層的半成品襯底，進(jìn)行清洗工藝，在所述金屬層的上表面之上誘發(fā)氧化，以在所述金屬層的上表面之上形成抗散射反射層，在所述抗散射反射層之上形成光致抗蝕劑圖案，以及蝕刻被所述光致抗蝕劑圖案暴露的所述抗散射反射層和所述金屬層，以形成所述金屬圖案。
文檔編號(hào)H01L21/3213GK101097866SQ20071000243
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者梁基洪, 晉圭安 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司