專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體而言，涉及一 種在半導(dǎo)體器件中形成圖案的方法。
技術(shù)背景當(dāng)在動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)中形成柵極圖案時，通常 需要進一步減小周邊區(qū)域的臨界尺寸(CD)以形成高速器件。 圖1A和1B說明形成半導(dǎo)體器件的典型方法的橫截面圖。 參考圖1A，在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底101上形成用于 形成柵極硬掩模的基于氮化物的層103和多晶硅層102。在基于氮 化物的層103上形成光刻膠圖案104A和104B。在單元區(qū)域中形成 光刻膠圖案104A，以及在周邊區(qū)域中形成光刻膠圖案104B，暴露 出圖案區(qū)域。此后，單元區(qū)域中的光刻膠圖案104A稱為第一光刻 膠圖案104A,周邊區(qū)域中的光刻膠圖案104B稱為第二光刻膠圖案 104B。參考圖1B,蝕刻基于氮化物的層103。附圖標記103A與103B 分別表示單元區(qū)域中剩余的第一已蝕刻的基于氮化物的層103A和 周邊區(qū)域中剩余的第二已蝕刻的基于氮化物的層103B。在典型方 法中，柵極圖案通過下列過程形成在單元區(qū)域和周邊區(qū)域中形成 暴露圖案區(qū)域的第一和第二光刻膠圖案104A和104B,并使用第一 和第二光刻膠圖案104A和104B實施蝕刻過程。在典型方法中，第一已蝕刻的基于氮化物的層103A得到垂直 剖面。相比之下，第二已蝕刻的基于氮化物的層103B得到如附圖標記"S" 所示的傾斜剖面，導(dǎo)致在周邊區(qū)域中柵極圖案的CD擴 大。由于單元區(qū)域和周邊區(qū)域之間存在圖案密度差異，因而形成該 傾斜剖面，并在圖案之間間隔距離大的周邊區(qū)域中產(chǎn)生負載效應(yīng)， 導(dǎo)致在蝕刻基于氮化物的層103時產(chǎn)生的聚合物積累在第二已蝕刻 的基于氮化物的層103B的側(cè)壁上。由于通過在單元區(qū)域與周邊區(qū)域上實施一個掩模過程形成柵極 圖案，因此可能無法同時滿足單元區(qū)域和周邊區(qū)域中的CD目標。 而且，由于周邊區(qū)域中多變化的圖案形式，因此可能難于將該尺寸 降至低于某特定水平。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施方案涉及提供制造半導(dǎo)體器件的方法，其可控制 單元區(qū)域和周邊區(qū)域的臨界尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包 括在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標層；在單元 區(qū)域中的蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二部分的第一掩模 圖案，以及在周邊區(qū)域中的蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二 部分的第二掩模圖案；在單元區(qū)域上形成光刻膠圖案；修整第二掩 模圖案的第一部分；移除光刻膠圖案以及第一掩模圖案的第二部分 和第二掩模圖案的第二部分；以及蝕刻所述蝕刻目標層以在單元區(qū) 域中形成圖案并在周邊區(qū)域中形成圖案。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包 括在包括N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū)域和P-溝道 金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)域的襯底上形成N-型多晶硅層和 P-型多晶硅層，所述N-型多晶硅層形成在NMOS區(qū)域中，所述 P-型多晶硅層形成在PMOS區(qū)域中；在N-型和P-型多晶硅層 上形成金屬電極層；在金屬電極層上形成柵極硬掩模圖案；形成暴 露PMOS區(qū)域的光刻膠圖案；修整PMOS區(qū)域中的柵極硬掩模圖 案；移除所述光刻膠圖案；以及利用所述柵極硬掩模圖案蝕刻金屬電極層以及N-型和P-型多晶硅層，以形成柵極圖案。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包 括在包括N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū)域和P-溝道 金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)域的襯底上形成N-型多晶硅層和 P-型多晶硅層，所述N-型多晶硅層形成在NMOS區(qū)域中，所述 P-型多晶硅層形成在PMOS區(qū)域中；在N-型和P-型多晶硅層 上形成金屬電極層；在金屬電極上形成柵極硬掩模；在柵極硬掩模 上形成圖案化的緩沖層以限定柵極圖案區(qū)域；形成暴露PMOS區(qū)域 的光刻膠圖案；修整PMOS區(qū)域中的圖案化的緩沖層；移除所述光 刻膠圖案；以及利用所述圖案化的緩沖層蝕刻金屬電極層以及N-型和P-型多晶硅層，形成柵極圖案。
圖1A和1B說明制造半導(dǎo)體器件的典型方法的橫截面圖；圖2A 2E說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖；圖3A~3F說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖；圖4A 4F說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖；圖5A 5F說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖。具體實施方案本發(fā)明的實施方案涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的 實施方案，可通過附加實施簡單的掩模過程來控制單元區(qū)域和周邊 區(qū)域的臨界尺寸(CD)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，可通過附加 實施簡單的掩模過程來控制P —溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS ) 區(qū)域的CD。圖2A~2E說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖。參考圖2A，在包括單元區(qū)域與周邊區(qū)域的襯底201上形成蝕刻 目標層202。襯底201可包括在其上實施動態(tài)隨機存取存儲(DRAM) 過程的襯底。蝕刻目標層202包括用作柵電極或位線電極的導(dǎo)電層。 蝕刻目標層202包括多晶硅、金屬或金屬硅化物。所述金屬可包括 鎢，并且所述金屬硅化物可包括硅化鴒。在蝕刻目標層202上形成硬掩模203。硬掩模203包括基于氮化 物的層。例如，硬掩模203包括氮化硅層。在硬掩模203上形成掩模圖案204A和204B。在單元區(qū)域中形 成掩模圖案204A并在周邊區(qū)域中形成掩模圖案204B。下文中，在 單元區(qū)域中形成的掩模圖案204A稱為第一掩模圖案204A,在周邊 區(qū)域中形成的掩模圖案204B稱為第二掩模圖案204B。形成第一和 第二掩模圖案204A和204B以在單元區(qū)域與周邊區(qū)域中限定圖案區(qū) 域。第一與第二掩模圖案204A和204B可包括非晶碳?？赏ㄟ^下列 步驟形成第 一與第二掩模圖案204A和204B:在硬掩模203上形成 非晶碳層；在非晶碳層上形成光刻膠層；實施啄光和顯影過程以圖 案化并限定圖案區(qū)域；蝕刻非晶碳層；以及移除所述圖案化的光刻 膠層。參考圖2B,蝕刻硬掩模203。附圖標記203A和203B表示在單 元區(qū)域中剩余的第一硬掩模圖案203A和在周邊區(qū)域中剩余的第二 硬掩模圖案203B。此時，由于負載效應(yīng)，第二硬掩模圖案203B可 具有大于所期望圖案寬度的寬度。在單元區(qū)域上形成光刻膠圖案205?？赏ㄟ^在所得結(jié)構(gòu)上形成 光刻膠層以及實施瀑光和顯影過程以圖案化所述光刻膠層來形成 光刻膠圖案205,以暴露所述周邊區(qū)域。參考圖2C，修整第二硬掩模圖案203B。所述修整包括實施等 離子體蝕刻過程。利用包括四氟曱烷(CF4)、三氟甲烷(CHF3) 以及氧氣(02)的氣體實施所述等離子體蝕刻過程。因此，通過光刻膠圖案205保護第一硬掩模圖案203A，并修整 第二硬掩模圖案203B以減小寬度。此外，在修整第二硬掩模圖案 203B時，在第二硬掩模圖案203B上形成的第二掩模圖案204B減 少第二硬掩模圖案203B的上部的損傷。從而減少損失。附圖標記203C表示周邊區(qū)域中的已修整的第二硬掩模203C。參考圖2D，移除光刻膠圖案205以及第一和笫二掩模圖案204A 和204B。利用氧氣移除工藝可基本同時移除光刻膠圖案205以及第 一和第二掩模圖案204A和204B。參考圖2E，蝕刻所述蝕刻目標層202以形成圖案。單元區(qū)域中 的圖案包括由第一蝕刻目標圖案202A和第一硬掩模圖案203A構(gòu)成 的堆疊結(jié)構(gòu)。周邊區(qū)域中的圖案包括由第二蝕刻目標圖案202B和 已修整的第二硬掩模203C構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)。所述圖案包括柵極圖 案或位線圖案。因此，可通過修整第二硬掩模圖案203B而控制單元區(qū)域和周邊 區(qū)域之間的CD，以減小CD，并且修整的第二硬掩模203C不會形 成大于所期望寬度的寬度，如圖2C所示。本發(fā)明的第一實施方案也可應(yīng)用于PMOS區(qū)域中的P-型多晶 硅層。下文中，根據(jù)下列實施方案，描述可減少PMOS區(qū)域中P-型多晶硅層的CD增加的制造半導(dǎo)體器件的方法。圖3A 3F說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖。參考圖3A，提供包括N-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū) 域和PMOS區(qū)域的襯底301。在NMOS區(qū)域中形成N-型多晶珪 層302A，在PMOS區(qū)域中形成P-型多晶硅層302B。村底301可 包括在其上實施DRAM過程的襯底。所述NMOS區(qū)域可是單元區(qū) 域和周邊區(qū)域的NMOS區(qū)域。在本發(fā)明的實施方案中，單元區(qū)域作 為NMOS區(qū)域來闡述i兌明?？赏ㄟ^在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的多晶砝層中注入N-型 或P-型雜質(zhì)來形成各N-型多晶硅層302A和P-型多晶硅層 302B。另外，可分別在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中直接形成N-型多 晶硅層 302A和P -型多晶硅層302B。所述N -型雜質(zhì)可包括 磷(P)或砷(As)，以及P-型雜質(zhì)可包括硼(B)。在N -型多晶硅層302A和P -型多晶硅層302B上形成金屬電 極303和柵極硬掩模304。金屬電極303可包括阻擋層金屬和金屬層的堆疊結(jié)構(gòu)。所述金屬層可包括鎢。柵極硬掩模304包括基于氮 化物的層。在柵極硬掩模304上形成非晶碳層305、氧氮化硅(SiON )層 306和底部抗反射涂層(BARC) 307。當(dāng)形成后續(xù)第一光刻膠圖案 時，非晶碳層305用作蝕刻柵極硬掩模304的硬掩模，SiON層306 用作蝕刻非晶碳層305的硬掩模，以及BARC層307用作抗反射涂 層。在BARC層307上形成第一光刻膠圖案308A和308B。第一光 刻膠圖案308A和308B限定柵極圖案區(qū)域。通過在BARC層307 上形成光刻膠層以及實施膝光和顯影過程而形成第一光刻膠圖案 308A和308B，以圖案化并限定柵極圖案區(qū)域。下文中，為了方便 說明，在NMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案308A稱為第一 NMOS光刻膠圖案308A,在PMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案 308B稱為第一 PMOS光刻膠圖案308B。在NMOS區(qū)域和PMOS 區(qū)域中分別形成第一 NMOS和PMOS光刻膠圖案308A和308B以 具有所期望的顯影檢測臨界尺寸(DICD)。參考圖3B，蝕刻BARC層307、 SiON層306、非晶碳層305 和柵極硬掩模304。此時，在蝕刻柵極硬掩模304時基本移除第一 NMOS光刻膠圖案308A、第一 PMOS光刻膠圖案308B、 BARC層 307以及SiON層306。因此，保留部分非晶碳層305。下文中，在 NMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層305部分被稱為第一非晶碳圖案 305A,在PMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層305部分被稱為第二非晶 碳圖案305B。而且，下文中，在NMOS區(qū)域中剩余的柵極硬掩模 304部分被稱為第一柵極硬掩模圖案304A,在PMOS區(qū)域中剩余 的柵極硬掩模304部分被稱為第二柵極硬掩模圖案304B。參考圖3C，形成第二光刻膠圖案309。第二光刻膠圖案309暴 露PMOS區(qū)域。可通過在所得結(jié)構(gòu)上形成光刻膠層，以及實施膝光 和顯影過程而形成第二光刻膠圖案309?？赏ㄟ^實施圖案化形成第 二光刻膠圖案309,所述圖案化基本與在形成N-型多晶硅層302A 和P -型多晶硅層302B時用于形成暴露各NMOS和PMOS區(qū)域的 掩模的圖案化相同。因此，第二光刻膠圖案309暴露PMOS區(qū)域。參考圖3D,修整第二柵極硬掩模圖案304B。所述修整包括實 施利用包括CF4、 CHF3和02的氣體的等離子體蝕刻過程。此時，第二柵極硬掩模圖案304B的CD隨蝕刻時間而減少，并 且由于選擇性而不會損傷金屬電極303。而且，在第二柵極硬掩模 圖案304B上形成的第二非晶碳圖案305B在修整期間保護第二柵極 硬掩模圖案304B的上部。因此，可減少由修整產(chǎn)生的損傷。附圖 標記304C表示PMOS區(qū)域中已修整的第二柵極硬掩模304C。參考圖3E，移除第二光刻膠圖案309。可利用氧等離子體移除 第二光刻膠圖案309。在移除第二光刻膠圖案309時也移除第一和 第二非晶碳圖案305A和305B。參考圖3F，利用第一柵極硬掩模圖案304A以及修整的第二柵 極硬掩模304C,通過蝕刻金屬電極303、 N -型多晶硅層302A以 及P-型多晶硅層302B形成柵極圖案。下文中，在NMOS區(qū)域中 的剩余部分金屬電極303稱為第一金屬電極圖案303A,在PMOS 區(qū)域中剩余的部分金屬電極303稱為第二金屬電極圖案303B。附圖 標記302Al與302B1分別表示N -型多晶珪圖案302Al和P -型多 晶硅圖案302Bl。即使P -型多晶硅圖案302B1形成具有正坡度， 但由于通過如圖3D所示修整第二柵極硬掩模圖案304B而減少CD, 因此偏壓增加不大。圖4A~4F說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖。參考圖4A，提供包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的襯底401。 在NMOS區(qū)域中形成N-型多晶硅層402A，并且在PMOS區(qū)域中 形成P -型多晶硅層402B。襯底401可包括在其上實施DRAM過 程的襯底。NMOS區(qū)域可為單元區(qū)域和周邊區(qū)域的NMOS區(qū)域。 在本發(fā)明的實施方案中，單元區(qū)域作為NMOS區(qū)域來闡述說明?？赏ㄟ^在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的多晶珪層中注入N-型 或P-型雜質(zhì)來形成各N-型多晶硅層402A和P-型多晶硅層 402B。另外，可分別在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中直接形成N-型多晶硅層402A和P -型多晶硅層402B。所述N -型雜質(zhì)可包括 P或As,以及所述P-型雜質(zhì)可包括B。在N -型多晶硅層402A和P -型多晶硅層402B上形成金屬電 極403和柵極硬掩模404。金屬電極403可包括阻擋層金屬和金屬 層的堆疊結(jié)構(gòu)。柵極硬掩模404包括基于氮化物的層。在柵極硬掩模404上形成非晶碳層405、 SiON層406、第一和 第二圖案化的緩沖層407A和407B以及第一和第二 BARC圖案 408A和408B。更詳細地，在SiON層406上形成緩沖層和BARC 層。當(dāng)形成后續(xù)第一光刻膠圖案時，非晶碳層405用作用于蝕刻柵 極硬掩模404的硬掩模，SiON層406用作用于蝕刻非晶碳層405 的硬掩模，以及BARC層用作抗反射涂層。在初始過程期間，形成 所述緩沖層以減小PMOS區(qū)域的CD。所述緩沖層包括對SiON層 406具有選擇性的材料。所述緩沖層包括多晶硅、鎢或硅化鵠。在BARC層上形成第一光刻膠圖案409A和409B。第一光刻膠 圖案409A和409B限定柵極圖案區(qū)域。通過在BARC層上形成光 刻膠層以及實施膝光與顯影過程而形成第一光刻膠圖案409A和 409B，以圖案化和限定柵極圖案區(qū)域。下文中，為了方便說明，在 NMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案409A稱為第一NMOS光刻膠 圖案409A，在PMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案409B稱為第一 PMOS光刻膠圖案409B。在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中分別形成 第一 NMOS和PMOS光刻膠圖案409A和409B以具有所期望的 DICD。蝕刻BARC層和緩沖層以形成第一和第二圖案化的緩沖層 407A和407B以及第一和第二 BARC圖案408A和408B。第一圖 案化的緩沖層407A形成在NMOS區(qū)域中，第二圖案化的緩沖層 407B形成在PMOS區(qū)域中。而且，在NMOS區(qū)域中形成第一BARC 圖案408A，在PMOS區(qū)域中形成第二 BARC圖案408B?？衫?等離子體蝕刻過程來蝕刻BARC層和緩沖層。參考圖4B,移除第一 NMOS和PMOS光刻膠圖案409A和409B 以及第一和第二BARC圖案408A和408B?？衫醚醯入x子體可移 除第一 NMOS和PMOS光刻膠圖案409A和409B以及第一和第二 BARC圖案408A和408B。實施清潔過程。形成第二光刻膠圖案410。第二光刻膠圖案410暴露PMOS區(qū)域?？赏ㄟ^在所得結(jié)構(gòu)上形成光刻膠層并實施膝光和顯影過程形成第二光刻膠圖案410?？赏ㄟ^實施圖案化形成第二光刻膠圖案410， 所述圖案化基本與用于在形成N-型多晶硅層402A和P-型多晶 硅層402B時形成暴露各NMOS和PMOS區(qū)域的掩模的圖案化相 同。因此，所述第二光刻膠圖案410暴露PMOS區(qū)域。參考圖4C，修整第二圖案化的緩沖層407B?？筛鶕?jù)第二圖案 化的緩沖層407B的材料利用不同的氣體實施所述修整。即，如果 第二圖案化的緩沖層407B包括多晶硅時，則利用包括溴化氫 (HBr)、氯(Cl2)和02的氣體實施所述修整。如果第二圖案化的 緩沖層407B包括鵪或硅化鵠，則利用包括Cl2、氮(N2)以及三氟 化氮(NF3)和六氟化硫(SF6)之一的氣體實施所述修整。第二圖案化的緩沖層407B的CD隨蝕刻時間而減小，并且由于 選擇性而沒有損傷SiON層406。附圖標記407C表示PMOS區(qū)域 中已修整的第二圖案化的緩沖層407C。參考圖4D，移除第二光刻膠圖案410?？衫醚醯入x子體移除 第二光刻膠圖案410。實施清潔過程。參考圖4E，移除SiON層406、非晶碳層405和柵極硬掩模404。 蝕刻柵極硬掩模404時，移除第一圖案化的緩沖層407A、已修整的 第二圖案化的緩沖層407C以及SiON層406。因此，保留部分非晶 碳層405。下文中，在NMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層405部分被稱 為第一非晶碳圖案405A，以及在PMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層405 部分被稱為第二非晶碳圖案405B。同樣，下文中，在NMOS區(qū)域 中剩余的柵極硬掩模404部分被稱為第 一柵極硬掩模圖案404A,以 及在PMOS區(qū)域中剩余的柵極硬掩模404部分被稱為第二柵極硬掩 模圖案404B。參考圖4F ，移除第 一 非晶碳圖案405A和第二非晶碳圖案405B 。 可利用氧等離子體移除第一非晶碳圖案405A和第二非晶碳圖案 405B。實施清潔過程。蝕刻金屬電極403、 N -型多晶硅層402A以及P -型多晶硅層 402B，以形成柵極圖案。在NMOS區(qū)域中剩余的金屬電極403部 分被稱為第一金屬電極圖案403A，在PMOS區(qū)域中剩余的金屬電極403部分被稱為第二金屬電極圖案403B。附圖標記402A1與 402B1分別表示N-型多晶硅圖案402A1和P-型多晶硅圖案 402B1。即使P-型多晶硅圖案402B1形成為具有正坡度，但由于 通過如第4C圖所示修整第二圖案化的緩沖層407B而減少CD,因 此偏壓增加不大。圖5A~5F說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案制造半導(dǎo)體器件的 方法的橫截面圖。參考圖5A，提供包括NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的襯底501。 在NMOS區(qū)域中形成N-型多晶珪層502A,并在PMOS區(qū)域中形 成P-型多晶硅層502B。襯底501可包括在其上實施DRAM過程 的襯底。NMOS區(qū)域可為單元區(qū)域和周邊區(qū)域的NMOS區(qū)域。在 本發(fā)明的實施方案中，單元區(qū)域作為NMOS區(qū)域來闡述說明?？赏ㄟ^在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的多晶珪層中注入N-型 或P -型雜質(zhì)形成各N -型多晶硅層502A和P -型多晶硅層502B。 此外，可分別在NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域中直接形成N-型多晶 硅層502A和P-型多晶珪層502B。所述N-型雜質(zhì)可包括P或 As,以及所述P-型雜質(zhì)可包括B。在N -型多晶硅層502A和P -型多晶硅層502B上形成金屬電 極503和柵極硬掩模504。金屬電極503可包括阻擋層金屬和金屬 層的堆疊結(jié)構(gòu)。所述金屬層可包括鎢。所述柵極硬掩模504包括基 于氮化物的層。在柵極硬掩模504上形成緩沖層505、非晶碳層506、 SiON層 507以及BARC圖案508。當(dāng)形成后續(xù)第一光刻膠圖案時，非晶碳 層506用作蝕刻緩沖層505的硬掩模，SiON層507用作蝕刻非晶 碳層506的硬掩模，BARC層508用作抗反射涂層。形成緩沖層505以減小PMOS區(qū)域的CD。形成該緩沖層505 可減少直接修整柵極硬掩模504的負擔(dān)。緩沖層505包括對柵極硬 掩模504具有選擇性的材料。所述緩沖層包括多晶硅、鎢或硅化鎢。在BARC層508上形成第一光刻膠圖案509A和509B。第一光 刻膠圖案509A和509B限定柵極圖案區(qū)域。通過在BARC層508 上形成光刻膠層以及實施膝光和顯影過程形成第一光刻膠圖案509A和509B，以圖案化并限定柵極圖案區(qū)域。下文中，為了方便 說明，在NMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案509A稱為第一 NMOS光刻膠圖案509A，在PMOS區(qū)域中形成的第一光刻膠圖案 509B稱為第一 PMOS光刻膠圖案509B。在NMOS區(qū)域和PMOS 區(qū)域中分別形成第一 NMOS和PMOS光刻膠圖案509A和509B以 具有所期望的DICD。參考圖5B，蝕刻BARC層508、 SiON層507、非晶碳層506 以及緩沖層505。此時，在蝕刻緩沖層505之前，基本上移除第一 NMOS光刻膠圖案509A、第一 PMOS光刻膠圖案509B、 BARC層 508以及SiON層507。因此，保留部分非結(jié)晶硅碳層506。下文中， 在NMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層506部分被稱為第一非晶碳圖案 506A,在PMOS區(qū)域中剩余的非晶碳層506部分被稱為第二非晶 碳圖案506B。而且，下文中，在NMOS區(qū)域中剩余的緩沖層505 部分被稱為第一緩沖圖案505A，在PMOS區(qū)域中剩余的緩沖層505 部分被稱為第二緩沖圖案505B。參考圖5C，移除第一和第二非晶碳圖案506A和506B?？衫?氧等離子體移除笫一和第二非晶碳圖案506A和506B。實施清潔過 程。形成第二光刻膠圖案510。第二光刻膠圖案510暴露PMOS區(qū) 域。可通過在所得結(jié)構(gòu)上形成光刻膠層并實施瀑光和顯影過程形成 笫二光刻膠圖案510?？赏ㄟ^實施圖案化形成第二光刻膠圖案510， 所述圖案化基本與用于在形成N-型多晶硅層502A和P-型多晶 硅層502B時形成暴露各NMOS和PMOS區(qū)域的掩模的圖案化相 同。因此，該第二光刻膠圖案510暴露PMOS區(qū)域。參考圖5D，修整第二緩沖圖案505B。可根據(jù)第二緩沖圖案505B 的材料利用不同的氣體實施所述修整。即，如果第二緩沖圖案505B 包括多晶硅時，則利用包括HBr、 Cl2和02的氣體實施所述修整。 如果第二緩沖圖案505B包括鴿或硅化鎢，則利用包括Cl2、 &以及 NF3和SF6之一的氣體實施所述修整。第二緩沖圖案505B的CD隨蝕刻時間而減少，并且由于選擇性 而沒有損傷柵極硬掩模層504。附圖標記505C表示PMOS區(qū)域中 的已修整的第二緩沖圖案505C。參考圖5E,移除第二光刻膠圖案510?？衫醚醯入x子體移除 第二光刻膠圖案510。實施清潔過程。接著蝕刻柵極硬掩模504。 附圖標記504A和504B分別表示NMOS區(qū)域中的第一柵極硬掩模 圖案504A以及PMOS區(qū)域中的第二柵極硬掩模圖案504B。參考圖5F，蝕刻金屬電極503、 N-型多晶硅層502A以及P-型多晶硅層502B， 以形成柵極圖案。下文中，在NMOS區(qū)域中剩 余的金屬電極503部分被稱為第一金屬電極圖案503A,以及在 PMOS區(qū)域中剩余的金屬電極503部分被稱為第二金屬電極圖案 503B.附圖標記502Al和502B1分別表示N -型多晶硅圖案502Al 和P-型多晶硅圖案502Bl。即使P-型多晶硅圖案502B1形成為具有正坡度，因為在蝕刻 柵極硬掩模504前，通過如圖5D所示修整第二緩沖圖案505B而減 少CD，因此偏壓增加不大?？稍谛纬蓶艠O圖案時移除第一緩沖圖案505A和已修整的第二 緩沖圖案505C，或可在蝕刻柵極硬掩模504之后和蝕刻柵極金屬電 極503之前移除第一緩沖圖案505A和已修整的第二緩沖圖案 505C。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，由于單元區(qū)域和周邊區(qū)域之間圖案密 度差異而增加的周邊區(qū)域的CD,可通過附加形成光刻膠圖案并在 周邊區(qū)域中修整硬掩模而被控制，從而控制單元區(qū)域和周邊區(qū)域之 間的CD。此外，通過形成暴露PMOS區(qū)域的光刻膠圖案并實施修整過程， 在NMOS和PMOS區(qū)域中形成柵極圖案的期間，可控制PMOS區(qū) 域的CD,在所述PMOS區(qū)域中，由于P-型多晶硅層和實施修整 過程而增加偏壓。而且，在附加形成緩沖層以控制CD并形成柵極圖案之后，通 過修整柵極硬掩?；?qū)嵤┧鲂拚^程的簡單掩模過程可充分控 制PMOS區(qū)域的CD。然而，即使通過選擇性控制PMOS區(qū)域中的CD來蝕刻PMOS 區(qū)域中P-型多晶硅層以具有正坡度，所述偏壓增加也不大。盡管參考具體實施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可進行各種變化和修改 飛T"
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標層；在所述單元區(qū)域中的所述蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二部分的第一掩模圖案，以及在所述周邊區(qū)域中的所述蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二部分的第二掩模圖案；在所述單元區(qū)域上形成光刻膠圖案；修整所述第二掩模圖案的所述第一部分；移除所述光刻膠圖案和所述第一掩模圖案的所述第二部分以及所述第二掩模圖案的所述第二部分；和蝕刻所述蝕刻目標層以在所述單元區(qū)域中形成圖案和在所述周邊區(qū)域中形成圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中形成所述第一掩模圖案和 所述第二掩模圖案包括在所述蝕刻目標層上形成第一掩模層；在所述第 一掩模層上形成第二^^模層；蝕刻所述第二掩模層以形成所述第一^^模圖案的所述第二部分和 所述第二掩模圖案的所述第二部分；和蝕刻所述第 一掩模層以形成所述第 一掩模圖案的所述第 一部分和 所述第二掩模圖案的所述第 一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一掩模層包含基于 氮化物的層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述第 一掩模層包含氮化硅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中修整所述第二掩模圖案的所 述第一部分包括實施等離子體蝕刻過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中實施所述等離子體蝕刻過程包括利用包含四氟甲烷(CF4)、三氟甲烷(CHF3)和氧(02)的氣 體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述蝕刻目標層包含導(dǎo)電層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述導(dǎo)電層包含多晶硅、金 屬或金屬硅化物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述單元區(qū)域和所述周邊 區(qū)域中的所述圖案包括柵極圖案或位線圖案。
10. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括N -溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS )區(qū)域和P -溝道金 屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS )區(qū)域的襯底上形成N-型多晶硅層和P-型多晶硅層，所述N-型多晶硅層在所述NMOS區(qū)域中形成并且所述 P-型多晶硅層在所述PMOS區(qū)域中形成；在所述N -型和P -型多晶硅層上形成金屬電極層；在所述金屬電極層上形成柵極硬掩模圖案；形成暴露所述PMOS區(qū)域的光刻膠圖案；修整所述PMOS區(qū)域中的所述柵極硬掩模圖案；移除所述光刻膠圖案；利用所述柵極硬掩模圖案蝕刻所述金屬電極層以及所述N-型和 P-型多晶硅層，以形成初f極圖案。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述柵極硬掩模圖案 包括在所述金屬電極層上形成基于氮化物的柵^l硬掩模；在所述基于氮化物的柵極硬掩模上形成非晶碳層、氧氮化硅 (SiON)層和抗>^射涂層；在所述抗>^射涂層上形成^^模圖案以限定柵極圖案區(qū)域；蝕刻所述抗反射涂布層、所述SiON層、所述非晶碳層和所述基 于氮化物的柵極硬掩模；和移除所述已蝕刻的非晶碳層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中蝕刻所述抗反射涂層、所 述SiON層、所述非晶碳層和所述基于氮化物的柵極硬掩模包括移除 所述掩模圖案、所述非晶碳層和所述SiON層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中修整所述柵極硬掩模圖案 包括利用包含四氟甲烷(CFJ、三氟甲烷(CHF3)和氧(02)的氣 體。
14. 一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括N -溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS )區(qū)域和P -溝道金 屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS )區(qū)域的襯底上形成N -型多晶硅層和P -型多晶珪層，所述N-型多晶珪層在所述NMOS區(qū)域中形成并且所述 P -型多晶硅層在所述PMOS區(qū)域中形成；在所述N -型和P-型多晶硅層上形成金屬電極層；在所述金屬電極上形成柵極硬掩模；在所述柵極硬掩模上形成圖案化的緩沖層以限定柵極圖案區(qū)域； 形成暴露所述PMOS區(qū)域的光刻膠圖案； 修整PMOS區(qū)域中的所述已圖案化的緩沖層； 移除所述光刻膠圖案；和利用所述圖案化的緩沖層蝕刻所述金屬電極層以及所述N-型和 P-型多晶硅層，形成柵極圖案。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中形成所述圖案化的緩沖層 以限定所述柵極圖案區(qū)域包括在所述柵極硬掩模上形成緩沖層；在所述緩沖層上形成非晶碳層、氧氮化硅(SiON )層和抗反射涂層；在所述抗反射涂層上形成掩模圖案以限定所述柵極圖案區(qū)域； 蝕刻所述抗反射涂層、所述SiON層、所述非晶碳層和緩沖層；和移除所述蝕刻的非晶碳層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成所述圖案化的緩 沖層之前形成非晶碳層和SiON層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中形成所述圖案化的緩沖層 以限定所述柵極圖案區(qū)域包括在所述柵極硬掩模上形成非晶碳層和SiON層；在所述SiON層上形成緩沖層；在所述緩沖層上形成抗反射涂層；在所述抗反射涂層上形成掩模圖案以限定所述柵極圖案區(qū)域；和 蝕刻所述抗^^射涂層、所述緩沖層、所述SiON層和所述非晶碳層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述緩沖層包含多晶硅、 鴒或珪化鴒。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述緩沖層包含多晶硅、 鴒或珪化鴒。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)所述圖案化的緩沖層包 含多晶硅時，修整所述圖案化的緩沖層包括利用包含溴化氫(HBr)、 氯(Cl2)和氧(02)的氣體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中當(dāng)所述圖案化的緩沖層包 含多晶硅時，修整所述圖案化的緩沖層包括利用包含HBr、 <:12和02的氣體。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中當(dāng)所述圖案化的緩沖層包 含鵠或硅化鴒時，修整所述圖案化的緩沖層包括利用包含Cl2、氮氣(N2)以及選自三氟化氮(NF3)和六氟化硫(SF6)之一的氣體。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中當(dāng)所述圖案化的緩沖層包 含鵠或硅化鵠時，修整所述圖案化的緩沖層包括利用包含Cl2、 N2以 及選自NF3和SF6之一的氣體。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在包括單元區(qū)域和周邊區(qū)域的襯底上形成蝕刻目標層；在所述單元區(qū)域中的蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二部分的第一掩模圖案，以及在所述周邊區(qū)域中的蝕刻目標層上形成具有第一部分和第二部分的第二掩模圖案；在所述單元區(qū)域上形成光刻膠圖案；修整所述第二掩模圖案的第一部分；移除所述光刻膠圖案以及第一掩模圖案的第二部分和第二掩模圖案的第二部分；蝕刻所述蝕刻目標層以在所述單元區(qū)域和所述周邊區(qū)域中形成圖案。
文檔編號H01L21/00GK101217106SQ20071014569
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月4日
發(fā)明者鄭鎮(zhèn)基 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司