專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，特別地涉及一種利用雙嵌段共聚物的自組裝來實現(xiàn)對準(zhǔn)的有源區(qū)接觸孔的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸不斷減小，如何獲得尺寸更小的接觸孔、如何使接觸孔與有源區(qū)精確對準(zhǔn)等問題逐漸成為人們關(guān)心的問題。在當(dāng)前的半導(dǎo)體器件制造過程中，利用光致抗蝕劑的光刻和刻蝕形成用于有源區(qū)的接觸孔。具體來說，在半導(dǎo)體襯底上形成了半導(dǎo)體器件的柵極和有源區(qū)之后，在其上沉積層間電介質(zhì)層。利用化學(xué)機械拋光等方法使該層間電介質(zhì)層平坦化。在平坦化后的層間電介質(zhì)層上旋涂光致抗蝕劑，并進行曝光、顯影等光刻操作，以使該光致抗蝕劑圖形化。然后，利用圖形化后的光致抗蝕劑作為掩模來刻蝕層間電介質(zhì)層直到露出有源區(qū)，從而形成用于該有源區(qū)的接觸孔。但是，隨著半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸不斷減小，上述光刻操作已經(jīng)達到了其對于未對準(zhǔn)控制的極限。光刻的未對準(zhǔn)問題對于有源區(qū)上的接觸孔而言尤其關(guān)鍵。利用上述方法形成的接觸孔與有源區(qū)之間往往出現(xiàn)位置上的偏移，很難真正對準(zhǔn)。圖1A-1C是分別示出了接觸孔與有源區(qū)的不同的相對位置關(guān)系的示例性俯視圖。圖1D是與圖1A對應(yīng)的半導(dǎo)體器件的示例性截面圖。圖1A示出了接觸孔103與有源區(qū)104在期望的對準(zhǔn)情況下的相對位置，此時接觸孔位于有源區(qū)的中央。參考與其對應(yīng)的截面圖，即圖1D，附圖標(biāo)記101表示層間電介質(zhì)層在兩個柵極線105之間的凹部，附圖標(biāo)記102表示層間電介質(zhì)層在兩個柵極線105上方的頂峰部分。圖1B示出了接觸孔103相對有源區(qū)104在沿與柵極線105平行的方向上發(fā)生偏移的情況。在這種情況下，雖然接觸孔103與有源區(qū)104之間存在偏移，但是由于接觸孔103仍有部分與有源區(qū)104接觸，并且接觸孔103沒有接觸到其它部件區(qū)域，所以這種情況是可以接受的誤差。圖1C示出了接觸孔103相對有源區(qū)104在沿與柵極線105垂直的方向上發(fā)生偏移的情況。如圖1C所示，偏移的接觸孔103將去除層間電介質(zhì)層在柵極線105上方的一部分，從而會露出柵極線105，使得接觸孔103將連接?xùn)艠O線105與有源區(qū)104，這是絕對不能允許的。因此，希望能夠避免這種未對準(zhǔn)問題的發(fā)生。鑒于上述問題，期望提出一種制造半導(dǎo)體器件的方法來避免出現(xiàn)上述的接觸孔與有源區(qū)未對準(zhǔn)的問題，以便提高半導(dǎo)體器件的成品率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是在獲得小尺寸的接觸孔的同時減輕或消除如上所述的有源區(qū)與接觸孔未對準(zhǔn)的問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:在襯底上至少形成相鄰的兩條柵極線，以及在所述兩條柵極線之間的襯底中形成一個有源區(qū)；在所述襯底上沉積層間電介質(zhì)層，所述層間電介質(zhì)層具有在所述兩條柵極線之間的凹部；在所述層間電介質(zhì)層上沉積硬掩模層；刻蝕所述硬掩模層，以在所述硬掩模層中形成開口，所述開口至少露出所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分；至少在通過所述開口露出的所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分中填充雙嵌段共聚物，所述雙嵌段共聚物包括第一單體和第二單體；對所述雙嵌段共聚物進行自組裝處理，從而在所述有源區(qū)上方形成第一單體的圓形圖案，第二單體位于第一單體的周圍；去除第一單體；以及利用第二單體和所述硬掩膜層作為掩模來刻蝕所述層間電介質(zhì)層直到露出所述有源區(qū)，從而形成用于所述有源區(qū)的接觸孔。優(yōu)選地，上述方法還包括:在形成所述接觸孔之后，用金屬來填充所述接觸孔。更優(yōu)選地，所述金屬包括銅。優(yōu)選地，上述方法還包括:在填充所述接觸孔之后，進行平坦化處理，以使得所述層間電介質(zhì)層和所填充的金屬的表面平坦。更優(yōu)選地，利用化學(xué)機械拋光來進行所述平坦化處理。更優(yōu)選地，上述方法還包括:在進行所述平坦化處理之后，沉積另一個層間電介質(zhì)層，并且利用光刻和刻蝕來使所述另一個層間電介質(zhì)層圖形化，從而形成用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔。更優(yōu)選地，上述方法還包括:在形成用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔之后，用金屬來填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔，并且在填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔之后，進行平坦化處理，以使得所述另一個層間電介質(zhì)層和填充在其中的金屬的表面平坦。更優(yōu)選地，用銅來填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔。更優(yōu)選地，利用化學(xué)機械拋光來進行所述平坦化處理。優(yōu)選地，利用干法刻蝕方法來刻蝕所述硬掩模層。優(yōu)選地，所述硬掩模層包括硅氮化物、鈦氮化物或者硼氮化物。優(yōu)選地，通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來填充雙嵌段共聚物。優(yōu)選地，所述雙嵌段共聚物為聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物，所述第一單體為聚甲基丙烯酸甲酯，所述第二單體為聚苯乙烯。優(yōu)選地，所述自組裝處理為溶劑熏蒸或退火處理。優(yōu)選地，利用等離子體刻蝕方法來去除第一單體。更優(yōu)選地，在所述等離子體刻蝕方法中使用的氣體包括02、Ar/02、Ar、CF4和CHF3/02。優(yōu)選地，利用濕法刻蝕方法來去除第一單體。更優(yōu)選地，使用乙酸來濕法刻蝕掉第
一單體。優(yōu)選地，通過調(diào)整所述雙嵌段共聚物中第一單體與第二單體的質(zhì)量比或者所述雙嵌段共聚物的分子量來控制所述第一單體的圓形圖案的直徑。優(yōu)選地，利用等離子體刻蝕方法來刻蝕所述層間電介質(zhì)層。優(yōu)選地，所述開口是其長度方向與所述柵極線的長度方向垂直的溝槽狀開口。更優(yōu)選地，填充雙嵌段共聚物的步驟包括:通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜；以及均勻地回刻所述雙嵌段共聚物的膜，直到所述雙嵌段共聚物僅僅被填充在通過所述開口露出的凹部中。更為優(yōu)選地，上述方法還包括:在去除第一單體之前，涂敷光致抗蝕劑，并將所述光致抗蝕劑圖形化以使其至少覆蓋所述層間電介質(zhì)層的沒有被所述硬掩模層和所述雙嵌段共聚物遮掩的部分。優(yōu)選地，所述開口是如下的矩形開口，所述矩形開口在與所述柵極線的長度方向垂直的方向上不超出所述層間電介質(zhì)層的所述凹部。更優(yōu)選地，填充雙嵌段共聚物的步驟包括:通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜；以及均勻地回刻所述雙嵌段共聚物的膜，直到所述雙嵌段共聚物僅僅被填充在所述開口中。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，利用雙嵌段共聚物的自組裝特性和層間電介質(zhì)層在兩個柵極線之間自然形成的凹部，保證了用于有源區(qū)的接觸孔能夠與有源區(qū)精確地對準(zhǔn)，從而提高了半導(dǎo)體器件的成品率。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以獲得很小尺寸的接觸孔。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，根據(jù)本發(fā)明的利用雙嵌段共聚物形成接觸孔的工藝簡單，并且能夠與當(dāng)前半導(dǎo)體制造工藝兼容，從而降低了半導(dǎo)體器件的制造成本。通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得更為清楚。


參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明。為了清楚起見，圖中各個層的相對厚度以及特定區(qū)域的相對尺寸并沒有按比例繪制。在附圖中:圖1A-1C是分別示出了接觸孔與有源區(qū)的不同的相對位置關(guān)系的示例性俯視圖；圖1D是與圖1A對應(yīng)的半導(dǎo)體器件的示例性截面圖；圖2簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；圖3A-圖3F是根據(jù)圖2所示的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的一個示例的示例性截面圖，圖3G-圖3L是分別與圖3A-圖3F對應(yīng)的俯視圖；圖4A-圖4E是根據(jù)圖2所示的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的另一個示例的示例性截面圖，圖4F-圖4J是分別與圖4A-圖4E對應(yīng)的俯視圖；以及圖5示例性地示出了形成與有源區(qū)接觸的接觸件之后的半導(dǎo)體器件的截面圖。
具體實施例方式雙嵌段共聚物包含兩種化學(xué)成分不同的聚合物嵌段。在對雙嵌段共聚物結(jié)構(gòu)進行一定處理(例如，溶劑熏蒸或退火處理等)后，這兩種嵌段分離并且自發(fā)地自組裝成表現(xiàn)出有序形態(tài)的納米尺度的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)中，Sang-Kon Kim提出了一種通過雙嵌段共聚物的自組裝來形成溝槽的方法(參見“Process Simulation of Block Copolymer Lithography，，，Proceedingsof 10th IEEE International Conference on Nanotechnology Joint Symposium withNano Korea2010)o在該方法中，通過制圖外延的方式或者使用化學(xué)表面圖案化的方式來引導(dǎo)自組裝的進行，并且通過退火處理使得在聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA)中，所述聚苯乙烯(PS)單體與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)單體分離，從而在襯底上形成PS和PMMA的單體線條，這兩種單體線條彼此間隔，在紫外光照射下利用乙酸選擇性地去除PMMA線條，從而在襯底上形成溝槽。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在將雙嵌段共聚物限定在矩形邊框內(nèi)的情況下，在對該雙嵌段共聚物進行自組裝處理之后，該雙嵌段共聚物中的一種單體會在該矩形邊框的中央形成一個圓柱形結(jié)構(gòu)。可以通過調(diào)整該雙嵌段共聚物中兩種單體之間的質(zhì)量比或者該雙嵌段共聚物的分子量來調(diào)節(jié)該圓柱形結(jié)構(gòu)的直徑，并且該圓柱形結(jié)構(gòu)的直徑可以小到IOnm左右。因此，可以利用雙嵌段共聚物的這種自組裝特性來制作小尺寸的有源區(qū)接觸孔，并且保證該有源區(qū)接觸孔能夠與有源區(qū)精確地對準(zhǔn)。利用上述原理，提出了本發(fā)明。下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。另外，相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。以下對示例性實施例的描述僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。本領(lǐng)域中公知的技術(shù)可以被應(yīng)用于沒有特別示出或描述的部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。圖2簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟:在襯底上至少形成相鄰的兩條柵極線，以及在所述兩條柵極線之間的襯底中形成一個有源區(qū)(S201)；在所述襯底上沉積層間電介質(zhì)層(S202)，所述層間電介質(zhì)層具有在所述兩條柵極線之間的凹部；在所述層間電介質(zhì)層上沉積硬掩模層(S203)；刻蝕所述硬掩模層，以在所述硬掩模層中形成開口，所述開口至少露出所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分(S204)；至少在通過所述開口露出的所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分中填充雙嵌段共聚物(S205)，所述雙嵌段共聚物包括第一單體和第二單體；對所述雙嵌段共聚物進行自組裝處理(S206)，從而在所述有源區(qū)上方形成第一單體的圓形圖案，第二單體位于第一單體的周圍；去除第一單體(S207);以及利用第二單體和所述硬掩膜層作為掩模來刻蝕所述層間電介質(zhì)層直到露出所述有源區(qū)，從而形成用于所述有源區(qū)的接觸孔(S208)。在下文中，以在硬掩模層中形成的兩種開口圖案分別作為示例來示例性地闡述根據(jù)如圖2所示的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在硬掩模層中形成的開口圖案不限于下面描述的兩種，而是只要能通過該開口圖案來限定期望的雙嵌段共聚物的形狀和位置從而獲得期望位置處的圓形接觸孔即可。(第一示例)圖3A-圖3F是根據(jù)圖2所示的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的一個示例的示例性截面圖，圖3G-圖3L是分別與圖3A-圖3F對應(yīng)的俯視圖，而相應(yīng)地，圖3A-圖3F是沿著線A-A截取的截面。
首先，參考圖3A和對應(yīng)的圖3G，在襯底301上至少形成了相鄰的兩條柵極線302，以及在這兩條柵極線302之間的襯底中形成了一個有源區(qū)303 (S201)，然后在襯底301上沉積層間電介質(zhì)層304(S202)。由于襯底表面不平，即存在突起的兩條柵極線302，因此沉積的層間電介質(zhì)層304自然會在兩條柵極線302之間具有一個凹部306。為了方便起見，在圖3G中，用兩線一點的點劃線示出了該凹部306，用虛線示出了襯底中的有源區(qū)303。接下來，參考圖3B和對應(yīng)的圖3H，在層間電介質(zhì)層304上沉積硬掩模層305 (S203)，然后，刻蝕硬掩模層305，以在硬掩模層305中形成開口，所述開口至少露出凹部306的在有源區(qū)303上方的部分(S204)。例如，可以利用干法刻蝕方法來刻蝕硬掩模層305。硬掩模層305可以包括，例如，硅氮化物、鈦氮化物或者硼氮化物等。在本示例中，如圖3H所示，所述開口是其長度方向與柵極線302的長度方向垂直的溝槽狀開口。由于圖3B是沿著在溝槽狀開口中的線A-A截取的截面，因此，在圖3B的截面中沒有示出硬掩模層305。接下來，參考圖3C和對應(yīng)的圖31，至少在通過所述開口露出的凹部306的在有源區(qū)303上方的部分中填充雙嵌段共聚物307 (S205)，該雙嵌段共聚物307包括第一單體和第二單體。例如，可以通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來填充雙嵌段共聚物307。例如，該雙嵌段共聚物307可以為聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA)，而第一單體為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，第二單體為聚苯乙烯(PS)。在本示例中，填充雙嵌段共聚物307的步驟可以包括:通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜，并且然后均勻地回刻該雙嵌段共聚物的膜，直到雙嵌段共聚物僅僅被填充在通過所述開口露出的凹部306中，如圖31所示。可選地，可以在填充雙嵌段共聚物的步驟之后，涂敷光致抗蝕劑308，并將光致抗蝕劑308圖形化以使其至少覆蓋層間電介質(zhì)層304的沒有被硬掩模層305和雙嵌段共聚物307遮掩的部分，如圖3D和對應(yīng)的圖3J所示。該光致抗蝕劑308被用來保護層間電介質(zhì)層304的暴露的但是不期望在后續(xù)形成有源區(qū)接觸孔時被刻蝕掉的部分。在本示例中，不一定要在此處進行上述光致抗蝕劑的操作，而是只要在如下所述地去除第一單體之前進行上述的光致抗蝕劑的涂敷和圖形化操作即可。接下來，參考圖3E和對應(yīng)的圖3K，對雙嵌段共聚物307進行自組裝處理(S206)，從而在有源區(qū)303上方形成第一單體309的圓形圖案，第二單體310位于第一單體309的周圍。例如，所述自組裝處理可以為溶劑熏蒸或退火處理。經(jīng)過自組裝處理形成的第一單體309的圖案的形狀和位置受到邊界條件的影響。在本示例中，如圖3K所示，由于雙嵌段共聚物307被限定在閉合的矩形邊框內(nèi)，因此第一單體309的圖案將呈現(xiàn)為圓形并且位于矩形邊框的中心區(qū)域，而第二單體310位于圓形第一單體309的四周。通過調(diào)整雙嵌段共聚物307中第一單體與第二單體的質(zhì)量比或者雙嵌段共聚物307的分子量來控制第一單體309的圓形圖案的直徑。具體地說，在采用PS-b-PMMA作為雙嵌段共聚物的情況下，可以根據(jù)所要形成的接觸孔的直徑大小，通過調(diào)節(jié)PS單體與PMMA單體之間的質(zhì)量比或者PS-b-PMMA的分子量，使得最終形成的PMMA單體的圓形圖案的直徑基本上與所要形成的接觸孔的直徑相等。通過控制雙嵌段共聚物中第一單體與第二單體的質(zhì)量比或者雙嵌段共聚物的分子量，所形成的第一單體的圓形圖案的直徑能夠做到非常小，從而滿足半導(dǎo)體器件的發(fā)展對于小尺寸接觸孔的需求。接下來，參考圖3F和對應(yīng)的圖3L，去除第一單體309(S207)，并且然后，利用第二單體310和硬掩膜層305作為掩模來刻蝕層間電介質(zhì)層304直到露出有源區(qū)303，從而形成用于有源區(qū)的接觸孔311 (S208)。在本示例中，如圖3D和圖3J所示的光致抗蝕劑308也被用作刻蝕層間電介質(zhì)層304時的掩模。例如，可以利用等離子體刻蝕方法來去除第一單體309。在等離子體刻蝕方法中使用的氣體可以包括例如02、Ar/02、Ar、CF4和CHF3/02?？商娲兀€可以利用濕法刻蝕方法來去除第一單體309。例如，可以使用乙酸來濕法刻蝕掉第一單體309。對于在使用例如PMMA單體作為第一單體時，可以通過在紫外光照射下并利用乙酸選擇性地去除PMMA單體。例如，可以利用等離子體刻蝕方法來刻蝕層間電介質(zhì)層304。最終，形成了與有源區(qū)303精確對準(zhǔn)的小尺寸的接觸孔。(第二示例)圖4A-圖4E是根據(jù)圖2所示的實施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的另一個示例的示例性截面圖，圖4F-圖4J是分別與圖4A-圖4E對應(yīng)的俯視圖，而相應(yīng)地，圖4A-圖4E是沿著線A-A截取的截面。首先，參考圖4A和對應(yīng)的圖4F，在襯底301上至少形成了相鄰的兩條柵極線302，以及在這兩條柵極線302之間的襯底中形成了一個有源區(qū)303 (S201)，然后在襯底301上沉積層間電介質(zhì)層304(S202)。由于襯底表面不平，即存在突起的兩條柵極線302，因此沉積的層間電介質(zhì)層304自然會在兩條柵極線302之間具有一個凹部306。為了方便起見，在圖4F中，用兩線一點的點劃線示出了該凹部306，用虛線示出了襯底中的有源區(qū)303。接下來，參考圖4B和對應(yīng)的圖4G,在層間電介質(zhì)層304上沉積硬掩模層305 (S203)，然后，刻蝕硬掩模層305，以在硬掩模層305中形成開口，所述開口至少露出凹部306的在有源區(qū)303上方的部分(S204)。例如，可以利用干法刻蝕方法來刻蝕硬掩模層305。硬掩模層305可以包括，例如，硅氮化物、鈦氮化物或者硼氮化物等。在本示例中，如圖4G所示，所述開口是如下的矩形開口，所述矩形開口在與柵極線302的長度方向垂直的方向上不超出層間電介質(zhì)層304的凹部306。接下來，參考圖4C和對應(yīng)的圖4H，至少在通過所述開口露出的凹部306的在有源區(qū)303上方的部分中填充雙嵌段共聚物307 (S205)，該雙嵌段共聚物307包括第一單體和第二單體。例如，可以通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來填充雙嵌段共聚物307。例如，該雙嵌段共聚物307可以為PS-b-PMMA，而第一單體為PMMA，第二單體為PS。在本示例中，填充雙嵌段共聚物307的步驟可以包括:通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜，并且然后均勻地回刻該雙嵌段共聚物的膜，直到雙嵌段共聚物僅僅被填充在所述開口中，如圖4H所示。由于在本不例中層間電介質(zhì)層304沒有任何部分被暴露在外，也就是說,層間電介質(zhì)層304全部被硬掩模層305和雙嵌段共聚物307覆蓋，因此本示例不需要像第一示例中的那樣進行光致抗蝕劑308的涂敷和圖形化操作。接下來，參考圖4D和對應(yīng)的圖41，對雙嵌段共聚物307進行自組裝處理(S206)，從而在有源區(qū)303上方形成第一單體309的圓形圖案，第二單體310位于第一單體309的周圍。例如，所述自組裝處理可以為溶劑熏蒸或退火處理。與第一示例中的一樣，在本示例中，如圖41所示，由于雙嵌段共聚物307被限定在閉合的矩形邊框內(nèi)，因此第一單體309的圖案將呈現(xiàn)為圓形并且位于矩形邊框的中心區(qū)域，而第二單體310位于圓形第一單體309的四周。通過調(diào)整雙嵌段共聚物307中第一單體與第二單體的質(zhì)量比或者雙嵌段共聚物307的分子量來控制第一單體309的圓形圖案的直徑。接下來，參考圖4E和對應(yīng)的圖4J，去除第一單體309(S207)，并且然后，利用第二單體310和硬掩膜層305作為掩模來刻蝕層間電介質(zhì)層304直到露出有源區(qū)303，從而形成用于有源區(qū)的接觸孔311 (S208)。例如，可以利用等離子體刻蝕方法來去除第一單體309。在等離子體刻蝕方法中使用的氣體可以包括例如02、Ar/02、Ar、CF4和CHF3/02?？商娲?，還可以利用濕法刻蝕方法來去除第一單體309。例如，可以使用乙酸來濕法刻蝕掉第一單體309。對于在使用例如PMMA單體作為第一單體時，可以通過在紫外光照射下并利用乙酸選擇性地去除PMMA單體。例如，可以利用等離子體刻蝕方法來刻蝕層間電介質(zhì)層304。最終，形成了與有源區(qū)303精確對準(zhǔn)的小尺寸的接觸孔。上面結(jié)合圖2、圖3A-圖3L以及圖4A-圖4J詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的制作用于有源區(qū)的接觸孔的步驟。但是，本發(fā)明不限于此。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下設(shè)計硬掩模層中的開口的其它形狀。此外，為了形成與有源區(qū)接觸的接觸件312，在如上所述地形成用于有源區(qū)的接觸孔(步驟S208)之后，用諸如銅之類的金屬來填充該接觸孔。在填充該接觸孔之后，進行諸如化學(xué)機械拋光之類的平坦化處理，以使得層間電介質(zhì)層和所填充的金屬的表面平坦，如圖5所示。進一步，為了形成用于柵極線和共用接觸件的接觸孔，在如圖5所示的使表面平坦化之后，沉積另一個層間電介質(zhì)層，并且利用光刻和刻蝕來使所述另一個層間電介質(zhì)層圖形化，從而形成用于柵極線和共用接觸件的接觸孔。在形成用于柵極線和共用接觸件的接觸孔之后，用諸如銅之類的金屬來填充該接觸孔，然后，再次進行諸如化學(xué)機械拋光之類的平坦化處理，以使得該另一個層間電介質(zhì)層和填充在其中的金屬的表面平坦?？傊?，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，利用雙嵌段共聚物的自組裝特性和層間電介質(zhì)層在兩個柵極線之間自然形成的凹部來制作用于有源區(qū)的接觸孔，保證了用于有源區(qū)的接觸孔能夠與有源區(qū)精確地對準(zhǔn)，從而提高了半導(dǎo)體器件的成品率。此外，根據(jù)本發(fā)明的利用雙嵌段共聚物形成接觸孔的工藝簡單，并且能夠與當(dāng)前半導(dǎo)體制造工藝兼容，從而降低了半導(dǎo)體器件的制造成本。至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實施這里公開的技術(shù)方案。雖然已經(jīng)通過示例性實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例性實施例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上至少形成相鄰的兩條柵極線，以及在所述兩條柵極線之間的襯底中形成一個有源區(qū)； 在所述襯底上沉積層間電介質(zhì)層，所述層間電介質(zhì)層具有在所述兩條柵極線之間的凹部; 在所述層間電介質(zhì)層上沉積硬掩模層； 刻蝕所述硬掩模層，以在所述硬掩模層中形成開口，所述開口至少露出所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分； 至少在通過所述開口露出的所述凹部的在所述有源區(qū)上方的部分中填充雙嵌段共聚物，所述雙嵌段共聚物包括第一單體和第二單體； 對所述雙嵌段共聚物進行自組裝處理，從而在所述有源區(qū)上方形成第一單體的圓形圖案，第二單體位于第一單體的周圍； 去除第一單體；以及 利用第二單體和所述硬掩膜層作為掩模來刻蝕所述層間電介質(zhì)層直到露出所述有源區(qū)，從而形成用于所述有源區(qū)的接觸孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:在形成所述接觸孔之后，用金屬來填充所述接觸孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 方法，其中所述金屬包括銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括:在填充所述接觸孔之后，進行平坦化處理，以使得所述層間電介質(zhì)層和所填充的金屬的表面平坦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中利用化學(xué)機械拋光來進行所述平坦化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括:在進行所述平坦化處理之后，沉積另一個層間電介質(zhì)層，并且利用光刻和刻蝕來使所述另一個層間電介質(zhì)層圖形化，從而形成用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括:在形成用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔之后，用金屬來填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔，并且在填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔之后，進行平坦化處理，以使得所述另一個層間電介質(zhì)層和填充在其中的金屬的表面平坦。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中用銅來填充用于所述柵極線和共用接觸件的接觸孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中利用化學(xué)機械拋光來進行所述平坦化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用干法刻蝕方法來刻蝕所述硬掩模層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硬掩模層包括硅氮化物、鈦氮化物或者硼氮化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來填充雙嵌段共聚物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述雙嵌段共聚物為聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物，所述第一單體為聚甲基丙烯酸甲酯，所述第二單體為聚苯乙烯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述自組裝處理為溶劑熏蒸或退火處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中利用等離子體刻蝕方法來去除第一單體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述等離子體刻蝕方法中使用的氣體包括O2、Ar/02、Ar、CF4 和 CHF3/02。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中利用濕法刻蝕方法來去除第一單體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中使用乙酸來濕法刻蝕掉第一單體。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過調(diào)整所述雙嵌段共聚物中第一單體與第二單體的質(zhì)量比或者所述雙嵌段共聚物的分子量來控制所述第一單體的圓形圖案的直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中利用等離子體刻蝕方法來刻蝕所述層間電介質(zhì)層。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述開口是其長度方向與所述柵極線的長度方向垂直的溝槽狀開口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，填充雙嵌段共聚物的步驟包括: 通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜；以及 均勻地回刻所述雙嵌段共聚物的膜，直到所述雙嵌段共聚物僅僅被填充在通過所述開口露出的凹部中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括:在去除第一單體之前，涂敷光致抗蝕劑，并將所述光致抗蝕劑圖形化以使其 至少覆蓋所述層間電介質(zhì)層的沒有被所述硬掩模層和所述雙嵌段共聚物遮掩的部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述開口是如下的矩形開口，所述矩形開口在與所述柵極線的長度方向垂直的方向上不超出所述層間電介質(zhì)層的所述凹部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，填充雙嵌段共聚物的步驟包括: 通過旋轉(zhuǎn)涂敷方法來形成雙嵌段共聚物的膜；以及 均勻地回刻所述雙嵌段共聚物的膜，直到所述雙嵌段共聚物僅僅被填充在所述開口中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā)明的方法通過在層間電介質(zhì)層的在兩個柵極線之間自然形成的凹部中填充雙嵌段共聚物并且對該雙嵌段共聚物進行自組裝處理，形成了與有源區(qū)精確對準(zhǔn)的小尺寸的接觸孔，從而消除或減輕了有源區(qū)與接觸孔未對準(zhǔn)的問題。
文檔編號H01L21/336GK103094095SQ20111033232
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者張海洋, 王冬江 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司