專利名稱:使用自對準雙構(gòu)圖方法形成焊盤圖形的方法、使用其所形成的焊盤圖形布局、以及使用自 ...的制作方法
使用自對準雙構(gòu)圖方法形成焊盤圖形 的方法、使用其所形成的焊盤圖形布局、 以及使用自對準雙構(gòu)圖方法形成接觸孔的方法技術(shù)領(lǐng)域本申請涉及制造半導體器件的方法。更具體,本發(fā)明涉及使用自 對準雙構(gòu)圖方法在半導體器件中形成圖形的方法。
背景技術(shù):
對于高集成度的半導體器件應當形成精細圖形。應當減小器件的 尺寸以在給定的區(qū)域內(nèi)形成更多的器件。為此,應當減小圖形的間距 (圖形的寬度和間隔寬度的總和)。隨著設(shè)計尺寸顯著減小,在形成 半導體器件中需要更加精細的圖形。然而,難以使用傳統(tǒng)光刻工序在 半導體器件中形成精細圖形,由于光刻工序的解析度限制。期望適于形成各種類型的圖形,例如線圖形、焊盤圖形和接觸孔 圖形,包括具有不同圖形的圖形的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供在半導體圖形中以低于光刻的解析度極限的解析度形 成圖形的方法。本發(fā)明還提供在半導體器件中形成精細圖形以及具有各種尺寸和 間距的圖形的方法。本發(fā)明進一步提供以低于光刻工序的解析度極限的解析度形成接 觸孔的方法。
本發(fā)明的上述和其他的特性和優(yōu)勢的至少一個可以通過提供自對 準構(gòu)圖方法來實現(xiàn),該自對準構(gòu)圖方法用于形成圖形,包括在襯底上 形成第一層、在第一層上形成多個第一硬掩模圖形、在第一硬掩模圖 形的頂表面和側(cè)壁上形成犧牲層,由此在第一硬掩模圖形的側(cè)壁上形 成犧牲層的各個面對部分之間的間隙(gap)、在該間隙中形成第二石果 掩模圖形、使用第二硬掩模圖形作為掩模蝕刻犧牲層,以露出第一硬 掩模圖形、使用所露出的第一硬掩模圖形和第二硬掩模圖形露出第一 層、以及使用第一和第二硬掩模圖形蝕刻露出的第一層。
可以通過原子層淀積方法形成犧牲層。形成第二硬掩模圖形包括 在犧牲層上形成硬掩模層,同時使用該硬掩模層填充該間隙,并且各 向同性地蝕刻硬掩模層以露出犧牲層。該各向同性蝕刻可以是濕法蝕 刻。第一和第二硬掩模圖形每一個可以包括氧化物、氮化物和多晶硅 的至少一個。第一和第二硬掩模圖形可以是多晶硅層。第一層可以是 導電層。
形成多個第一硬掩模圖形可包括在導電層上形成多個第一硬掩模 圖形,各個第一硬掩模圖形的每一個包括第一線掩模圖形和第一焊盤 掩模圖形,該第一線掩模圖形具有第一線寬,該第一焊盤掩模圖形具 有第二線寬,該第一焊盤圖形從第一線掩模圖形延伸,第一焊盤掩模 圖形和第一線掩模圖形之間的距離以及相鄰一個第一硬掩模圖形的第 一焊盤掩模圖形之間的距離的至少一個大于相鄰一個第一硬掩模圖形 的第一線掩模圖形之間的距離。形成第二硬掩模圖形可包括在間隙中 形成第二硬掩模圖形,其中第二硬掩模圖形可以包括第二焊盤掩模圖 形和第二線掩模圖形,在第一焊盤掩模圖形和第一線掩模圖形之間或 者在相鄰第一硬掩模圖形的第一焊盤掩模圖形之間形成第二焊盤掩模 圖形,以及可以在相鄰的第一硬掩模圖形的第一線掩模圖形之間形成 第二線掩模圖形。蝕刻所露出的第一層可包括使用第一和第二硬掩模 圖形來形成焊盤圖形。焊盤圖形可以一致地彼此分開。焊盤圖形之間的距離可以對應于 犧牲層的厚度。形成第一硬掩模圖形可包括在每個第一硬掩模圖形之 下形成輔助圖形。輔助圖形可以具有與犧牲層相同的厚度。第一層可 以是絕緣層。
該方法還包括在第二硬掩模圖形上形成光刻膠圖形,該光刻膠圖 形包括橫跨第二硬掩模圖形所形成的縫隙(Slit),以露出部分第二硬 掩模圖形和鄰接該第二硬掩模圖形的部分犧牲層,其中形成第一層可 包括在具有高密度圖形區(qū)和低密度圖形區(qū)的襯底上形成絕緣層,形成 多個第一硬掩模圖形可包括在高密度圖形區(qū)的絕緣層上形成多個第一 硬掩模圖形,蝕刻犧牲層可包括使用光刻膠圖形和第二硬掩模圖形作 為掩模蝕刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖形,露出第一層包括使用光 刻膠圖形、第二硬掩模圖形和第一硬掩模圖形作為掩模,以除去位于 第一和第二硬掩模圖形之間的部分犧牲層,以使得露出絕緣層,以及 蝕刻所露出的第一層可包括使用光刻膠圖形、第一硬掩模圖形和第二 硬掩模圖形作為掩模,蝕刻所露出的絕緣層以形成接觸孔。
可以在低密度圖形區(qū)的絕緣層上形成第一硬掩模圖形,并且低密 度圖形區(qū)的第一硬掩模圖形之間的間隔可以使得不在低密度圖形區(qū)上 形成第二硬掩模圖形。光刻膠圖形可包括露出位于低密度圖形區(qū)的第 一硬掩模圖形之間的部分犧牲層。
該方法可包括在形成光刻膠圖形之前,在第二硬掩模層上形成平 坦化膜。
可以通過提供形成接觸孔的方法,分別實現(xiàn)本發(fā)明的上述和其他 特征和優(yōu)勢的至少一個,該方法包括在襯底上形成絕緣層、在絕緣層 上形成多個第一硬掩模圖形、在第一硬掩模圖形的頂表面和側(cè)壁上形 成犧牲層,由此在第一硬掩模圖形的相鄰側(cè)璧上所形成的犧牲層之間 形成間隙、在該間隙中形成第二硬掩模圖形、使用第二硬掩模圖形作
為掩模蝕刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖形、以及使用第一和第二硬 掩模圖形作為掩模以除去位于第一和第二硬掩模圖形之間的部分犧牲
層,以使得露出絕緣層、使用第一和第二硬掩模圖形作為掩模,部分 地蝕刻所露出的絕緣層、在部分地蝕刻的絕緣層上形成接觸孔蝕刻掩 模層、以及通過使用該接觸孔蝕刻掩模層作為蝕刻掩模,蝕刻第一硬 掩模圖形、第二硬掩模圖形、第二硬掩模圖形之下的犧牲層以及第一 和第二硬掩模圖形之下的部分絕緣層,以使得在絕緣層中形成接觸孔。
形成絕緣層可包括在襯底上形成第一絕緣層、在第一絕緣層上形 成蝕刻停止層、以及在蝕刻停止層上形成第二絕緣層。部分地蝕刻所 露出的絕緣層可包括蝕刻第二絕緣層以露出蝕刻停止層。接觸孔蝕刻 掩模層可以是有機層。
可以通過提供焊盤布局分別實現(xiàn)本發(fā)明的上述和其他特性和優(yōu)勢
的至少一個,該焊盤布局包括在襯底上所形成的多個第一焊盤圖形, 多個第一焊盤圖形的每一個包括在預定方向上延伸的第一線以及從該
第一線延伸的第一焊盤、以及在第一焊盤圖形之間形成的第二焊盤圖 形,該第二焊盤圖形包括第二線以及從第二線延伸的第二焊盤,其中 第二線形成在相鄰第一焊盤圖形的第一線之間,可以在第一焊盤和第 一線以及在相鄰第一焊盤圖形的第一焊盤之間形成第二焊盤,并且第 一焊盤圖形和第二焊盤圖形彼此均勻間隔。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,通過參照附圖描述詳細的示例性實施 例,本發(fā)明的上述和其他特性及優(yōu)勢將變得更加顯而易見,在附圖中
圖1A至1G說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面,在形成半導體器 件中的線圖形的第一示例性方法的階段期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的截面 圖2A至2C說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面,在形成焊盤圖形 的示例性方法的階段期間所獲得的層的部分布局圖3A至3F說明在圖2A至2C中所示的形成焊盤圖形的示例性方 法的階段期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的截面圖4A和4B說明根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的焊盤圖形的掃 描電子顯微鏡(SEM)圖像;
圖5A至5F說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成接觸孔圖形的示例性 方法期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的平面圖6A至6F分別說明沿著圖5A至5F的線IIa-IIa,以及IIb-IIb,所 取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖7A至7G說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面,在形成接觸孔圖 形的另一示例性方法期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的平面圖;以及
圖8A至8G分別說明沿著圖7A至7G的線IIIa-IIIa'以及IIIb-IIIb' 所取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式
2006年10月2日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的名為"Method of Forming Pad Patterns Using Self-Align Double Patterning Method, Pad Pattern Layout Formed Using the Same, and Method of Forming Contact Holes Using Self-Align Double Patterning Method"的韓國專利申請?zhí)?No. 10-2006-0097404,被在此引入作為參考。
下面將參照附圖,在此更詳細地說明本發(fā)明,在附圖中說明本發(fā) 明的示例性實施例。然而,本發(fā)明可以以不同的形式實施,并且不應 當被構(gòu)造為限制于在此闡述的實施例。而是,提供這些實施例使得本 公開是全面和完整的,并能將本發(fā)明的范圍完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人 員。
在附圖中,為了說明的清楚起見,可以放大層和區(qū)域的尺寸。應 理解,當層或元件被稱為在其他層或元件"之上"時,它可以直接在 該其他層或元件之上,或者也可以存在中間層。此外,當層被稱為在 其他層或元件"之下"時,它可以直接在該其他層或元件之下,或者
也可以存在一個或多個中間層或元件。此外,還應理解,當層或元件 被稱為在兩個層或元件"之間"時,它可以直接在該兩個層或元件之 間,或者也可以存在一個或多個中間層。
下面將參照附圖,在此更詳細地說明本發(fā)明,在附圖中說明本發(fā) 明的示例性實施例。然而,本發(fā)明可以以不同的形式實施,并且不應 當被構(gòu)造為限制于在此闡述的實施例。而是,提供這些實施例使得本 公開是全面和完整的,并能將本發(fā)明的范圍完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人 員。在附圖中,為了清楚起見,可以放大層和區(qū)域的尺寸。在圖中相 同的參考標號指示相同的元件,因此將省略它們的說明。
圖1A至1G說明在使用采用了本發(fā)明的一個或多個方面的自對準 雙構(gòu)圖方法,形成半導體器件中的線圖形的第一示例性方法的階段期 間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。
參照圖1A,可以提供具有高密度圖形區(qū)(A)和低密度圖形區(qū)(B) 的半導體襯底io。在高密度圖形區(qū)(A)中,可以重復地形成具有相 同寬度的島(island),并且在低密度圖形區(qū)(B)中,可以形成具有 各種寬度的島。存儲器件的單元陣列區(qū)可包括高密度圖形區(qū)(A)。在 某些情況下,存儲器件的單元陣列區(qū)可包括低密度圖形區(qū)(B)。存儲 器件的外圍電路區(qū)可包括低密度圖形區(qū)(B)。
可以在襯底IO上形成蝕刻層12。蝕刻層12可以由各種材料所形 成,取決于例如將在蝕刻層12中形成的目標圖形。例如,當目標圖形 是有源區(qū)圖形時,蝕刻層12可以是硅層。當目標圖形是柵電極圖形時, 蝕刻層12可以是導電層,例如摻雜的多晶硅層或者具有摻雜的多晶硅 層和金屬硅化物層的層疊結(jié)構(gòu)。當目標圖形是信號線圖形例如數(shù)據(jù)線 圖形或電源線圖形時,蝕刻層12可以是金屬層,例如鎢層或鋁層。'
可以在蝕刻層12上順序地形成輔助層(未示出)和第一硬掩模層
(未示出)??梢酝ㄟ^第一光刻工序,在第一硬掩模層上形成光刻膠 圖形(未示出)??梢允褂迷摴饪棠z圖形作為掩模,通過例如各向異 性蝕刻,順序地構(gòu)圖第一硬掩模層和輔助層,以分別形成多個第一硬 掩模圖形22a和多個輔助圖形21a。每個輔助圖形21a和每個第一硬掩 模圖形22a可以順序地層疊,以及每個第一硬掩模圖形22a可以層疊在 輔助圖形21a之一上。然后可以除去光刻膠圖形。在某些情況下,在形 成光刻膠圖形之前,抗反射層(未示出)可以形成在第一硬掩模層上。
第一硬掩模層可以由相對于蝕刻層12具有高蝕刻選擇性的材料 所形成。例如,第一硬掩模圖形可以是氧化物層、氮化物層和多晶硅 層之一,取決于蝕刻層12的材料。更具體,例如,第一硬掩模層可以 是其中通過蝕刻形成垂直外形的多晶硅層。 '
參照圖1A,在高密度圖形區(qū)(A)中,可以沿著X方向,以恒定 間距設(shè)置第一硬掩模圖形22a,并且其沿著X方向可具有相同的寬度和 間隔(space)寬度,即,在高密度圖形區(qū)(A)中,沿著X方向的相 鄰第一硬掩模圖形22a之間的間隔可以是相同的,并且,在低密度圖形 區(qū)(B)中,可以沿著X方向,以不同的間距設(shè)置第一硬掩模圖形22a, 并且其沿著X方向可具有不同的寬度和間隔寬度,即,在低密度圖形 區(qū)(B)中,沿著X方向的相鄰第一硬掩模圖形22a之間的間隔可以是
不相同的。
在高密度圖形區(qū)(A)中,第一硬掩模圖形22a可具有最小間距 (pitch) PP并且該最小間隔Pt可對應于用于形成第一硬掩模圖形22a 的光刻工序的限制的解析度。如圖1A所示,在高密度圖形區(qū)(A)中, 第一硬掩模圖形22a可具有P!和寬度并且該間隔P!可以是寬度 Wi的四倍(P產(chǎn)4W。。在高密度圖形區(qū)(A)中,第一硬掩模圖形22a 可以具有例如沿著X方向的相鄰第一硬掩模圖形22a之間的第一間隔 S,,并且該第一間隔S!可具有第一間隔寬度s山。在低密度圖形區(qū)(B) 中,在沿著X方向的相鄰第一硬掩模圖形22a之間,第一硬掩模圖形22a可具有例如第二、第三和第四間隔S2、 S3和S4,并且該第二、第三和第四間隔S2、 S3和S4可具有第二、第三和第四間隔寬度Sd2、 Sd3 和Sd4。在本發(fā)明的實施例中,第二間隔寬度Sd2可等于第一間隔寬度 Sdp并且第三間隔寬度Sd3可小于第一間隔寬度Sd,,以及第四間隔寬 度Sd4可大于第一間隔寬度S山。盡管示出該第一、第二、第三和第四 間隔Sp S2、 S3和S4以及該第一、第二、第三和第四間隔寬度s山、sd2、Sd3和sd4,本發(fā)明的實施例不限制于該實施例。參照圖1B,可以在襯底10上形成犧牲層23,包括第一硬掩模圖 形22a。該犧牲層23可以均勻地覆蓋第一硬掩模圖形22a的頂表面和 側(cè)壁、輔助圖形21a的側(cè)壁和蝕刻層12的露出部分。即,犧牲層23 可以是具有良好臺階覆蓋特性的保形的(ccmformal)層,并且不受下 部圖形的密度的影響??梢酝ㄟ^例如原子層淀積方法來形成犧牲層23。犧牲層23可以具有由將在高密度圖形區(qū)(A)中所形成的目標圖 形的間隔寬度W—12a所確定的厚度^ (參照圖1)??梢栽谛纬稍诟?密度圖形區(qū)(A)的第一硬掩模圖形的相鄰側(cè)壁上的犧牲層的各個部分 之間形成間隙gi。間隙寬度gdi,即由將在第一間隔Sl中所形成的目 標圖形的線寬所確定的、在高密度圖形區(qū)的相鄰側(cè)壁之上形成的犧牲 層23的各個部分之間的距離(參照圖1G)。在本發(fā)明的實施例中,當犧牲層23在第一硬掩模圖形22a的頂表 面和側(cè)壁上具有均勻厚度h時,該厚度h可等于第一硬掩模圖形22a 的間隙寬度gdi和寬度W! (t產(chǎn)gd產(chǎn)W》。低密度圖形區(qū)(B)中的第 一硬掩模圖形22a的第三間隔寬度sd3可以等于或者小于犧牲層23的 厚度h的兩倍(sd-2t。。在這種情況下,在位于第一硬掩模圖形22a 的側(cè)壁的各個部分之間的第三間隔S3中的犧牲層23之間,可不形成間隙。而是,在第二和第四間隔S2和S4中,可以形成間隙g2和g4。可以在犧牲層23上形成第二硬掩模層24。該第二硬掩模層24可
以由與第一硬掩模層相似的具有蝕刻選擇性的材料所形成。例如,第 二硬掩模層24可以由與第一 硬掩模層相同的材料或者與第一硬掩模厚的那些相似的具有蝕刻選擇性的材料所形成。在本發(fā)明的實施例中, 例如,第一硬掩模層可以由氮化物層所形成,并且第二硬掩模層24可 以由多晶硅層所形成,或者相反。在其他實施例中,第一硬掩模層和 第二硬掩模層24可以由適于獲得垂直蝕刻外形的多晶硅層所形成。
第二硬掩模層24可以具有足夠的厚度t2,用于填充在高密度圖形 區(qū)(A)中的犧牲層23的間隙gp在該實施例中,可以使用第二硬掩 模層24來填充在第一和第二間隔S,和S2中的犧牲層23的各個部分之 間所形成的間隙gi和g2,并且由于在第三間隔S3中通過犧牲層23可 不形成間隙,第二硬掩模層24可以不填充間隔S3,例如,不填充直接 在限定第三間隔S3的各個第一硬掩模圖形22a之間的第三間隔S3的任 何部分。在第四間隔S4中,可以沿著犧牲層23形成第二硬掩模層24, 并且該第二硬掩模層24的各個部分可限定間隙g5。更具體,例如,在 其中犧牲層23和第二硬掩模圖形24每個分別具有基本上一致的厚度 tp t2的實施例中,沿著平行于襯底10的XY平面以及限定第四間隔 S4的第一硬掩模圖形22a的側(cè)壁,第四間隔寬度sd4可以大于或等于犧 牲層23的厚度t!和第二硬掩模圖形24的厚度t2的和(sd4>2 ("+t2))。
參照圖1B,可以將輔助層21a形成為使得第一硬掩模圖形22a和 第二硬掩模層24可以形成為沿X方向至少部分地彼此覆蓋,即,可以 沿著相同的X-Y平面延伸。因此,輔助層21a可具有等于犧牲層23的 厚度h的厚度。此外,由于可以以相同的工序除去輔助層21a和犧牲 層23,輔助層21a和犧牲層23可具有相同的蝕刻特性。例如,輔助層 21a和犧牲層23可以由氧化物層或者氮化物層形成。此外,在本發(fā)明 的實施例中,輔助層21a和犧牲層23可以由具有與蝕刻層12相同的蝕 刻特性的材料構(gòu)成。
參照圖1C,可以通過各向同性蝕刻部分地除去第二硬掩模層24,
使得露出犧牲層23的至少上表面,犧牲層23的該至少上表面沿著Z 方向重疊第一硬掩模圖形22a,并且可以形成第二硬掩模圖形24a。在 本發(fā)明的實施例中,可以完全地將第二硬掩模層24從第四間隔S4除去, 由于在蝕刻第二硬掩模層之前,該第四間隔S4可不被完全填充,例如, 即使在形成第二硬掩模層24之后,直接在犧牲層的各個部分之間的第 四間隔S4沒有被完全填充。然而,在第一和第二間隔Si和S2中的部分 第二硬掩模層24可以剩余,由于在先前工序,例如形成第二硬掩模層 24期間,已經(jīng)完全填充第一和第二間隔S,和S2。如圖1C所示,沿著X方向,第二硬掩模圖形24a可以重疊第一 硬掩模圖形22a,并且可以平行于第一硬掩模圖形22a延伸。該第二硬 掩模圖形24a可以形成為使得第一硬掩模圖形22a和第二硬掩模圖形 24a可以沿著相同的X-Y平面延伸。此外,在本發(fā)明的實施例中,沿 著X方向,第一硬掩模圖形22a和第二硬掩模圖形24a可以基本上彼 此完全重疊。用于蝕刻例如部分第二硬掩模層的各向同性蝕刻可以包括濕法蝕 刻。在這種情況下,當?shù)诙惭谀?4是氮化物層時,磷酸鹽溶液可 用作蝕刻溶液。當?shù)诙惭谀?4是氧化物層時,HF溶液、H2S04 溶液、NH40H和11202的混合溶液(在下文中,稱為SC-1溶液)、或 者NH4F和HF的混合溶液(在下文中,稱為LAL溶液)可用作蝕刻 溶液。當?shù)诙惭谀?4是多晶硅層時,HN03和SC-1的混合溶液可 用作蝕刻溶液。圖1D和1E說明當不需要這些部分時,除去在第二間隔S2中形成 的第二硬掩模圖形24a之一的工序期間所形成的所得結(jié)構(gòu)的視圖。盡管 圖1D和1E說明除去了單個第二硬掩模圖形24a,在本發(fā)明的實施例 中,可以不除去該第二硬掩模圖形24a或者可以除去多于一個的第二硬 掩模圖形24a。
可以使用例如第二光刻工序,在犧牲層23和第二硬掩模圖形24 上形成光刻膠圖形32。形成在第二間隔S2中的、要被除去的部分第二 硬掩模圖形24a可以通過光刻膠圖形32的圖形而保持露出。很顯然, 在第二光刻工序中所形成的圖形間隙大于在第一光刻工序中所形成 的。
在圖1D和1E所示的示例性實施例中,在第二間隔S2中所形成的 部分第二硬掩模圖形24a通過光刻膠圖形32保持露出,并且使用光刻 膠圖形32作為掩模而被除去。在除去保持露出的部分第二硬掩模圖形 24a之后,可以除去光刻膠圖形32。在圖1E中示出所得結(jié)構(gòu)。
參照圖1F,可以使用第二硬掩模圖形24a作為蝕刻掩模,通過各 向異性蝕刻方法來蝕刻犧牲層23,由此露出第一硬掩模圖形22a。然后, 使用第二硬掩模圖形24a和露出的第一硬掩模圖形22a作為蝕刻掩模, 通過各向異性蝕刻方法進一步蝕刻犧牲層23,直到露出蝕刻層12的各 個部分。結(jié)果,在高密度圖形區(qū)(A)中,形成在第一硬掩模圖形22a 之間在第二硬掩模圖形24a之下層疊的犧牲圖形23a,并且在第一和第 二硬掩模圖形22a和24a之間可以露出蝕刻層12。
還參照圖1F,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以在第一硬掩模圖形 22a之間露出蝕刻層12。參照圖1G,然后可以使用第一和第二硬掩模圖形22a和24a作為 蝕刻掩模,通過例如各向異性蝕刻工序來構(gòu)圖蝕刻層12。由此,形成 器件圖形12a。
如上所述,在形成第一硬掩模圖形22a之后,可以完全地或者基 本上與第一硬掩模圖形22a對準地形成第二硬掩模圖形24a。然后,使 用第一和第二硬掩模圖形22a和24a作為蝕刻掩模,構(gòu)圖蝕刻層12。 這樣,可以以低于光刻工序的解析度極限的解析度,在高密度圖形區(qū)
(A)中形成精細間隙圖形。這種圖形轉(zhuǎn)移方法可以稱為自對準雙構(gòu)圖 方法。在本發(fā)明的實施例中,在低密度圖形區(qū)(B)中,通過調(diào)整第一硬掩模圖形22a的間隔寬度或者通過執(zhí)行額外的光刻工序,不能形成第二 硬掩模圖形24a。因此,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以僅僅使用第一 硬掩模圖形22a構(gòu)圖蝕刻層12,使得器件圖形12a可以具有各種間隔 寬度和間隙。同時,在圖1A至1G中所示的示例性實施例中,在形成器件圖形 12a中,第二硬掩模圖形24a可以形成在高密度圖形區(qū)(A)中的相鄰 第一硬掩模圖形22a之間。因此,在本發(fā)明的實施例中,第一和第二硬 掩模圖形22a和24a的島的數(shù)目可以是奇數(shù)的,并且因此器件圖形12a 的島的數(shù)目可以是奇數(shù)的。然而,當期望使用第一和第二硬掩模圖形 22a和24a形成具有偶數(shù)數(shù)目個島的器件圖形12a時,器件圖形12a的 一個島可以形成為虛擬島。此外,在圖1A至1G所示的示例性實施例 中,在高密度圖形區(qū)(A)中,第一和第二硬掩模圖形22a和24a具有 相同或者基本上相同的線寬。然而,在髙密度圖形區(qū)(A)中,第一和 第二硬掩模圖形22a和24a可以具有不同的線寬。在本發(fā)明的該實施例 中,在高密度圖形區(qū)(A)中的器件圖形12a可以具有不同寬度的島。 即,在本發(fā)明的某些實施例中,可以在高密度圖形區(qū)(A)中重復地形 成具有不同寬度的島。圖2A至2C說明在采用本發(fā)明的一個或多個方面的使用自對準雙 構(gòu)圖方法的形成焊盤圖形的示例性方法的階段期間所獲得的層的部分 布局圖,以及圖3A至3F說明在圖2A至2C中所示的形成焊盤圖形的 示例性方法的階段期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。特別地,圖2A說明XY層的示例性部分布局圖,該XY層包括對 應于第一硬掩模圖形122a的構(gòu)圖的第一硬掩模層122。圖2B說明XY
層的示例性部分布局圖,該XY層包括對應于第一和第二硬掩模圖形122a、 124a的第一和第二硬掩模層122、 124。圖2C說明XY層的示 例性部分布局圖,該XY層包括對應于第一和第二焊盤圖形112a、112b、 第一和第二線112a_L、 112b一L以及第一和第二焊盤圖形112a_P、 112b—P的構(gòu)圖的導電層112。圖3A說明沿著圖2A的線I-I'所取的各個所得結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3D和3E說明沿著2B的線n-n'所取的各個所得結(jié)構(gòu)的截面圖,以及圖3F說明沿著2C的線in-nr所取的各個所 得結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖2A至2C以及圖3A至3F中所說明的焊盤圖形形成方法的示 例性實施例中,采用在圖1A至1G中所說明的自對準雙構(gòu)圖方法,來 形成焊盤圖形。因此,在圖2A至2C以及圖3A至3F中所說明的形成 焊盤圖形的示例性實施例包括在圖1A至1G中所說明的示例性方法, 并且通常,在下文中僅僅說明該兩個示例性實施例之間的不同。參照圖3A,在半導體襯底110上形成導電層112作為蝕刻層。當 目標圖形是柵圖形時,導電層112可以是摻雜的多晶硅層或者可以具 有包括摻雜的多晶硅層和金屬硅化物層的層疊結(jié)構(gòu)。當目標圖形是數(shù) 據(jù)焊盤圖形或者電源焊盤圖形時,導電層112可以是金屬層,例如鎢 層或者鋁層。可以在導電層112上順序地形成輔助層和第一硬掩模層。可以使 用第一光刻工序在第一硬掩模層上形成第一光刻膠圖形(未示出)。 可以使用第一光刻膠圖形作為掩模,順序地構(gòu)圖第一硬掩模層和輔助 層,以形成多個輔助圖形121a和多個第一硬掩模圖形122a。輔助圖形121a的每一個可以順序地層疊在第一硬掩模圖形122a的分別一個上。 圖2A說明了對應于第一硬掩模圖形122a的構(gòu)圖的第一硬掩模層的示 例性部分布局圖。輔助圖形121a可以是氧化物層,以及第一硬掩模圖形122a可以
由適于獲得垂直蝕刻形狀的多晶硅層所形成。輔助層121a可以形成為使得第一硬掩模圖形122a可以形成在與 將稍后形成的第二硬掩模層相同和/或基本上相同的XY平面上。在某 些實施例中,可以忽略輔助層121a。
如圖2A所示,至少一個第一硬掩模圖形122a可包括沿著X方向 具有第一線寬Wi的第一線掩模圖形122L,以及第一焊盤掩模圖形 122P。第一焊盤掩模圖形122P可以從第一線掩模圖形122L延伸,并 且沿著X方向可具有第二線寬W2。在一個、某些或者全部第一焊盤掩 模圖形122P與各個相鄰的第一線掩模圖形122L之間的距離,即沿著 X方向的第一間隔Sj勺寬度,大于一個、某些或者全部相鄰第一硬掩 模圖形122a的相鄰第一線圖形122L之間的距離,即沿著X方向的第 二間隔S2的寬度。在某些實施例中,在第一硬掩模圖形122a的一個.、 某些或者全部相鄰的第一焊盤掩模圖形122P之間的距離,即沿著X方 向的第三間隔S3的寬度,可以大于第一掩模圖形122a的相鄰第一線圖 形122L之間的第二間隔S2的寬度。在某些實施例中,沿著X方向, 第 一 間隔S i可以具有與第三間隔S 3相同的寬度。參照圖3B,可以在包括第一硬掩模圖形122a的襯底110上形成 犧牲層123。結(jié)果,可以在第一硬掩模層122a的各個側(cè)壁之間的犧牲 層123上形成間隙gi和g2。犧牲層123可以是具有良好的臺階覆蓋特性并且不受下部圖形的 密度的影響的保形層。例如,可以使用原子層淀積方法形成犧牲層123。犧牲層123可以具有由將形成的目標圖形,例如目標圖形112a和 112b (參照圖2C)的最小間隔寬度,例如w—112 (參照圖2C),所確 定的厚度ti。更具體,在本發(fā)明的實施例中,可以分別基于將形成的焊 盤112a一P和112a—P沿著X方向的寬度,以及目標圖形112al和12b 的線112a一L和112b一L沿著X方向的寬度,來確定犧牲層123的間隙 gt和g2 (參照圖2C)??梢栽跔奚鼘?23上形成第二硬掩模層124。與第一硬掩模圖形 122a相同,第二硬掩模層124可以由適于獲得垂直蝕刻外形的多晶硅 層來形成。第二硬掩模層124的厚度t2可以基于犧牲層123的間隙gl 和g2的尺寸,例如,第二硬掩模層124的厚度t2可以足以填充犧牲層 123的間隙gt和g2。參照圖3C,可以通過各向同性蝕刻部分地除去第二硬掩模層124, 直到露出沿著Y方向重疊第一硬掩模圖形122a的犧牲層123的至少上 表面。結(jié)果,第二硬掩模層124可以保留在犧牲層123的各個部分之 間的某些間隔中,例如,如上參照圖1C所示的第一至第三間隔Sp S2 和S3,由于當在先前工序期間形成第二硬掩模層124時,直接在犧牲 層123的各個部分之間的第一至第三間隔S^S2和S3可以被完全填充。 結(jié)果,形成第二硬掩模圖形124a,并且該形成的第二硬掩模圖形124a 可以沿著XY平面,基本上和/或完全與第一硬掩模圖形122a對準,艮卩, 平行。在本發(fā)明的實施例中,第二硬掩模圖形124a的頂和底表面分別 可以形成在與第一硬掩模圖形122a的頂和/或底表面相同和/或基本上 相同的XY平面上。同時,在部分地蝕刻第二硬掩模層124之前,可以從在沒有被完 全或者基本上填充的犧牲層123的各個部分之間的某些間隔,完全地 除去第二硬掩模層124。例如,如圖3C所示,可以從第一硬掩模圖形 122a的陣列的外側(cè)P完全地除去第二硬掩模層124,其中在部分地蝕 刻第二硬掩模層124之前,犧牲層123的各個部分之間的間隔沒有被 基本上或者完全地填充。當?shù)诙惭谀?24由多晶硅層構(gòu)成時,可以使用例如HN03和 SC-1的混合溶液執(zhí)行各向同性蝕刻(濕法蝕刻)。 參照圖2B和3D,可以使用第二硬掩模圖形124a作為蝕刻掩模, 通過各向異性蝕刻方法蝕刻犧牲層123,由此露出第一硬掩模圖形 122a。在本發(fā)明的實施例中,可以使用第二硬掩模圖形124a和露出的 第一硬掩模圖形122a作為蝕刻掩模,通過各向異性蝕刻方法,進一步 蝕刻犧牲層123,直到露出導電層122的各個部分。結(jié)果,可以在各個 第二硬掩模圖形124a之下形成犧牲圖形123a,并且可以露出在第一和 第二硬掩模圖形122a和124a之間的導電層112的各個部分。參照圖2B,第二硬掩模圖形124a可包括第二焊盤掩模圖形124P 和第二線掩模圖形124L。例如,在第一線掩模圖形122L之一和第一 焊盤掩模圖形122P的相鄰一個之間,即在圖2A中所示的第一間隔Sj 中,或者在第一硬掩模圖形122a的各個相鄰第一焊盤掩模圖形122P 之間,即在圖2A所示的第三間隔S3中,可以形成第二焊盤掩模圖形 124P??梢栽诘谝挥惭谀D形122a的各個相鄰第一線掩模圖形122L 之間形成第二線掩模圖形124L。參照圖3E,可以使用第一和第二硬掩模圖形122a和124a作為蝕 刻掩模,通過例如各向異性蝕刻方法,構(gòu)圖導電層112的露出部分, 由此形成第一和第二焊盤圖形U2a和112b。參照圖2C和3F,可以除去第一和第二硬掩模圖形122a和124a, 以及輔助圖形121a和犧牲圖形123a,由此露出第一和第二焊盤圖形 112a和112b。更具體,例如,可以使用第一硬掩模圖形122a作為掩模, 形成第一焊盤圖形U2a,以及可以使用第二硬掩模圖形124a作為掩模, 形成第二焊盤圖形112b。參照圖2C,各個第一焊盤圖形112a可以包括沿著預設(shè)方向延伸 的第一線112a一L以及從第一線112a一L延伸的第一焊盤U2a一P。各個 第二焊盤圖形112b可包括沿著預設(shè)方向延伸的第二線112b L以及從第二線112b—L延伸的第二焊盤U2b—P。在各個相鄰第一焊盤圖形112a 之間形成一個、 一些或者全部的第二焊盤圖形112b??梢栽诟鱾€相鄰 的第一線112a—L之間形成第二線112b—L,并且可以在各個相鄰的第一 焊盤112a—P之間或者在第一焊盤112a—P與各個相鄰一個第一線 112a一L之間形成第二焊盤112b_P。在該實施例中,由于可以通過犧牲 層123的厚度tj角定第一焊盤圖形112a和第二焊盤圖形112b之間的 間隔寬度W一112,在全部焊盤圖形112a和112b中,該間隔寬度W—112 可以基本上和/或完全一 致。參照圖3C,可以在焊盤圖形112a和112b上形成絕緣層113,并 且在絕緣層113中形成接觸孔113a,以露出焊盤圖形112a和112b。如上所述,在本發(fā)明的實施例中,可以使用在圖1A至1G中所示 的自對準雙構(gòu)圖方法的示例性實施例,來形成焊盤圖形。因此,本發(fā) 明的實施例使得使用在圖1A至1G中所示的自對準雙構(gòu)圖工序,同時 地和/或基本上同時地在焊盤區(qū)以及其他區(qū)域中分別形成焊盤圖形和柵 圖形和/或信號線圖形。圖4A和4B說明根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的說明了焊盤圖 形的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。參照圖4A,使用在圖3A中所示的方法形成第一硬掩模圖形422a。 在第一硬掩模圖形422a中,中心圖形之間的間隔寬度Sd_422a可以小于其他間隔寬度。參照圖4B,可以使用在圖3B至3E中所示的示例性方法形成第一 焊盤圖形412a和第二焊盤圖形412b??梢允褂脠D4A的第一硬掩模圖 形422a作為掩模,形成第一硬掩模圖形422a,并且可以使用第二硬掩 模圖形(未示出)形成第二焊盤圖形412b,通過使用采用了第一硬掩 模圖形422a的自對準構(gòu)圖工序來形成該第二硬掩模圖形。在該實施例 中,在第一焊盤圖形412a的中心圖形之間不形成第二焊盤圖形412b, 由于第一硬掩模圖形422的間隔寬度Sd—422a小于第一硬掩模圖形422 的其他間隔寬度。以這種方式,可以形成具有偶數(shù)數(shù)目焊盤圖形的柵 焊盤。圖5A至5F說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用自對準雙構(gòu)圖方法的 形成接觸孔圖形的示例性方法期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的平面圖,以及 圖6A至6F分別說明沿著圖5A至5F的每條線IIa-IIa,以及IIb-IIb,所 取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。更具體,圖6A至6F的每一個的區(qū)域(A) 分別對應于沿著圖5A至5F的線IIa-IIa'所取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖,以 及圖6A至6F的每一個的區(qū)域(B)分別對應于沿著圖5A至5F的線 IIb-IIb'所取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖5A至5F以及6A至6F中所示的接觸孔圖形形成方法的示例 性實施例中,將在圖1A至IG所描述的自對準雙構(gòu)圖方法應用到形成 接觸孔圖形中。因此,在圖5A至5F以及6A至6F中所示的接觸孔圖 形形成方法的示例性實施例可以包括在圖1A至1G中所示的示例性方 法,并且通常,在下文中僅僅說明該兩個示例性實施之間的不同。參照圖5A和6A,提供具有高密度圖形區(qū)(A)和低密度圖形區(qū) (B)的半導體襯底210。在高密度圖形區(qū)(A)中,可以重復地形成 具有相同寬度的圖形。將襯底210的剩余或者其他區(qū)域稱為低密度圖 形區(qū)(B)。可以在襯底210上形成蝕刻層214。蝕刻層214可以是由例如氧 化物層或者氮化物層所形成的絕緣層。在形成蝕刻層214之前,可以 在襯底210上形成蝕刻停止層211。蝕刻停止層211相對于蝕刻層214 和襯底210可具有蝕刻選擇性。當蝕刻該蝕刻層214時,蝕刻停止層 211可用作蝕刻結(jié)束點。 可以在蝕刻層214上順序地形成輔助層(未示出)和第一硬掩模 層(未示出)??梢允褂美绲谝还饪坦ば颍诘谝挥惭谀由闲纬?第一光刻膠圖形(未示出)??梢允褂迷摰谝还饪棠z圖形作為掩模, 順序地構(gòu)圖第一硬掩模層和輔助層,由此形成多個輔助圖形221a和多 個第一硬掩模圖形222a。每個第一硬掩模圖形22a可以順序地層疊在 各個輔助圖形221a上。輔助層可以由例如氧化物層來形成,以及第一硬掩模層可以由例 如適于獲得垂直蝕刻外形的多晶硅層來形成??梢詫⑤o助圖形221a形成為使得第一硬掩模圖形222a形成在與 將要形成的第二硬掩模層相同和/或基本上相同的XY平面上。在某些 實施例中,輔助圖形221a可以被忽略。第一硬掩模圖形222a可以是島型圖形,并且可以形成在相鄰的目 標接觸孔圖形214a、 214b以及214c之間。可以使用參照圖5A至5F 以及6A至6F所述的方法形成目標接觸孔圖形214a、 214b以及214c, 由此導致圖5F中所示的目標接觸孔圖形214a、 214b和214c。如圖5A所示,在本發(fā)明的實施例中,可以在高密度圖形區(qū)(A) 中的目標接觸孔圖形214a的孔之間的奇數(shù)或者偶數(shù)間隙中形成第一硬 掩模圖形222a,以及可以形成在低密度圖形區(qū)(B)中的目標接觸孔圖 形214b和214c的孔之間的全部間隙中。第一硬掩模圖形222a在高密 度圖形區(qū)(A)中可以具有最小間距Pi。該最小間距P!可以對應于光 刻工序的解析度極限。在圖5A至5F以及6A至6F中所示的示例性實 施例中,在高密度圖形區(qū)(A)中,第一硬掩模圖形222a的間距Pi可 以是第一硬掩模圖形222a的寬度W:的四倍(P1=4W1)。在高密度圖 形區(qū)(A)中,在第一硬掩模圖形222a的相鄰一個之間,限定具有第 一間隔寬度sdi的一個或多個第一間隔SP并且在低密度圖形區(qū)(B) 中,可以在低密度圖形區(qū)(B)中的相鄰一個第一硬掩模圖形222a之
間,形成具有第二和第三間隔寬度sd2和Sd3的第二和第三間隔S2和S3。 第二間隔寬度Sd2可以小于第一間隔寬度Sdp并且第三間隔寬度Sd3 可以大于第一間隔寬度S&。參照圖5B和6B,可以在包括第一硬掩模圖形222a的襯底210上 形成犧牲層223。犧牲層223可以是具有良好的臺階覆蓋特性并且不受 下部圖形的密度的影響的保形層。例如,犧牲層223可以是通過原子 層淀積方法所形成的氧化物層。在高密度圖形區(qū)(A)中,犧牲層223可以具有由將要形成的目標 接觸孔圖形214a的接觸孔沿著X方向的寬度Wx—214a (參照圖5A) 所確定的厚度^。此外,在高密度圖形區(qū)(A)中,具有間隔寬度gdi 的間隔§1可以形成在第一硬掩模圖形222a的面對側(cè)壁之間的犧牲層 223上。間隔寬度gdp即犧牲層223的各個面對表面之間的距離,可 以等于高密度圖形區(qū)(A)中的第一硬掩模圖形222a沿著X方向的寬 度W!(參照圖6A)。同時,當在第一硬掩模圖形222a頂表面和側(cè)壁上犧牲層223具有 一致的和/或基本上一致的厚度t,時,在低密度圖形區(qū)(B)中的第一 硬掩模圖形222a的各個面對側(cè)壁之間的第二間隔寬度sd2可以等于或 者小于犧牲層223的厚度u的兩倍(sd^2t》。在這種情況下,如圖 6B所示,可以不在位于第一硬掩模圖形222a的各個面對側(cè)壁之間的第 二間隔S2中的部分犧牲層223上形成間隙。而是,可以在位于第二間 隔S2中的部分犧牲層223中形成空穴。然而,在第三間隔S3中,可以形成間隙g3??梢栽跔奚鼘?23上形成第二硬掩模層224。第二硬掩模層224 可以由具有相似于和/或等同于第一硬掩模層的那些的蝕刻特性的材料 所構(gòu)成。例如,與第一硬掩模層相同,第二硬掩模層224可以由適于 獲得垂直蝕刻外形的多晶硅層構(gòu)成。 第二硬掩模層224可以具有足以填充高密度圖形區(qū)(A)中的犧牲 層223上的間隙gi的厚度t2。在這種情況下,可以使用第二硬掩模層 224完全地和/或基本上完全地填充形成在第一間隔St中的犧牲層223 上的間隙g,,以及如果在第二間隔S2中沒有出現(xiàn)間隙,第二硬掩模層 224可以不填充第二間隔S2。同時,在第三間隔S3中,可以沿著犧牲 層223形成第二硬掩模層224。更具體,例如,在其中犧牲層223和第 二硬掩模層224每個分別具有基本上一致的厚度ti、 t2的實施例中,沿 著平行于襯底210的XY平面和限定第三空間S3的第一硬掩模圖形 222a的側(cè)壁,第三間隔寬度sd3可以大于或者等于犧牲層223的厚度 tt和第二硬掩模層224的厚度t2的總和的兩倍(sd3>2 (trH2))。參照圖5C和6C,可以通過各向同性蝕刻部分地除去第二硬掩模 層224,直到露出在第一硬掩模圖形222a的至少上表面上的犧牲層223。 在該實施例中,可以從第三間隔S3中完全地除去第二硬掩模層224/ 由于在先前工序的結(jié)果,各個第一硬掩模圖形222a之間的第三間隔S3 可以沒有被完全或者基本上完全地填充,而第二硬掩模層224可以保 留在第一間隔Si中,由于在先工序的結(jié)果,各個第一硬掩模圖形222a 之間的第一間隔Si可以已經(jīng)被完全和/或基本上完全地填充。結(jié)果,可 以形成第二硬掩模圖形224a,并且所形成的第二硬掩模圖形224a可以 基本上和/或完全地沿著XY平面與第一硬掩模圖形222a對齊,例如, 平行于該第一硬掩模圖形222a。在本發(fā)明的實施例中,第二硬掩模圖 形224a的頂和/或底表面可以分別形成在與第一硬掩模圖形222a的頂 和/或底表面相同和/或基本上相同的XY平面上。當?shù)诙惭谀?24是多晶硅層時,可以使用例如HN03和SC-1 的混合溶液來執(zhí)行各向同性蝕刻(濕法蝕刻)。參照圖5D和6D,可以在犧牲層223和第二硬掩模圖形224a上, 使用第二光刻工序形成光刻膠圖形231。在高密度圖形區(qū)(A)中,光
刻膠圖形231可包括沿著X方向延伸,即橫跨第二硬掩模圖形222a的 縫隙231a。更具體,例如,縫隙231a可以橫跨多個彼此相鄰的第二硬 掩模圖形222a。即,可以通過縫隙231a露出部分各個第二硬掩模圖形 222a和相鄰于各個第二硬掩模圖形222a的犧牲層223。該縫隙23^沿著Y方向可以具有寬度Wy一231a,對應于將要在高密度圖形區(qū)(A) 中形成的目標接觸孔圖形214a的沿著Y方向的寬度Wy—214a(參照圖 5A)。因此,可以由上述的犧牲層223的厚度tl來確定目標接觸孔圖 形214a的寬度Wx—214a,并且由縫隙的寬度Wy—231a確定目標接觸孔 圖形214a的寬度Wy—214a。同時,光刻膠圖形231可進一步包括露出在低密度圖形區(qū)(B)中 的第一硬掩模圖形222a之間的第二和第三間隔S2和S3中所形成的部 分犧牲層223的開口 231b和231c。更具體,沿著Y方向,開口 231b 和231c的寬度Wy—231b和Wy—231c可以對應于將在低密度圖形區(qū)(B) 中形成的目標接觸孔圖形214b和214c的沿著Y方向的寬度Wy一214b 和Wy—214c (參照圖5A)。當多個接觸孔圖形214c (參照圖5A)排 列為沿著X方向彼此鄰接時,開口 231c可以重疊某些或者全部接觸孔 圖形214c (參照圖5A和6E)。在本發(fā)明的實施例中,在第二光刻工序中所形成的圖形間隙可以 大于在用于第一硬掩模圖形222a的第一光刻工序中所形成的。如圖6D所示,在形成光刻膠圖形231之前,可以在襯底210上形 成平整膜層227。平整膜227可以增大第二光刻工序中的聚焦深度 (DOF)。平整膜227可以由具有良好平整特性的絕緣膜,例如旋涂 玻璃(SOG)膜或者可流動氧化物(FOX)膜形成。參照圖5E和6E,可以使用光刻膠231作為掩模蝕刻平整膜227, 以露出第二硬掩模圖形224a和鄰近于第二硬掩模圖形224a的犧牲層 223,并且可以使用光刻膠圖形231和第二硬掩模圖形224a作為蝕刻掩
模,各向異性地蝕刻犧牲層223,以露出第一硬掩模圖形222a。在本發(fā) 明的實施例中,可以使用光刻膠圖形231、第二硬掩模圖形224a和第 一硬掩模圖形222a作為蝕刻掩模,進一步各向異性地蝕刻犧牲層223, 以露出蝕刻層214的各個部分。結(jié)果,在高密度圖形區(qū)(A)中,可以 形成在第一硬掩模圖形222a之間在第二硬掩模圖形224a之下層疊的犧 牲圖形223a,并且可以露出在各個相鄰第一和第二硬掩模圖形222a和 224a之間的蝕刻層214的各個部分。同時,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以在相鄰的第一硬掩模圖形 222a之間露出蝕刻層214的各部分。因此,在本發(fā)明的實施例中,可 以不形成第二硬掩模圖形224a,例如,在低密度圖形區(qū)(B)中,通過 調(diào)整第一硬掩模圖形222a之間的第二和第三間隔寬度sd2和sd3,可以 完全地蝕刻部分第二硬掩模圖形224a。然后,使用第一和第二硬掩模圖形222a和224a作為蝕刻掩模, 各向異性地蝕刻所露出的蝕刻層214和蝕刻停止層211,由此形成接觸 孔圖形214a、 214b和214c。參照圖5F和6F,然后除去分別在第二硬掩模圖形224a、第一硬 掩模圖形222a和輔助圖形221a之下的光刻膠圖形231、平整膜227、 第二硬掩模圖形224a、犧牲圖形223a。結(jié)果,露出蝕刻層214,例如 絕緣層的頂表面,包括接觸孔圖形214a、 214b和214c。如上所述,在通過第一光刻工序形成第一硬掩模圖形222a之后, 可以與第一硬掩模圖形222a對齊地形成第二硬掩模圖形224a。在此之 后,可以通過第二光刻工序形成光刻膠圖形231,以確定將要形成的接 觸孔圖形214a、 214b和214c的寬度Wy_214a、 Wy_214b和Wy一214c, 以及可以使用光刻膠圖形231、第一硬掩模圖形222a和第二硬掩模圖 形224a作為蝕刻掩模,構(gòu)圖蝕刻層214。因此,在本發(fā)明的實施例中, 可以以小于光刻工序的解析度極限的解析度,在高密度圖形區(qū)(A)中
形成具有精細間距的接觸孔圖形214a。同時,在低密度圖形區(qū)(B)中,通過調(diào)整例如第一硬掩模層222a 的間隔寬度sd2和sd3可以不形成第二硬掩模圖形224a,以及可以將光 刻膠圖形231形成為確定將要形成的接觸孔圖形214b和214c的寬度 Wy一214b和Wy一214c。然后,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以使用光刻 膠圖形231和第一硬掩模圖形222a作為蝕刻掩模,構(gòu)圖蝕刻層214, 以形成接觸孔圖形214b和214c。因此,形成在低密度圖形區(qū)(B)中 的接觸孔圖形214b和214c可具有各種寬度和間距。替換地,在本發(fā)明 的實施例中,可以通過僅使用第二光刻工序,在低密度圖形區(qū)(B)中 形成接觸孔圖形214b和214c。圖7A至7G說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面,在使用自對準雙 構(gòu)圖方法形成接觸孔圖形的另一示例性方法期間所獲得的所得結(jié)構(gòu)的 平面圖,以及圖8A至8G分別說明沿著圖7A至7G的線IIIa-IIIa'以及 IIIb-IIIb'所取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。更具體,圖8A至8G的區(qū)域(A) 分別對應于沿著圖7A至7G的線IIa-IIa'所取的所得結(jié)構(gòu)的截面圖,以 及圖8A至8G的區(qū)域(B)分別對應于沿著7A至7G的線IIb-IIV所取 的所得結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖7A至7G和8A至8G中所示的接觸孔圖形中,應用在圖1A 至1G中所述的自對準雙構(gòu)圖方法,以形成接觸孔圖形。因此,在圖 7A至7G和8A至8G中所示的形成接觸孔圖形的示例性實施例可以包 括在圖1A至1G中所述的示例性方法,并且通常,下面將僅僅說明該 兩個示例性實施例之間的不同。參照圖7A和8A,可以提供具有高密度圖形區(qū)(A)和低密度圖 形區(qū)(B)的半導體襯底310。在高密度圖形區(qū)(A)中,可以重復地 形成具有相同或者基本上相同的寬度的圖形??梢詫雽w襯底310 的剩余或者其他部分稱為低密度圖形區(qū)(B)??梢栽诎雽w襯底310上順序地形成第一蝕刻停止層311、第一蝕刻層314、第二蝕刻停止層315以及第二蝕刻停止層316。蝕刻層314 和316以及蝕刻停止層311和315可以是絕緣層317。例如,蝕刻層 314和316可以是氧化物層或者氮化物層,以及蝕刻停止層311和315 可以相對于蝕刻層314和316具有預定的蝕刻選擇性,以使得用作蝕 刻停止點。蝕刻停止層311和315可以由相同的材料構(gòu)成。在某些實施例中,可以忽略第一蝕刻停止層311和/或第二蝕刻停 止層315。當忽略第二蝕刻停止層315時,可以形成單層而不是第一和 第二蝕刻層314和316??梢栽诘诙g刻層316上順序地形成輔助層(未示出)和第一硬 掩模層(未示出)??梢允褂玫谝还饪坦ば颍诘谝挥惭谀由闲纬?第一光刻膠圖形(未示出)??梢允褂玫谝还饪棠z圖形作為掩模,順 序地蝕刻第一硬掩模層和輔助層,由此形成多個輔助圖形321a和多個 第一硬掩模圖形322a。每個第一硬掩模圖形322a可以層疊在各個輔助 圖形321a上。輔助層可以由氧化物層形成,并且第一硬掩模層可以由適于獲得 垂直蝕刻外形的多晶硅層所形成。輔助圖形321a可以形成為使得可以 在與將要形成的第二硬掩模層相同的XY平面上形成第一硬掩模圖形 322a。第一硬掩模圖形322a可以是島型圖形。在高密度圖形區(qū)(A)中, 可以相應于將在高密度圖形區(qū)(A)中所形成的目標接觸孔圖形314a, 形成第一硬掩模圖形322a。可以使用在圖7A至7G和8A至8G中所 示的示例性方法來形成目標接觸孔圖形314a。更具體,第一硬掩模圖 形322a可以形成為分別對應于高密度圖形區(qū)(A)中的奇數(shù)或者偶數(shù) 的目標接觸孔圖形314a。同時,在低密度圖形區(qū)(B)中,相鄰的第一硬掩模圖形322a可以分別對應于將形成的目標接觸孔圖形314b和 314c的每一個(參照圖7F)。因此,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以 僅僅使用第一硬掩模圖形322a確定目標接觸孔圖形314b和314c的全部寬度。第一硬掩模圖形322a可以形成為在高密度圖形區(qū)(A)中具有最 小間距P,。該最小間距P,對應于光刻工序的解析度極限。在圖7A至 7G和8A至8G中所示的示例性實施例中,在高密度圖形區(qū)(A)中, 第一硬掩模圖形322a的間距Pi可以是第一硬掩模圖形322a的寬度 的四倍(P產(chǎn)4W。。同時,在高密度圖形區(qū)(A)中,在第一硬掩模圖 形322a的相鄰一個之間,可以形成具有第一間隔寬度s^的第一間隔 SP并且可以在低密度圖形區(qū)(B)中的相鄰一個第一硬掩模圖形322a 之間,形成具有第二至第四間隔寬度sd2、 sd3和sd4的第二至第四間隔 S2、 S3和S4。第三間隔寬度sd3可以大于第一間隔寬度sdP并且第二間隔寬度和第四間隔Sd2和sd4可以小于第一間隔寬度SC^。參照圖7B和8B,可以在包括第一硬掩模圖形322a的襯底310上 形成犧牲層323。犧牲層323可以是具有良好的臺階覆蓋特性并且不受 下部圖形的密度的影響的保形層。例如,犧牲層323可以是通過原子 層淀積方法所形成的氧化物層。在高密度圖形區(qū)(A)中,犧牲層323可以具有由將要形成的目標 接觸孔圖形314a的接觸孔之間的寬度Wx一314a (參照圖7A)所確定 的厚度tp此外,在高密度圖形區(qū)(A)中,具有間隔寬度gdj勺間隔 gt可以形成在第一硬掩模圖形322a的側(cè)壁之間的犧牲層323上。間隔 寬度g山,即犧牲層323的各個面對表面之間的距離,可以等于和/或基 本上等于高密度圖形區(qū)(A)中的第一硬掩模圖形322a的寬度Wp同時,當在第一硬掩模圖形322a頂表面和側(cè)壁上,犧牲層323晷 有一致的厚度tt時,在低密度圖形區(qū)(B)中的各個第一硬掩模圖形322a
的之間的第二和第四間隔寬度sd2和sd4可以等于或者小于犧牲層323 的厚度ti的兩倍(sd^2t" sd^2t。。在這種情況下,可以在位于第一 硬掩模圖形322a的各個側(cè)壁之間的第二和第四間隔S2和S4中的部分 犧牲層323上形成間隙。而是,可以在位于第二和/或第四間隔S2、 S4 中的部分犧牲層323中形成空穴。然而,在第三間隔S3中,可以形成間隙g3??梢栽跔奚鼘?23上形成第二硬掩模層324。第二硬掩模層3 4 可以由具有相似于和/或等同于第一硬掩模層的那些蝕刻特性的材料所 構(gòu)成。例如,與第一硬掩模層相同,第二硬掩模層324可以由適于獲 得垂直蝕刻外形的多晶硅層構(gòu)成。第二硬掩模層324可以具有足以填充高密度圖形區(qū)(A)中的犧牲 層323上的間隙81的厚度t2。在這種情況下,可以使用第二硬掩模層 324充分地填充形成在第一間隔S,中的犧牲層323上的間隙gl,以及 可以不由第二硬掩模層324填充第二和第四間隔S2和S4,由于在第二和第四間隔S2和S4中沒有形成間隙。參照圖8B,在第三間隔S3中,可以在犧牲層323的各個側(cè)壁上以 及在沿著XY平面延伸的部分犧牲層上形成第二硬掩模層324。在其中 犧牲層323和第二硬掩模層324每個分別具有基本上一致的厚度tp t2 的實施例中,沿著平行于襯底310的XY平面和限定第三空間S3的第 一硬掩模圖形322a的側(cè)壁,第三間隔寬度sd3可以大于或者等于犧牲 層323的厚度t,和第二硬掩模層324的厚度t2的總和的兩倍(sd3>2 (tl+t2))。參照圖7C和8C,可以通過各向同性蝕刻,部分地除去第二硬掩 模層324,直到露出在第一硬掩模圖形322a的至少頂表面。在該實施 例中,可以從第三間隔S3中完全地除去第二硬掩模層324,由于在先工序的結(jié)果,第三間隔S3可以沒有被完全或者基本上完全地填充,而
部分第二硬掩模層324可以保留在第一間隔S,中,由于在先工序的結(jié) 果,第一間隔S!已經(jīng)被基本上或完全地填充。結(jié)果,可以形成第二硬 掩模圖形324a,并且所形成的第二硬掩模圖形324a可以基本上和/或完 全地沿著XY平面與第一硬掩模圖形322a對齊,例如,平行于該第一 硬掩模圖形322a。在本發(fā)明的實施例中,第二硬掩模圖形224a的頂和 /或底表面可以分別形成在與第一硬掩模圖形222a的頂和/或底表面相 同和/或基本上相同的XY平面上。當?shù)诙惭谀?24是多晶硅層時,可以使用例如HN03和SC-1 的混合溶液來執(zhí)行各向同性蝕刻(濕法蝕刻)。參照圖7D和8D,可以使用第二硬掩模圖形324a作為蝕刻掩模, 各向異性地蝕刻犧牲層323,以露出第一硬掩模圖形322a的各個部分。 可以使用第二硬掩模圖形324a以及第一硬掩模圖形322a作為蝕刻掩 模,進一步各向異性地蝕刻犧牲層323,以露出第二蝕刻層316的各部 分。結(jié)果,在高密度圖形區(qū)(A)中,可以形成在第一硬掩模圖形322a 之間的第二硬掩模圖形324a之下所層疊的犧牲層323a,并且可以露出 第一和第二硬掩模圖形322a和324a之間的第二蝕刻層316的各部分。同時,在低密度圖形區(qū)(B)中,在第一硬掩模圖形322a之間可 以露出第二蝕刻層314的各部分。因此,在本發(fā)明的實施例中,可以 不形成第二硬掩模圖形324a,例如,在低密度圖形區(qū)(B)中,可以通 過調(diào)整第一硬掩模圖形322a之間的第二、第三和第四間隔寬度sd2、 sd3 和sd4,完全地蝕刻第二硬掩模層324的各部分。參照圖7E和8E,可以使用第二硬掩模圖形324a和露出的第一硬 掩模圖形322a作為蝕刻掩模,部分地蝕刻絕緣層317。更具體,可以 通過使用第二硬掩模圖形324a和露出的第一硬掩模圖形322a作為蝕刻掩模,并且使用第二蝕刻停止層315作為蝕刻停止點,各向異性地ti 刻第二蝕刻層316。結(jié)果,在第二硬掩模圖形324a和第一硬掩模圖形322a之間,可以露出第二蝕刻停止層315的各部分。在本發(fā)明的實施 例中,絕緣層317可具有一致和/或基本上一致的高度,而不管第二蝕 刻停止層315的圖形密度。換句話說,當省略第二蝕刻停止層315時, 可以將蝕刻層314和316形成為單層,因此當部分地蝕刻掉絕緣層317 時,絕緣層317的高度可以基于組合的蝕刻層316、 316的圖形密度而 變化。
接下來,可以在絕緣層317,即第二蝕刻停止層315上形成接觸 孔蝕刻掩模層329。然后,可以回蝕接觸孔蝕刻掩模層329以部分地露 出硬掩模圖形322a和324a、犧牲圖形323a以及輔助圖形321a。接觸 孔蝕刻掩模層329可以由具有良好的平整特性和相對于將要蝕刻的下 部層具有高蝕刻選擇性的材料所構(gòu)成。此外,接觸孔蝕刻掩模層329 可以由能夠通過灰化而被容易地除去的材料所形成。因此,接觸孔蝕 刻掩模層329可以是有機層(具體地,有機聚合物)。例如,接觸孔 蝕刻掩模層329可以是光刻膠材料層或者有機反射材料層。具體地, 接觸孔蝕刻掩模層329可以是聚苯乙烯(PS)層、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)層、聚酰亞胺(PI)層、酚醛清漆樹脂層或其組合。在本發(fā) 明的實施例中,可以使用例如灰化方法形成回蝕工序。
參照圖7F和8F,使用接觸孔蝕刻掩模層329作為蝕刻掩模以及 第一蝕刻停止層311作為蝕刻停止點,可以除去硬掩模圖形322a和 324a、犧牲圖形323a以及輔助圖形321a,并且可以各向異性地蝕刻硬 掩模圖形322a和324a之下的部分第二蝕刻層316、部分第二蝕刻停止 層315和部分第一蝕刻層314,以形成接觸孔圖形314a、314b以及314c。 可以通過接觸孔圖形314a、 314b以及314c露出第一蝕刻停止層311。
參照圖7G和8G,可以除去接觸孔蝕刻掩模層329以露出鄰近于 接觸孔圖形314a、 314b以及314c的第二蝕刻停止層315。接下來,可以回蝕由接觸孔圖形314a、 314b以及314c露出的第一蝕刻停止層311 以及鄰近于接觸孔圖形314a、 314b以及314c的第二蝕刻停止層315,
以使得露出第一蝕刻層314和半導體襯底310的頂表面。在當前實施例中所形成的接觸孔圖形314a、 314b以及314c可以 與在圖5A至6F的實施例中所形成的接觸孔圖形214a、 214b和214c 相同。然而,在圖5A至6F的實施例中,第一硬掩模圖形222a可以形 成為與接觸孔圖形214a、 214b和214c之間的某些間隙對準,以及在當 前實施例中,第一硬掩模圖形322a形成為與某些目標接觸孔圖形314a、 314b和314c相對準。因此,當前實施例并不需要在圖5A至6F的實 施例中所需要的第二光刻工序來確定在垂直方向,例如Z方向中的接 觸孔寬度。在根據(jù)本發(fā)明的形成半導體器件中的精細圖形的方法中,在蝕刻 層上形成第一硬掩模圖形之后,可以與第一硬掩模圖形自對準地形成 第二硬掩模圖形。然后,可以使用第一和第二硬掩模圖形作為蝕刻掩 模,構(gòu)圖蝕刻層。這樣,可以在高密度圖形區(qū)中以低于光刻工序的解 析度極限的解析度來容易地形成精細圖形。在低密度圖形區(qū)中,通過 調(diào)整第一硬掩模圖形之間的間隔寬度或者執(zhí)行額外的光刻工序,可以 不形成第二硬掩模圖形。因此,在本發(fā)明的實施例中,在低密度圖形 區(qū)中,可以僅僅使用第一硬掩模圖形來構(gòu)圖蝕刻層,使得器件圖形可 以具有各種寬度和間距。在此已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例,盡管采用了特定術(shù)語,. 它們僅僅被使用并且解釋為通用的和描述性的意義,而不是為了限制 的目的。此外,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,可以做出形式和細節(jié)上 的各種變化,而不背離在下面的權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和 范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于形成圖形的自對準構(gòu)圖方法,包括在襯底上形成第一層;在第一層上形成多個第一硬掩模圖形;在第一硬掩模圖形的頂表面和側(cè)壁上形成犧牲層,由此在第一硬掩模圖形的側(cè)壁上形成犧牲層的各個面對部分之間的間隙;在該間隙中形成第二硬掩模圖形;使用第二硬掩模圖形作為掩模,蝕刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖形;使用所露出的第一硬掩模圖形和第二硬掩模圖形,露出第一層;以及使用第一和第二硬掩模圖形蝕刻露出的第一層。
2. 如權(quán)利要求l的方法,其中通過原子層淀積方法形成犧牲層。
3. 如權(quán)利要求l的方法,其中形成第二硬掩模圖形包括 在犧牲層上形成硬掩模層,同時使用該硬掩模層填充該間隙;并且各向同性地蝕刻硬掩模層以露出犧牲層。
4. 如權(quán)利要求3的方法,其中該各向同性蝕刻是濕法蝕刻。
5. 如權(quán)利要求l的方法,其中第一和第二硬掩模圖形的每一個包 括氧化物、氮化物和多晶硅的至少一個。
6. 如權(quán)利要求1的方法,其中第一和第二硬掩模圖形是多晶硅層。
7. 如權(quán)利要求l的方法,其中第一層是導電層。
8. 如權(quán)利要求7的方法,其中形成多個第一硬掩模圖形包括在導電層上形成多個第一硬掩模圖 形,第一硬掩模圖形的每一個包括第一線掩模圖形和第一焊盤掩模圖 形,該第一線掩模圖形具有第一線寬,該第一焊盤掩模圖形具有第二 線寬,該第一焊盤圖形從第一線掩模圖形延伸,第一焊盤掩模圖形和 第一線掩模圖形之間的距離以及相鄰第一硬掩模圖形的第一焊盤掩模 圖形之間的距離的至少一個大于相鄰第一硬掩模圖形的第一線掩模圖 形之間的距離,形成第二硬掩模圖形包括在間隙中形成第二硬掩模圖形,該第二 硬掩模圖形包括第二焊盤掩模圖形和第二線掩模圖形,在第一焊盤掩 模圖形和第一線掩模圖形之間或者在相鄰第一硬掩模圖形的第一焊盤 掩模圖形之間形成第二焊盤掩模圖形,在相鄰的第一硬掩模圖形的第 一線掩模圖形之間形成第二線掩模圖形,以及蝕刻所露出的第一層包括使用第一和第二硬掩模圖形來形成焊盤 圖形。
9. 如權(quán)利要求8的方法,其中焊盤圖形一致地彼此分開。
10. 如權(quán)利要求9的方法,其中焊盤圖形之間的距離對應于犧牲層的厚度。
11. 如權(quán)利要求8的方法,其中形成第一硬掩模圖形包括在每個 第一硬掩模圖形之下形成輔助圖形。
12. 如權(quán)利要求ll的方法,其中輔助圖形具有與犧牲層相同的厚度。
13. 如權(quán)利要求l的方法,其中第一層是絕緣層。
14. 如權(quán)利要求13的方法,還包括 在第二硬掩模圖形上形成光刻膠圖形,該光刻膠圖形包括橫跨第 二硬掩模圖形所形成的縫隙,以露出部分第二硬掩模圖形和鄰接該第 二硬掩模圖形的部分犧牲層,并且其中形成第一層包括在具有高密度圖形區(qū)和低密度圖形區(qū)的襯底上形 成絕緣層,形成多個第一硬掩模圖形包括在高密度圖形區(qū)的絕緣層上形成多 個第一硬掩模圖形,蝕刻犧牲層包括使用光刻膠圖形和第二硬掩模圖形作為掩模來蝕 刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖形,露出第一層包括使用光刻膠圖形、第二硬掩模圖形和第一硬掩模 圖形作為掩模,以除去位于第一和第二硬掩模圖形之間的部分犧牲層, 以使得露出絕緣層,以及蝕刻所露出的第一層包括使用光刻膠圖形、第一硬掩模圖形和第 二硬掩模圖形作為掩模,蝕刻所露出的絕緣層,以形成接觸孔。
15. 如權(quán)利要求14的方法,其中在低密度圖形區(qū)的絕緣層上形成第一硬掩模圖形,以及 低密度圖形區(qū)的第一硬掩模圖形之間的間隔使得不在低密度圖形 區(qū)上形成第二硬掩模圖形。
16. 如權(quán)利要求15的方法,其中光刻膠圖形還包括露出位于低密 度圖形區(qū)的第一硬掩模圖形之間的部分犧牲層。
17. 如權(quán)利要求14的方法,還包括在形成光刻膠圖形之前,在第二硬掩模層上形成平坦化膜。
18. —種形成接觸孔的方法,包括 在襯底上形成絕緣層; 在絕緣層上形成多個第一硬掩模圖形;在第一硬掩模圖形的頂表面和側(cè)壁上形成犧牲層,由此在第一硬 掩模圖形的相鄰側(cè)壁上所形成的犧牲層之間形成間隙; 在該間隙中形成第二硬掩模圖形;使用第二硬掩模圖形作為掩模蝕刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖 形,并且使用第一和第二硬掩模圖形作為掩模,以除去位于第一和第 二硬掩模圖形之間的部分犧牲層,以使得露出絕緣層;使用第一和第二硬掩模圖形作為掩模,部分地蝕刻所露出的絕緣層;在部分地蝕刻的絕緣層上形成接觸孔蝕刻掩模層;以及 通過使用該接觸孔蝕刻掩模層作為蝕刻掩模,蝕刻第一硬掩模圖 形、第二硬掩模圖形、第二硬掩模圖形之下的犧牲層以及第一和第二 硬掩模圖形之下的部分絕緣層,以使得在絕緣層中形成接觸孔。
19. 如權(quán)利要求18的方法,其中形成絕緣層包括 在襯底上形成第一絕緣層; 在第一絕緣層上形成蝕刻停止層;以及 在蝕刻停止層上形成第二絕緣層。
20. 如權(quán)利要求19的方法,其中部分地蝕刻所露出的絕緣層包括 蝕刻第二絕緣層以露出蝕刻停止層。
21. 如權(quán)利要求20的方法,其中接觸孔蝕刻掩模層是有機層。
22. —種焊盤布局,包括在襯底上所形成的多個第一焊盤圖形,多個第一焊盤圖形的每一 個包括在預定方向上延伸的第一線以及從該第一線延伸的第一焊盤; 以及在第一焊盤圖形之間形成的第二焊盤圖形,該第二焊盤圖形包括 第二線以及從該第二線延伸的第二焊盤,其中該第二線形成在相鄰第一焊盤圖形的第一線之間,在第一焊 盤和第一線之間或者在相鄰第一焊盤圖形的第一焊盤之間形成第二焊 盤,并且該第一焊盤圖形和第二焊盤圖形彼此均勻間隔。
全文摘要
一種用于形成圖形的自對準構(gòu)圖方法,包括在襯底上形成第一層;在第一層上形成多個第一硬掩模圖形;在第一硬掩模圖形的頂表面和側(cè)壁上形成犧牲層,由此在第一硬掩模圖形的側(cè)壁上形成犧牲層的各個面對部分之間的間隙;在該間隙中形成第二硬掩模圖形;使用第二硬掩模圖形作為掩模,蝕刻犧牲層,以露出第一硬掩模圖形;使用所露出的第一硬掩模圖形和第二硬掩模圖形,露出第一層;以及使用第一和第二硬掩模圖形蝕刻露出的第一層。
文檔編號H01L21/00GK101159226SQ20071008860
公開日2008年4月9日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月2日
發(fā)明者張大鉉, 李芝英 申請人:三星電子株式會社