專利名稱：收縮線型圖形特征尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，且特別涉及一種收縮線型圖形特征尺寸的
方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路器件設(shè)計(jì)的尺寸也持續(xù)的向小型化的方向 發(fā)展?；谑袌龈偁幒彤a(chǎn)業(yè)需求，不斷提高產(chǎn)品的性能/價(jià)格比是微電子技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。 特征尺寸即線寬(critical dimension, CD)是指集成電路芯片工藝可達(dá)到的最小導(dǎo)線寬 度，是一條工藝線中能加工的最小尺寸，其是集成電路芯片工藝先進(jìn)水平的主要指標(biāo)。線寬 越小，集成度越高，在同一面積上可集成更多的芯片。縮小特征尺寸從而提高集成度是提高 產(chǎn)品性能/價(jià)格比最有效手段之一。只有特征尺寸縮小，在同等集成度的條件下，芯片面積 才可以更小，同等直徑的硅片產(chǎn)出量才能夠提高。特別在高密度存儲裝置中，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī) 存儲器DRAM以及與非型閃存(NAND Flash)，特征尺寸小型化具有更加重要的意義。
同時(shí)為使得硅晶圓上具有更加精密的圖形，越來越先進(jìn)的微影技術(shù)被廣泛采用， 例如采用波長更短的光源(較短的波長有較好的微影分辨率，深紫外光DUV-248納米都是 最常用于微影技術(shù)的波長，集成電路制造已經(jīng)在2000年左右開始使用193納米波長，而157 納米的微影技術(shù)則仍在研究發(fā)展中)，尺寸更大的數(shù)值孔徑(NA)甚至是沉浸技術(shù)，這些技 術(shù)都可以用來收縮線型圖形的特征尺寸。然而微影設(shè)備的能力依然會被材料或者系統(tǒng)的物 理限制所制約，例如在采用0. 85NA以及248nm波長的深紫外光掃描儀的8英寸廠中，無法 定義線寬和線距都小于0. 09um的密集線型圖形。 但是在8英寸廠中，特別是在DRAM以及NAND型閃存的存儲產(chǎn)品中，出現(xiàn)特征尺寸 為0. 09um的圖形是不可避免的。圖1所示為0. 13um DRAM產(chǎn)品的晶圓堆疊結(jié)構(gòu)，兩個(gè)位線 10之間具有存儲節(jié)點(diǎn)接觸區(qū)20，其需要0. 07um的位線10來實(shí)現(xiàn)存儲節(jié)點(diǎn)接觸腐蝕制程具 有更大的制程窗。因此現(xiàn)有技術(shù)有使用波長為193nm的深紫外光掃描儀來定義具有上述特 征尺寸的圖形，但是如此勢必帶來成本的增加，從而降低產(chǎn)品的競爭力，因此急需一種可以 超過微影設(shè)備設(shè)計(jì)能力并且價(jià)格低廉的方法來實(shí)現(xiàn)獲取更小線型的特征尺寸。
為了解決采用波長更短的光源來收縮線型圖形特征尺寸所造成的成本較高 問題，提供一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，所述方法用于干法蝕刻工藝，以上述的 0. 13umDRAM產(chǎn)品為例，首先，為了得到0. 07um特征尺寸的位線，使用0. 105um特征尺寸光阻 的深紫外光掃描儀來定義圖形，該深紫外光掃描儀為8英寸廠248nm波長的深紫外光掃描 儀；隨后，將所述光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻，刻蝕氣體包含氧氣，一氧化碳和氮?dú)獾龋?在該步驟中，光阻的特征尺寸因?yàn)楦飨蛲晕g刻可減少30nm左右；最后對DRAM的位線金屬 蝕刻，在這一步中，光阻的特征尺寸會再次減少5nm左右，最終獲取得到具有0. 07um特征尺 寸的位線。然而，由于在上述將所述光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻的工藝中存在嚴(yán)重的 微負(fù)載效應(yīng)，造成光阻圖形中不同密度處的蝕刻偏差具有較大的差別，而且，因?yàn)殡y以量化 圖形密度和蝕刻偏差之間的相關(guān)性，因此無法保證器件特征尺寸的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，其能夠有效收縮光阻的特征尺 寸，同時(shí)能夠有效降低密集圖形與稀疏圖形在特征尺寸縮減量上的差異即微負(fù)載效應(yīng)，保 證整個(gè)晶圓的特征尺寸的均勻性。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，包括 對作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入，使得所述光阻圖形的特征尺寸收縮。 進(jìn)一步的，所述方法還包括將所述光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻的工藝。
進(jìn)一步的，在所述離子注入步驟之前包括下列步驟 提供其上具有抗反射層的晶圓襯底； 在所述抗反射層上涂布光阻層； 對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行微影制程處理，形成光阻圖形。 進(jìn)一步的，所述抗反射層的厚度為200埃 10000埃。 進(jìn)一步的，所述光阻層的厚度為2000埃 40000埃。 進(jìn)一步的，所述離子注入處理為注入磷離子、銦離子、砷離子、硼離子、氟化硼離子 或者硅離子。 進(jìn)一步的，所述離子注入處理使用離子注入機(jī)或者等離子注入機(jī)。 進(jìn) 一 步的，所述離子注入處理的離子注入量為1. 0E+14atoms/cm2
1.0E+16atoms/cm2。 進(jìn)一步的，所述離子注入處理的離子注入能量為10KeV 150KeV。 本發(fā)明提出的收縮線型圖形特征尺寸的方法，向作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注
入，能夠有效收縮光阻的特征尺寸，同時(shí)能夠有效降低密集圖形與稀疏圖形在特征尺寸縮
減量上的差異即微負(fù)載效應(yīng)，保證整個(gè)晶圓的特征尺寸的均勻性。 進(jìn)一步，所述的注入離子，例如是磷、銦、砷、硼、氟化硼或者硅離子等，通過控制注 入離子的種類、注入能量以及注入量，可將線型圖形的收縮范圍控制在0nm到60nm之間，則 圖形密集區(qū)和稀疏區(qū)之間的特征尺寸偏差保持高度一致，從而可以降低微負(fù)載效應(yīng)。
通過注入不同的摻雜物，光阻線性邊緣的粗糙度變得更加平滑，并且價(jià)格低廉。


圖1所示為現(xiàn)有0. 13umDRAM產(chǎn)品的晶圓堆疊結(jié)構(gòu)； 圖2所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例中收縮線型圖形特征尺寸的方法流程圖； 圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例使用砷離子注入來實(shí)現(xiàn)特征尺寸收縮與離子注入
量之間的關(guān)系； 圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例使用砷離子注入來實(shí)現(xiàn)特征尺寸收縮與離子注入 能量之間的關(guān)系； 圖5所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例離子注入前的光阻線條俯視圖；
圖6所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例離子注入后的光阻線條俯視圖。
具體實(shí)施例方式
為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所

如下。
本發(fā)明提出一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，其能夠有效收縮光阻的特征尺 寸，保證整個(gè)晶圓上器件的特征尺寸的均勻性，并使得光阻線性邊緣的粗糙度變得更加平滑。
所述收縮線型圖形特征尺寸的方法，包括對作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入， 使得所述光阻圖形的特征尺寸收縮。 通過對做為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入，不僅可以收縮光阻圖形的特征尺寸， 而且可以增加光阻圖形在后續(xù)的蝕刻制程中的抗蝕刻能力，因此，在隨后將所述光阻圖形 作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻的工藝中，同樣能夠有效收縮光阻的特征尺寸，同時(shí)，由于降低了微 負(fù)載效應(yīng)，保證了整個(gè)晶圓上器件的特征尺寸的均勻性。 將所述光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻之后，可對經(jīng)過處理之后的產(chǎn)品進(jìn)行源漏 區(qū)離子注入等其他相應(yīng)處理。 下面，對本發(fā)明所述收縮線型圖形特征尺寸的方法的較佳實(shí)施例做詳細(xì)描述。請
參考圖2，為本發(fā)明較佳實(shí)施例中收縮線型圖形特征尺寸的方法流程圖，包括下列步驟 步驟100 :提供其上具有抗反射層的晶圓襯底； 步驟200 :在所述抗反射層上涂布光阻層； 步驟300 :對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行微影制程處理，形成光阻圖形； 步驟400 :對所述光阻圖形進(jìn)行離子注入處理。
步驟500 :將所述光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻。 根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，所述抗反射層的厚度為200埃 10000埃，而所述光阻層 的厚度為2000埃 40000埃之間。所述離子注入處理使用離子注入機(jī)或者等離子注入機(jī) 注入磷離子、銦離子、砷離子、硼離子、氟化硼離子或者硅離子等等離子。而離子注入處理的 離子注入量范圍為1. 0E+14atoms/cm2 1. 0E+16atoms/cm2，離子注入能量范圍為10KeV 150KeV。 本實(shí)施例揭露的這種離子注入制程可收縮線型圖形的特征尺寸而不會帶來微負(fù) 載效應(yīng)。經(jīng)過普通的微影制程，掩模上的圖形被轉(zhuǎn)移到光阻上，光阻上圖形的特征尺寸被微 影設(shè)備的能力所限定，在干法蝕刻制程前向經(jīng)過普通微影制程的光阻中注入不同種類的離 子，例如是磷、銦、砷、硼、氟化硼或者硅離子等等，通過控制注入離子的種類，注入能量以及 注入量，來控制線型圖形的特征尺寸的收縮范圍，從而使得最終得到圖形特征尺寸可控。而 且在離子注入收縮制程中不會出現(xiàn)微負(fù)載效應(yīng)，無論圖形是密集還是稀疏，整個(gè)晶圓中器 件的特征尺寸偏差都是均勻的，同時(shí)光阻線性邊緣的粗糙度也有大幅提高。進(jìn)一步試驗(yàn)表 明，經(jīng)過離子注入處理后的光阻在后續(xù)的蝕刻制程中抗蝕刻能力明顯加強(qiáng)，這更加有利于 整個(gè)圖形化過程中增加制程窗口范圍。 本發(fā)明的摻雜物包括磷、銦、砷、硼、氟化硼或者硅離子等等，以0. 13um的DRAM產(chǎn) 品為例，使用248nm波長的深紫外光掃描儀進(jìn)行普通的微影制程后，位線層被定義為位線 寬度為0. llum位線間距為0. 16um。因?yàn)槠渲?. 2um的位線間距作為存儲節(jié)點(diǎn)接觸圖形足 夠的制程窗之用，最終的位線特征尺寸為0. 07um。深紫外光的光阻在離子注入前的厚度為 3000埃左右，底部抗反射層(BARC)襯底的厚度為700埃左右。 圖3和圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例使用砷離子注入來實(shí)現(xiàn)特征尺寸收縮分別與離子注入量和注入能量之間的關(guān)系。從圖3中可以看出，當(dāng)離子注入能量為固定的30KeV 時(shí)，注入的砷離子濃度越高則特征尺寸收縮量也越大(可參考圖中所示的圖形半密集區(qū)收 縮量、圖形密集區(qū)收縮量以及圖形稀疏區(qū)收縮量的變化)。然而在這種條件下當(dāng)離子注入濃 度大于7. 0E+15atoms/cm2時(shí)會出現(xiàn)飽和效應(yīng)，即再次增加離子注入濃度依然不會改變光阻 的特征尺寸收縮量。從圖4中可以看出，當(dāng)離子注入量為固定的3. 0E+15atoms/cm2時(shí)，離 子注入能量越大同樣可得到更小的光阻特征尺寸(參考圖中所示的圖形半密集區(qū)收縮量、 圖形密集區(qū)收縮量以及圖形稀疏區(qū)收縮量的變化)，然而當(dāng)離子注入能量大于70KeV時(shí)會 造成某些結(jié)構(gòu)圖形崩塌。同時(shí)從圖3和圖4中可以看出，使用本發(fā)明的離子注入方法都未 出現(xiàn)明顯的微負(fù)載效應(yīng)，因?yàn)閳D形密集區(qū)和稀疏區(qū)之間的特征尺寸偏差保持高度一致。
圖5和圖6分別所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例離子注入前和離子注入后的光阻線條俯 視圖，從圖中可以很明顯的看出，離子注入后的光阻的特征尺寸變得更小，同時(shí)光阻線性邊 緣的粗糙度也有大幅提高。光滑的線型圖形不僅有利于整個(gè)晶圓的特征尺寸均勻性的精準(zhǔn) 控制，對最終的產(chǎn)品生產(chǎn)良率的提高也益處頗多。 綜上所述，本發(fā)明提出的收縮線型圖形特征尺寸的方法，往經(jīng)過普通微影制程的 光阻中注入不同種類的離子，例如是磷、銦、砷、硼、氟化硼或者硅離子等等，通過控制注入 離子的種類，注入能量以及注入量，可將線型圖形的收縮范圍控制在0nm到60nm之間。離 子注入處理后的光阻在后續(xù)的蝕刻過程中抗蝕刻能力大大加強(qiáng)，同時(shí)圖形密集區(qū)和稀疏區(qū) 之間的特征尺寸偏差保持高度一致，從而可以降低微負(fù)載效應(yīng)。通過注入不同的摻雜物，光 阻線性邊緣的粗糙度變得更加平滑，對于整個(gè)晶圓的特征尺寸均勻性控制十分有益。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，該方法包括對作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入，使得所述光阻圖形的特征尺寸收縮。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，還包括將所述 光阻圖形作為掩膜進(jìn)行干法蝕刻的工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于在所述離子注入步驟之前包括下列步驟提供其上具有抗反射層的晶圓襯底； 在所述抗反射層上涂布光阻層； 對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行微影制程處理，形成光阻圖形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述抗反射層 的厚度為200埃 10000埃。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述光阻層的 厚度為2000 ±矣 40000埃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述離子注入 處理為注入磷離子、銦離子、砷離子、硼離子、氟化硼離子或者硅離子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述離子注入 處理使用離子注入機(jī)或者等離子注入機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述離子注入 處理的離子注入量為1. 0E+14atoms/cm2 1. 0E+16atoms/cm2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其特征在于，所述離子注入 處理的離子注入能量為10KeV 150KeV。
全文摘要
本發(fā)明提出一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，包括對作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入，使得所述光阻圖形的特征尺寸收縮。本發(fā)明提出的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其能夠有效收縮光阻的特征尺寸，使得光阻線性邊緣的粗糙度變得更加平滑，并保證整個(gè)晶圓的特征尺寸的均勻性，離子注入處理后的光阻在后續(xù)的蝕刻過程中抗蝕刻能力大大加強(qiáng)，而且有效降低密集圖形與稀疏圖形在特征尺寸縮減量上的差異即微負(fù)載效應(yīng)。
文檔編號H01L21/00GK101752205SQ20081020380
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者羅飛, 鄒立 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司