專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別與微細(xì)圖案的形成方法相關(guān)。
背景技術(shù)：
一直以來，使用硅氧化膜、硅氮化膜、多晶硅等作為掩模材，對(duì)該掩模材正下方的被加工膜進(jìn)行蝕刻的微細(xì)圖案形成方法為人們所知。
但是，由于被加工膜相對(duì)于掩模材的蝕刻選擇比較低，蝕刻被加工膜時(shí)，掩模材會(huì)有肩部削損。而且，該肩部削損量大時(shí)，如圖4所示，掩模材正下方的被加工膜(多晶硅膜)33也會(huì)出現(xiàn)肩部削損33a的問題。再有，圖4中，被加工膜33在形成于襯底31上的柵絕緣膜32上形成。
并且，由于蝕刻被加工膜后不再需要掩模材，必須加以除去。但是，一直以來，很難只將掩模材除去而不削損經(jīng)圖案化的被加工膜。因此，存在被加工膜33的膜厚改變的問題。
因此，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，存在發(fā)生圖案質(zhì)量變差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，以不削損被加工膜而有選擇地除去掩模材。并且，本發(fā)明還旨在容易地形成微細(xì)圖案。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于包括如下工序在襯底上形成被加工膜的工序；
在所述被加工膜上形成掩模材的工序；在所述掩模材上形成光刻膠圖案的工序；以所述光刻膠圖案為掩模對(duì)所述掩模材作圖案化加工的工序；使經(jīng)圖案化的上述掩模材收縮的工序；以收縮后的上述掩模材為掩模對(duì)所述被加工膜作圖案化加工的工序；以及將所述掩模材除去的工序。


圖1是說明本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖。
圖2是說明本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖。
圖3是說明本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖。
圖4是說明傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中存在的問題的剖面圖。
符號(hào)說明11襯底(硅晶片)；12柵絕緣膜(柵氧化膜)；13柵極布線材料(多晶硅膜)；13a柵極布線；14掩模材(釕膜)；14a掩模材圖案；14b掩模材圖案；15光刻膠圖案；21下層布線；22層間絕緣膜(硅氧化膜)；24掩模材(釕膜)；24a掩模材圖案；25光刻膠圖案；26通路孔。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖中，相同或相當(dāng)?shù)牟糠志郊酉嗤姆?hào)，其說明被簡(jiǎn)化或省略。
實(shí)施例1圖1是說明本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。具體而言，圖1是用以說明ASIC等中的微細(xì)柵極布線的形成方法的示圖。
首先，如圖1(a)所示，作為襯底11的硅晶片上，形成膜厚約5nm的作為柵絕緣膜12的柵氧化膜，然后在柵絕緣膜12上形成膜厚約150nm的作為柵布線材料13的多晶硅膜。接著，在柵布線材料13上形成膜厚約20nm的作為掩模材14的釕(Ru)膜。然后，在掩模材14上形成光刻膠圖案15。
接著，如圖1(b)所示，以光刻膠圖案15為掩模各向異性地蝕刻掩模材14，形成掩模材圖案14a。這種各向異性蝕刻，例如可以用ICP蝕刻裝置進(jìn)行，其蝕刻條件如下高頻功率1500W(上部)/200W(下部)壓力30mT氣體O2/Cl2＝100/10sccm。
接著，如圖1(c)所示，通過對(duì)掩模材圖案14a進(jìn)行各向同性蝕刻，形成圖案寬度比掩模材圖案14a細(xì)的微細(xì)掩模材圖案14b。也就是，通過各向同性蝕刻使掩模材圖案14a收縮(緊縮)或后退。這種各向同性蝕刻，例如可以用ICP(Inductively Coupled Plasma)蝕刻裝置進(jìn)行，其蝕刻條件如下高頻功率1500W(上部)/80W(下部)壓力20mT氣體O2/Cl2＝160/20sccm。
然后，如圖1(d)所示，除去光刻膠圖案15。
接著，如圖1(e)所示，以掩模材圖案14b為掩模各向異性蝕刻?hào)艠O布線材料13，形成柵極布線13a。這種各向異性蝕刻，例如可以用ECR蝕刻裝置進(jìn)行，其蝕刻條件如下高頻功率400W(上部)/30W(下部)壓力4mTorr氣體HBr/Cl2/O2＝70/30/50sccm。
最后，如圖1(f)所示，通過除去掩模材圖案14b，在柵絕緣膜12上形成柵極布線13a。除去該掩模材圖案14b，例如可以用下流型(down-flow-type)灰化裝置進(jìn)行，灰化條件如下微波功率1400W壓力2Torr氣體O2/N2＝900/100sccm溫度200℃。
如以上說明的那樣，本實(shí)施例1中，形成金屬膜即釕膜作為掩模材。通過以光刻膠圖案15為掩模的各向異性蝕刻，形成掩模材圖案14a后，通過各向同性蝕刻使掩模材圖案14a收縮，再以該收縮的微細(xì)掩模材圖案14b為掩模進(jìn)行各向異性蝕刻，形成柵極布線13a。
依據(jù)本實(shí)施例1，由于作為柵布線材料13的多晶硅膜具有高于作為掩模材14的釕膜的蝕刻選擇比，因此，可以防止掩模材的肩部削損等圖案惡化。另外，除去作為掩模材14的釕膜時(shí)，釕膜具有高于柵極布線材料(多晶硅膜)和柵絕緣膜(氧化膜)的選擇比。因此，可以不削損柵布線13a，容易地選擇性除去掩模材圖案14b。從而可以防止柵極布線13a的膜厚變化。所以，能夠容易形成所期望形狀的柵極布線13a。
并且，由于容易實(shí)現(xiàn)掩模材的收縮，容易獲得微細(xì)的掩模材圖案14b，因此，能夠以該圖案為掩模形成微細(xì)圖案(微細(xì)的柵極布線13a)。
本實(shí)施例1中，采用釕膜作為掩模材14，但并不以此為限，也可以采用鎢(W)膜或氮化鈦(TiN)膜等金屬膜。這里，以鎢膜作為掩模材14時(shí)，通過將H2O2水溶液用于掩模材的收縮或除去，也可取得與以釕膜為掩模材時(shí)同樣的效果。并且，以氮化鈦膜作為掩模材14時(shí)，通過將H2SO4水溶液用于掩模材的收縮或除去，也可取得與上述兩種方法相同的效果。
并且，本實(shí)施例1中，在使掩模材圖案收縮后再除去光刻膠圖案15，但也可以相反的次序進(jìn)行。也就是，通過以光刻膠圖案15為掩模的蝕刻形成掩模材圖案，然后除去光刻膠圖案15，最后才使掩模材圖案收縮。這時(shí)，由于收縮時(shí)掩模材圖案上面也要被蝕刻，掩模材14的形成膜厚例如增加會(huì)到60nm。
實(shí)施例2圖2是說明本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。跟圖1一樣，圖2用以詳細(xì)說明ASIC等上的微細(xì)的柵極布線的形成方法。
首先，如圖2(a)所示，用與上述的實(shí)施例1相同的方法(參照?qǐng)D1(a))，在硅晶片11上形成柵絕緣膜12、柵極布線材料13、作為掩模材14的釕膜(Ru膜)以及光刻膠圖案15。
接著，如圖2(b)所示，用與上述的實(shí)施例1相同的方法(參照?qǐng)D1(b))，形成掩模材圖案14a。
接著，如圖2(c)所示，對(duì)光刻膠圖案15與掩模材圖案14a作各向同性蝕刻。由此，光刻膠圖案15和掩模材圖案14a均收縮或后退。這種各向同性蝕刻，例如可以采用ICP蝕刻裝置進(jìn)行，蝕刻條件如下高頻功率1500W(上部)/50W(下部)；壓力50mT；氣體O2/Cl2＝200/20sccm。
接著，如圖2(d)所示，以收縮的光刻膠圖案15a與掩模材圖案14b為掩模對(duì)柵極布線材料13進(jìn)行各向異性蝕刻，由此形成柵極布線13a。這種各向異性蝕刻，例如可以采用ECR蝕刻裝置進(jìn)行，蝕刻條件如下高頻功率400W(上部)/30W(下部)；壓力4mTorr；氣體HBr/Cl2/O2＝70/30/50sccm。
最后，如圖2(e)所示，除去光刻膠圖案15a與掩模材圖案14b，在柵絕緣膜12上形成柵極布線13a。這種光刻膠圖案15a與掩模材圖案14b，例如可以采用下流型灰化裝置加以除去，灰化條件如下
微波功率1400W；壓力2Torr；氣體O2/N2＝900/100sccm；溫度200℃。
如上說明的那樣，本實(shí)施例2中，以光刻膠圖案15為掩模進(jìn)行各向異性蝕刻形成掩模材圖案14a后，通過各向同性蝕刻使光刻膠圖案15和掩模材圖案14a收縮，再以該收縮的微細(xì)光刻膠圖案15a與掩模材圖案14b為掩模進(jìn)行各向異性蝕刻，形成柵極布線13a。之后，同時(shí)除去光刻膠圖案15a與掩模材圖案14b。
依據(jù)本實(shí)施例2，在柵極布線13a形成后，以除去掩模材圖案14b即Ru膜的條件，可以將掩模材圖案14b和光刻膠圖案15同時(shí)除去。
因此，除了實(shí)施例1的效果之外，本例還可取得這樣的效果在對(duì)Ru膜作了圖案復(fù)制后，不需要只除去光刻膠圖案15的工序，能夠使制造工序減少。
實(shí)施例3圖3是說明本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面圖。圖3的剖面圖，用以詳細(xì)說明ASIC或DRAM等存儲(chǔ)元件中連接金屬布線的通路孔的形成方法。
首先，如圖3(a)所示，在襯底(圖略)上形成下層布線21，在下層布線21上以約1.5μm的膜厚形成作為層間絕緣膜22的硅氧化膜(例如TEOS膜、BSG膜、BPSG膜等)。接著，在層間絕緣膜22上，以約30nm的膜厚形成作為掩模材的釕(Ru)膜。然后，在掩模材24上形成光刻膠圖案25。
接著，如圖3(b)所示，以光刻膠圖案25為掩模對(duì)掩模材24作各向異性蝕刻，形成掩模材圖案24a。該各向異性蝕刻，例如可以采用ICP蝕刻裝置進(jìn)行，蝕刻條件如下高頻功率1500W(上部)/200W(下部)；壓力30mT；
氣體O2/Cl2＝100/10sccm。
接著，如圖3(c)所示，以光刻膠圖案25與掩模材圖案24a為掩模對(duì)層間絕緣膜22進(jìn)行各向異性蝕刻，由此形成從層間絕緣膜22的表面到達(dá)下層布線21的通路孔26。這種各向異性蝕刻，例如可以采用ECR蝕刻裝置進(jìn)行，蝕刻條件如下高頻功率1700W(上部)/700W(下部)；壓力4mTorr；氣體C4F8/Ar/CO＝25/200/20sccm。
最后，如圖3(d)所示，除去光刻膠圖案25與掩模材圖案24a，在層間絕緣膜22內(nèi)形成連接下層布線21的通路孔26。這種光刻膠圖案25與掩模材圖案24a，例如可以采用下流型灰化裝置加以除去，灰化條件如下微波功率1400W；壓力2Torr；氣體O2/N2＝900/100sccm；溫度200℃。
如以上說明的那樣，本實(shí)施例3中，在通過以光刻膠圖案25為掩模的各向異性蝕刻形成掩模材圖案24a后，通過以光刻膠圖案25和掩模材圖案24a為掩模的各向異性蝕刻，在層間絕緣膜22內(nèi)形成連接下層布線21的通路孔26。之后，除去掩模材圖案24a。
依據(jù)本實(shí)施例3，作為掩模材的釕膜被除去時(shí)，具有高于層間絕緣膜、金屬材料與襯底材料的選擇比。因此，層間絕緣膜22、下層布線21和襯底不被削損，從而能夠容易地有選擇地除去掩模材圖案24a。特別是，由于通過灰化干法除去釕膜，因此，即使如布線那樣的金屬材料處于在襯底上露出的狀態(tài)，也不會(huì)如濕法蝕刻時(shí)那樣使金屬材料溶化。因此，層間絕緣膜和下層布線不會(huì)被削損，也就是圖案質(zhì)量不會(huì)惡化，能夠容易地形成所要形狀的通路孔26。
并且，本實(shí)施例3中，通路孔26形成后，在將掩模材圖案24a除去的條件下，掩模材圖案24a和光刻膠圖案25同時(shí)被除去。因此，在圖案復(fù)制到Ru膜后，不需要只將光刻膠圖案25除去的工序，從而制造工序數(shù)可以減少。
本實(shí)施例3中，就連接下層布線21的通路孔的形成方法作了說明，但本發(fā)明也適用于形成連接襯底的接觸孔的形成。這時(shí)，由于能夠用濕法蝕刻除去掩模材，因此能夠形成釕膜以外的金屬膜如鎢膜或氮化鈦膜作為掩模材。鎢膜的除去可采用H2O2水溶液，氮化鈦膜的除去可采用H2SO4水溶液。
并且，雖然要增加制造工序數(shù)，但也可以如實(shí)施例1那樣，在掩模材圖案24a形成后只將光刻膠圖案25除去，再以掩模材圖案24a為掩模形成通路孔26。
發(fā)明效果依據(jù)本發(fā)明，能夠不削損被加工膜而有選擇地將掩模材除去。并且，依據(jù)本發(fā)明，能夠容易地形成微細(xì)圖案。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括在襯底上形成被加工膜的工序；在所述被加工膜上形成掩模材的工序；在所述掩模材上形成光刻膠圖案的工序；以所述光刻膠圖案為掩模使所述掩模材形成圖案的工序；使形成了圖案的所述掩模材收縮的工序；以收縮了的所述掩模材為掩模使所述被加工膜形成圖案的工序；以及將所述掩模材除去的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于形成金屬膜作為所述掩模材。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于形成釕膜作為所述掩模材；用含氧的等離子體除去所述掩模材，同時(shí)除去所述光刻膠圖案。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括在襯底上形成被加工膜的工序；在所述被加工膜上形成釕膜作為掩模材的工序；在所述掩模材上形成光刻膠圖案的工序；以所述光刻膠圖案為掩模使所述掩模材形成圖案的工序；以形成了圖案的所述掩模材為掩模使所述被加工膜形成圖案的工序；以及將所述掩模材除去的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于用含氧的等離子體除去所述掩模材，同時(shí)除去所述光刻膠圖案。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述襯底上有金屬材料露出的狀態(tài)下，將所述掩模材除去。
全文摘要
本發(fā)明方法的目的在于不使被加工膜削損而有選擇地除去掩模材，容易地形成微細(xì)圖案。該方法的具體步驟如下在襯底(11)上形成柵氧化膜(12)，在柵氧化膜上形成多晶硅膜(13)，在多晶硅膜上形成作為掩模材的釕膜(14)，在釕膜上形成光刻膠圖案(15)；以光刻膠圖案(15)為掩模使釕膜(14)形成圖案后，使形成了圖案的釕膜(14a)收縮；以收縮了的釕膜(14b)為掩模使多晶硅膜(13)形成圖案后，將釕膜(14b)除去。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1503323SQ20031011647
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月19日
發(fā)明者松沼健司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技