TWI314586B - A method for forming a mask pattern for ion-implantation - Google Patents

A method for forming a mask pattern for ion-implantation Download PDF

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Description

1314586, 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於-種形成用於離子植入之遮軍圖 案的方法。更明確言之’本揭示係關於一種包含在—個閘 極線圖案之表面上形成—層塗佈膜及在其上形成—個用於 離子植入之光阻遮罩圖案以穩定地實施後續離子植入處理
之方法，該層塗層膜係具有比一個光阻之界面張力 (interfacial tension)為低的界面張力。 【先前技術】 隨耆記憶體元件之應 ^ 丁〒菔70仵之製造 技術係已經被急迫要求製造一種具有改進的整體性且不降 :電氣特性之高容量的記憶體元件。目此，形成接線及絕 之改進光刻製程、單元結構及材料的物理特性限制之 夕方研究係已經被實現。 一同時，一個離子植入製程係必須被施加，以形成具有 2特性之記憶體元件，穩定地實施離子植人製程係改進 +導體元件之最終產量。 倍第1 a至1 d圖係為說明一種用於實施離子植入製程之 寻統方法的圖示。 參照第1 a圖’一個閘極材料層（未圖示）係形成於 心包：一個隔離膜（未圖示）之半導體基底丄之上，且 者，一個光刻及蝕刻製程係循序於造成的結構上實施， 从形成一個閘極線圖案3。 貫 個光阻層5係形成於包含該閘極線圖案3之造成的 5 1314586 結構之上，如示於第1b圖，以填充第1 a圖之閘極線圖案 其後，以一個用於離子植入之曝光遮罩對於第lb圖 之光阻層5實施一個曝光及顯影製程，以形成如示於第丄c 圖之光阻圖案5 — 1。一個離子植入區域被形成於其中之 位το線接觸（bit_line contact，BLC)節點區域丄丄係打開 個預定寬度（a)，且一個離子植入不被形成於其中之儲 φ存即點接觸（storage node contact，SNC )節點區域丄3係 被填充一個預定高度（b)，使得該光阻圖案5 —丄係可 以被使用作為後續離子植入製程中一個用於離子植入之 罩。 、’、 作為一個用於離子植入之 (見第1 d圖）。 程之傳統方法係具有下列 接著，以該光阻圖案5 — 1 遮罩圖案而實施離子植入製程7 然而，用於實施離子植入製 問題。
因為間極線圖案之寬高比（asp…ati〇)係隨著減少 一個半導體元件的圖案臨界尺寸（crhical a—咖，⑼ Γ增二所以閘極線圖案之下方部分於曝光製程期間係不 充分曝露於-個光源。因此，即使在顯示製程完成之後， 一個光阻材料9係繼續存在於該位元線接觸節點區幻i ::圖==::直圖。^，當使用光阻材料對於該閘 ^線圖案作不均句填充時’空洞（v〇id，未顯示）係被產 為了移除剩餘的光阻材料 一個為背蝕刻 etch-back ) 6 1314586 :程::：浮广—製程係對於最終造成的結構實 的寬度2 觸節點區域11之光阻圖案的上方部分 3之：阻si 3 )係被放大’且儲存節點接觸節點區域1 因此：：案的高度（b，)係被減小，如示於第Η圖。 有足夠j儲存節點接觸節點區域1 3之光阻圖㈣不具 U圖，所以即使一個不且有離：：障，如不於第 植入製程期間係被破壞子植入區域之區域於離子 NA ) ㈣有高料練值隸（__卿叫 曝7b機形成-個具有高的寬高比之超精細圖案時， ^項破壞係更嚴重，藉此減少最終半導體元件之製造產 置。 【發明内容】 本發明之許多實施例係指提供—種形成用於離子植入 之遮罩圖案之方法’其係包含透過一個光阻圖案於一個閘 極線圖案之表面上形成—層塗佈膜，該光阻圖案係為一個 用於離子植入之遮罩圖帛，藉&改進可靠度。 根據本發明之-個實施例，一種形成用於離子植入之 遮罩圖案的方法，其係包含：於—個半導體基底上形成一 個問極線圖案；於該閘極線圖案上形成-層塗佈膜；對於 該閉極線圖案之頂端部分實施一項電聚處理；於造成的处 構上形成-個光阻層；及實施—個曝光及—個顯影製程， 以在該閘極線圖案上形成一個光阻圖案，其中，該塗佈膜 之界面張力係低於該光阻層之界面張力。 1314586 本發明將參照後附圖式（第2ai2e 參照第2 a圖’ 一個閘極線圖案 而予以敘述。 包含一層隔離膜之半導體基底工2丄、之上’、形成於個 該閘極線圖案1 2 3係藉由實施_ =值 化製程及一個井/通道形成製程 軋 盾斤VL積一個間極4 >{卜 物膜（未顯示）、-個摻雜硬層 iu㈣氧化 瞄r去瓶-、·α , a 未顯不）、一個矽化鎢
膜（未顯不）及一個閘極硬遮罩 心早層（未顯示）且接著圖荦 化該些層，而獲得。 牧有圃系 、丄2 5係形成於包含閘 極線圖案1 2 3之造成的結構之整個表面上。 該塗佈膜之界面張力係比—個光阻層之界面張力為 低。於某些實施例中，當該光阻材料係為恐水的時，該塗 佈膜係包含-個親水化合物。舉例而纟，該塗佈膜係包含 由甲基丙稀酸經乙醋、Ν—乙稀基一2 —対酮、里丁稀 酸、丙浠醯胺、及其之寡聚物組成的群組中選擇出具有較 低界面張力的化合物。 該塗佈膜係藉由使用下列方法而形成：〇一種方法， 其係包含：溶解具有較低界面張力之化合物於一個有機溶 劑或水溶劑之中；及將閘極線圖案被形成之半導體基底浸 入名冷液之中，或⑴一種方法，其係用於以氣態提供該化 〇物至„亥半導體基底被放置之真空室之中，γ吏得該塗佈膜 係形成個自組單層（Se〗f-Assemble Monolayer，SAM)。 其後，使用諸如氧氣電漿氣體之氣體電漿處理造成的 8 1314586 結構之頂端部分，以僅去除兮 w 以僅去除6亥間極線圖案1 2 3之頂端部 二塗佈膜125 ’如示於第2c圖。因為該間極線圖案 為=之側表面係比該間極線圖案工2 3之頂端部分較不 “水影響，所以該間極線圖案123之侧表面上之塗佈 膜1 2 5係繼續存在於其上。 心Γ個光阻層127係形成於第^圖造成的結構之 =個表面上時，該光阻層127係因為該塗佈膜125及 =阻層1 2 7之界面張力差而不填充於該些間極線圖案 二 =之部分之十。因此’該光阻層12 7係僅形成 =極線圖案123之頂端部分，且-個未被佔用的空 曰” 2 9係繼續存在於該些間極線圖案丄2 3之間，如示 於第2 d圖。 一個曝光及顯影製程係對於以d圖之該光阻層丄2 7貫施，以形成一個光阻圖案"7]，如示於第h 圖。於該顯影製程期間，於—個無遮蔽的位元線㈣ (blMlnee°ntaet，BLC)節點區域131中之塗佈膜12 5係亦被去除’然而，於一個儲存節點接觸（―node ⑽⑽.）節點區域133中之塗佈膜US係不 除。 因為該些閘極線圖案123之間係不填充光阻層 7,所以錢影製程之後，係無光阻剩餘物繼續存在於位 70、’泉接觸^區域} 3 1之中。因此，因為傳統的清除 綠scum)製程係不施加，所以-個用於離子植入之稃 定遮罩圖案係被形成，而不破壞光阻圖案。 t 9 1314586 如上文所述，具有與光 係塗佈於該閘極線圖案之表 極線圖案之間’且在光阻圖 元線接觸節點區域之中。 阻層之物理性質不同的化合物 面’藉此防止光阻層填充於閘 案形成之後，亦繼續存在於位 因為冒經必須被實施以去除閘極線圖案之間的光阻剩 餘物之清除浮漬製程係能夠被省略，以獲得一個具有被使 用作為-個用⑨離子植人製程之遮罩的足夠厚度之遮罩圖 案，所以-個後續的離子植入製程係可以安全地實施。因 此，半導體元件之製造成本係能夠減少。 此外，本發明係提供一種由上述方法所製造之半導體 元件。 如上文所述，一個用於離子植入之遮罩圖案係能夠使 用一種根據本發明之一個實施例的方法獲得，使得一個後 續的離子植入製程係穩定地實施，以改進半導體元件的最 終產量。 雖然本發明係已經針對某些實施例而敘述，對於熟習 本項技術者而言為明顯的是，許多改變及修改係能夠在不 偏離下列申請專利範圍所定義之本發明的精神及範疇之下 被實施。 【圖式簡單說明】 為了對於本發明更完整瞭解，應該參照詳細說明及後 附圖式。 第la至Id圖係為顯示一種用於實施離子植入製程之 傳統方法的圖；及 1314586 第2 a至2 e圖係為顯示根據本發明之一個實施例之一 種實施離子植入製程之方法的圖。 【主要元件符號說明】 1 半導體基底
2
12 7 12 7-1 12 9 閘極線圖案 光阻層 光阻圖案 離子植入製程 光阻材料 位元線接觸節點區域 儲存節點接觸節點區域 半導體基底 閘極線圖案 塗佈膜 光阻層 光阻圖案 空間 13 1 位元線接觸節點區域 13 3 儲存節點接觸節點區域 a，a' 寬度大小 b > b' 高度 11

Claims (1)

1314586 十、申請專利範圍： 包含： 一種形成用於離子植入之遮罩圖案的方法，其係 於/個半導體基底上形成一個閘極線圖案； 於該閘極線圖案上形成一層塗佈膜； 對於該閘極線圖案之頂端部分實施一項電漿處理. 於造成的結構上形成一個光阻層；及
圖案化該光阻層，以獲得該閘極線圖案上之一個光阻 其中，該塗佈膜之界面張力係低於該光阻層 曰 听'·面張 > 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該塗佈膜 係包含一個由甲基丙烯酸羥乙酯、N —乙烯基—2 —吡/ _、異丁稀酸、丙稀醯胺、及其之募聚物組成 = 擇出的化合物。 、選 ’該塗佈臈 一個有機溶 入該溶液之 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中 係藉由使用一個方法而形成，該方法係包含： i)溶解一個具有較低界面張力之化合物於 劑或水溶劑之中；及 π )將具有該閘極線圖案之半導體基底浸 中〇 仏—4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該塗佈膜 係精由使用一個方法而形成，該方法係用於以氣態提供一 個具有較低界面張力之化合物至該半導體基底被放置於其 12 1314586 中之一個真空室之中。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該電黎^處 理係使用氧氣電漿氣體而實施，以去除形成於該閘極線圖 案之頂端部分上之塗佈膜。 6·一種半導體元件，其係包含： 一個半導體基底； 一個形成於該半導體基底之上的閘極線圖案； _ 一層形成於該閘極線圖案之一個頂端部分之上的塗佈 膜’其中’一個電漿處理係對於該閘極線圖案之頂端部分 實施；及 一層形成於造成的結構之光阻層， 其中，該光阻層係被處理，以於該閘極線圖案上形成 —個光阻圖案， 其中，該塗佈膜之一個界面張力係比該光阻層之界面 張力為低。 • 7 .如申請專利範圍第6項之元件，其中，該塗佈膜 係包含一個由甲基丙烯酸羥乙酯、N—乙烯基_2 —咣咯 酮、異丁烯酸、丙烯醯胺、及其之寡聚物組成的群組，選 擇出的化合物。 8 ·如申請專利範圍第6項之元件，其中，該電聚處 理係使用氧氣電毁氣體而實施，以去除形成於該問極線圖 案之頂端部分上之塗佈膜。 13
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