專利名稱：一種形成半導體器件金屬線的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成半導體器件金屬線的方法，更具體地涉及一種形 成具有微小金屬線間距的半導體器件金屬線的方法。
背景技術：
通常，在半導體器件制造期間形成金屬線的方法可以被區分為鑲嵌方 案或鎢(W)蝕刻方案。特別地，隨著半導體器件集成度的提高，線寬降低。
為形成具有微小線寬的金屬線，必須形成微鑲嵌圖案。然而，在制造 半導體器件期間通過光刻工藝形成的圖案的最小間距是由來自曝光設備
的用于曝光的光波長決定的。當半導體器件集成度提高時，為形成具有更 小間多巨的圖案，必須4吏用比傳統用于啄光的光的波長更短的光。X-射線或 電子束可用來提供更短的波長，然而使用X-射線或電子束仍在試驗階段以 解決涉及技術問題、生產能力等的問題。
發明內容
本發明涉及一種形成半導體器件金屬線的方法，其中在光刻膠圖案的 側壁上形成間隔物膜，使用所述間隔物作為蝕刻^^模形成微細金屬圖案， 并且其中金屬線不連接的部分使得光刻膠圖案之間的距離變窄，由此導致 間隔物彼此接觸并且防止微細金屬圖案在間隔物彼此接觸的地方形成。
根據本發明一方面，形成半導體器件金屬線的方法包括在半導體襯 底上形成介電膜；在包括介電膜的整個結構上形成多個平行的光刻膠圖 案；在光刻膠圖案的側壁上形成間隔物；通過除去光刻膠圖案暴露介電膜; 通過蝕刻所述暴露的介電膜形成鑲嵌圖案；除去所述間隔物；在包括鑲嵌圖案的整個結構上形成金屬材料；然后拋光所述金屬材料，由此形成金屬 線。
在金屬線不連接的區域上形成的光刻膠圖案在其端部沿相反的方向向 外延伸，使得在光刻膠圖案的各端部之間限定間隔。
所述端部之間的距離小于間隔物的寬度的兩倍。
光刻膠圖案的間距是金屬線的間距的兩倍。
形成介電膜之后，在所述介電膜上形成第一和第二硬掩模膜以及抗反
射涂層(ARC)。
第一硬掩模膜和第二硬掩模膜分別是由旋涂碳(SOC)膜和多功能硬 掩模(MFHM)膜形成。MFHM可以是包含Si的BARC(底部ARC)。
根據本發明另一方面，形成半導體器件金屬線的方法包括在半導體 襯底上形成介電膜；在包括介電膜的整個結構上形成多個平行的光刻膠圖 案，鄰近金屬線不連接的區域的光刻膠圖案在所述金屬線不連接的區域的 方向上具有凸出的部分；在光刻膠圖案的側壁上形成間隔物；通過除去光 刻膠圖案暴露介電膜；通過蝕刻所述暴露的介電膜形成鑲嵌圖案；除去所 述間隔物；在包括鑲嵌圖案的整個結構上形成金屬材料；然后拋光所述金 屬材料，由此形成金屬線。
鄰近金屬線不連接的區域的光刻膠圖案的各凸出部分之間的距離小于 間隔物寬度的兩倍。
光刻膠圖案的間距是金屬線的間距的兩倍。
在形成介電膜之后，在所述介電膜上形成第一和第二硬掩模膜以及 ARC層。
第一硬掩模膜和第二硬掩模膜分別包括SOC膜和MFHM膜。
圖1A至5B是說明根據本發明一個實施方案的形成半導體器件金屬線 的方法的截面圖和平面圖；和
5圖6 A至10B是說明根據本發明另一個實施方案的形成半導體器件金 屬線的方法的截面圖和平面圖。
具體實施例方式
將參考附圖描述根據本發明的具體的實施方案。本發明不局限于所述 公開的實施方案，而是可以各種方式實施。提供所述實施方案以完成本發 明的公開并使得本領域技術人員理解本發明。本發明由權利要求的范圍所 限定。
圖1A至5B是說明根據本發明一個實施方案的形成半導體器件金屬線 的方法的截面圖和平面圖。
參考圖1A,在半導體襯底100上順序形成介電膜101、第一硬掩員 102、第二硬掩;^103和ARC層104。
介電膜101可由氧化物膜形成。第一硬掩模膜102可由SOC膜形成。 第二硬掩^Ml03可由MFHM膜形成。MFHM膜含有Si,并因此在后續 的蝕刻工藝中產生與由SOC膜形成的第一>^掩模度102相比的蝕刻速率 差異。另外，MFHM膜是透明的，當形成后續的光刻膠圖案時，可省略 另外的用于圖案對準的標記打開(keyopen)工藝。
在包括ARC層104的整個結構上涂敷光刻皿。然后實施曝光和顯影 工藝，由此形成光刻膠圖案105、 105A和105B。光刻膠圖案105的間距 是最終將形成的金屬線的間距的約兩倍。
在光刻膠圖案的形成工藝中，在金屬線不連接的部分處，光刻膠圖案 105A、 105B之間的距離X可以小于隨后將形成的間隔物膜的厚度的兩倍。
參考圖1B，平行地形成多個光刻膠圖案105、 105A、 105B。然而，光 刻膠圖案105A、 105B均在不連接部分處朝向一個相鄰的光刻膠圖案105 向外斜向延伸。然后每個光刻膠圖案105A、 105B的端部平行于光刻膠圖 案105延伸，使得在光刻膠圖案105A、 105B的端部之間形成間隔。
參考圖2A和2B，在光刻膠圖案105、 105A、 105B的側壁上形成間隔 物106。光刻膠圖案105A、 105B的端部之間形成的間隔小于間隔物106 的厚度的兩倍。因此，間隔物106在金屬線的不連接部分處填充光刻膠圖 案105A、 105B之間的間隔。
6通過在包括光刻膠圖案105、 105A、 105B的整個結構上沉積氧化物膜， 然后實施蝕刻工藝，使得氧化物膜保留在光刻膠圖案105、 105A、 105B的 側壁上，可以形成間隔物106。
參考圖3A和3B,通過實施剝離工藝除去光刻膠圖案。然后除去暴露 的ARC層。形成其中層疊間隔物106和ARC層104的蝕刻圖案104、 106。 蝕刻圖案104、 106的間距是光刻膠圖案的間距的約一半。
參考圖4A和4B,通過使用蝕刻圖案作為蝕刻^^模的蝕刻工藝，順序 地蝕刻第一和第二硬掩模度102、 103，由此形成硬掩模圖案。之后，使用 采用硬掩模圖案的蝕刻工藝，圖案化介電膜IOI以形成用于金屬線的鑲嵌 圖案。
參考圖5 A和5B,在包括其中形成鑲嵌圖案的介電膜101的整個結構 上形成金屬材料。然后實施拋光工藝使得暴露介電膜IOI的上表面。因此， 金屬材*留在鑲嵌圖案內部，并因此形成金屬線107。
圖6 A至10B是說明根據本發明另 一個實施方案的形成半導體器件金 屬線的方法的截面圖和平面圖。
參考圖6A，在半導體襯底200上順序地形成介電膜201、第一硬掩模 膜202、第二硬掩:^203和ARC層204。
所述介電膜201可由氧化物膜形成。第一硬掩模膜202可由SOC膜形 成。第二硬掩模膜203可由MFHM膜形成。MFHM膜含有Si，并因此在 后續的蝕刻工藝中產生與由SOC膜形成的第一硬4^模溪202相比的蝕刻 速率差異。另外，MFHM膜是透明的，當形成后續的光刻膠圖案時，可 省略另外的用于圖案對準的標記打開工藝。
在包括ARC層204的整個結構上涂敷光刻J!m。然后實施爆光和顯影 工藝，由此形成光刻膠圖案205、 205A、和205B。光刻膠圖案205的間距 是最終將形成的金屬線的約兩倍。
在光刻膠圖案的形成工藝中，在鄰近金屬線不連接的部分的光刻膠圖 案205A、 205B之間的距離X可以小于隨后將形成的間隔物膜的厚度的兩 倍。
參考圖6B，平行地形成多個光刻膠205、 205A、 205B。鄰近金屬線不 連接部分的光刻膠圖案205A、 205B彼此相對地向內凸出。參考圖7A和7B，在光刻膠圖案205、 205A、 205B的側壁上形成間隔 物206。光刻膠圖案205A、 205B的突出部分之間的間隔小于間隔物206 的厚度的兩倍。因此，間隔物206填充光刻膠圖案205A、 205B的凸出部 分之間的間隔。
可通過在包括光刻膠圖案205、 205A、 205B的整個結構上沉積氧化物 膜，然后實施蝕刻工藝使得氧化物膜保留在光刻膠圖案205、 205A、 205B 的側壁上，形成間隔物206。
參考圖8A和8B ，通過實施剝離工藝除去光刻膠圖案205 、 205A、 205B。 然后除去暴露的ARC層。結果，形成其中層疊間隔物206和ARC204層 的蝕刻圖案204、 206。蝕刻圖案204、 206的間距是光刻膠圖案的間距的 約一半。
參考圖9A和9B，通過4吏用蝕刻圖案作為蝕刻掩模的蝕刻工藝，順序 地蝕刻第一和第二硬掩模膜202、 203，由此形成硬掩模圖案。之后，使用 采用硬掩模圖案的蝕刻工藝，圖案化介電膜201以形成用于金屬線的鑲嵌 圖案。
參考圖IOA和IOB，在包括其中形成鑲嵌圖案的介電膜201的整個結 構上形成金屬材料。然后實施拋光工藝以暴露介電膜201的上表面。因此， 金屬材料保留在鑲嵌圖案內部，并由此形成金屬線207。
如上所述，根據本發明，在光刻膠圖案的側壁上形成間隔物膜，使用 間隔物作為蝕刻掩模形成微細金屬圖案，并且其中金屬線不連接的部分使 得光刻膠圖案之間的距離變窄，由此導致間隔物彼此接觸，并且防止微細 金屬圖案在光刻膠圖案的變窄的部分之間形成。因此，可形成線寬小于啄 光設備的分辨率的金屬線。
提出本文公開的實施方案以使得本領域技術人員容易地實施本發明， 并且本領域技術人員可通過這些實施方案的組合來實施本發明。因此，本 發明的范圍不限于如上所述的實施方案，并且應解釋為僅僅由所附權利要 求和它們的等同物所限定。
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權利要求
1. 一種形成半導體器件的金屬線的方法，所述方法包括在半導體襯底上形成介電膜；在所述介電膜上形成多個平行的光刻膠圖案；在所述光刻膠圖案的側壁上形成間隔物；除去所述光刻膠圖案以暴露所述介電膜；蝕刻所述暴露的介電膜以形成鑲嵌圖案；除去所述間隔物；在所述鑲嵌圖案上形成金屬材料；和拋光所述金屬材料，由此形成金屬線。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中在所述金屬線不連接的區域上形成 的光刻膠圖案在其端部處沿相反方向向外延伸，使得在所述光刻膠圖案的 各端部之間限定間隔。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中所述光刻膠圖案的各端部之間的距 離小于所述間隔物的寬度的兩倍。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述光刻膠圖案的間距是所述金屬 線的間距的約兩倍。
5. 據權利要求1所述的方法，還包括在形成所述介電膜之后，在所述介 電膜上形成第一和第二硬掩 以及抗反射涂層(ARC)。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中所述第一硬掩模膜和所述第二硬掩 ;^分別由旋涂碳(SOC)膜和多功能硬掩模(MFHM)膜形成，所述MFHM 包括含Si的BARC(底部ARC)。
7. —種形成半導體器件金屬線的方法，所述方法包括 在半導體襯底上提供的介電膜上形成多個平行的光刻膠圖案，其中鄰近所述金屬線不連接的區域的光刻膠圖案在所述金屬線不連接的區域的 方向上具有凸出的部分；在所述光刻膠圖案的側壁上形成間隔物；除去所述光刻膠圖案以暴露所述介電膜；蝕刻所i^露的介電膜以形成鑲嵌圖案；除去所述間隔物；在所述鑲嵌圖案上形成金屬材料；和拋光所述金屬材料，由此形成金屬線。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中鄰近所述金屬線不連接的區域的所 述光刻膠圖案的所述凸出部分之間的距離小于所述間隔物的寬度的兩倍。
9. 根據權利要求7所述的方法，其中所述光刻膠圖案的間距是所述金屬 線的間距的約兩倍。
10. 根據權利要求7所述的方法，還包括所述介電膜形成之后，在所述介 電膜上形成第一和第二硬^^模度以及ARC層。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述第一硬掩模膜和所述第二硬掩 模膜分別包括SOC膜和MFHM膜。
12. —種形成半導體器件金屬線的方法，所述方法包括在半導體襯底上提供的介電膜上形成多個平行的光刻膠圖案，其中在所述金屬線不連接的區域上形成的所述光刻膠圖案被配置成在其間限 定間隔，所述間隔的距離小于間隔物的寬度的兩倍；在所述光刻膠圖案的側壁上形成所述間隔物；除去所述光刻膠圖案以暴露所述介電膜；蝕刻所逸暴露的介電膜以形成鑲嵌圖案；除去所述間隔物；在所述鑲嵌圖案上形成金屬材料；和 拋光所述金屬材料，由此形成金屬線。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中在所述金屬線不連接的區域上形 成的光刻膠圖案在其端部處沿相反的方向向外延伸，使得在所述光刻膠圖 案的各端部之間限定所述間隔。
14. 根據權利要求12所述的方法，其中在所述金屬線不連接的區域上形 成的光刻膠圖案在所述金屬線不連接的區域的方向上具有凸出的部分，使 得在所述凸出部分之間限定所述間隔。
全文摘要
一種形成半導體器件金屬線的方法包括在半導體襯底上形成介電膜；在包括介電膜的整個結構上形成多個平行的光刻膠圖案；在所述光刻膠圖案的側壁上形成間隔物；通過除去光刻膠圖案暴露介電膜；通過蝕刻所述暴露的介電膜形成鑲嵌圖案；除去所述間隔物；在包括鑲嵌圖案的整個結構上形成金屬材料，并且該拋光金屬材料，由此形成金屬線。
文檔編號H01L21/768GK101471282SQ200810089379
公開日2009年7月1日 申請日期2008年4月15日 優先權日2007年12月27日
發明者鄭宇榮 申請人:海力士半導體有限公司