(57)【要約】      （修正有）【課題】  集積回路製造における位置合わせ精度条件を緩和する方法を提供する。【解決手段】  本方法は、基板上にマスク層１０２を形成するステップを含み、前記マスク層に複数の第１開口１０４を形成する、集積回路の製造における位置合わせ精度条件を緩和する方法を提供する。その後、バッファ層が前記第１開口を満たす。次に、フォトレジスト層を前記基板上に形成し、その後、前記フォトレジスト層をパターン化し、前記バッファ層の一部を露出させる第２開口を形成する。さらに等方性エッチングを行い、前記第２開口によって露出された前記バッファ層を除去し、前記対応する第１開口の側壁を露出させる。さらに前記フォトレジスト層を除去し、前記開口パターンと埋め込まれたバッファ層とを具える前記マスク層を露出させ、前記マスク層は、その後の処理に関するハードマスクとして役に立つ。【選択図】図３Ａ
2005156576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路製造プロセスにおける位置合わせ精度における要求を減らす方法において、
基板を設けるステップと、
前記基板の上に、複数の第１開口および少なくとも１つの第２開口を具える第１マスク層を形成するステップと、
前記第１開口および第２開口をバッファ層で満たすステップと、
前記基板の上に第２マスク層を形成するステップと、
前記第２マスク層をパターン化し、前記第２開口における前記バッファ層の少なくとも一部を露出させる少なくとも１つの第３開口を形成するステップと、
等方性エッチングを行い、前記第２開口におけるバッファ層を除去するステップと、
前記第２マスク層を除去し、前記第１マスク層を露出させるステップであって、前記第１マスク層における第１開口が、前記バッファ層で満たされ、前記第２開口が前記バッファ層で満たされない、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１開口および第２開口を前記バッファ層で満たすステップが、
前記基板の上にバッファ材料層を形成し、前記第１開口および第２開口を満たし、前記第１マスク層を覆うステップと、
前記第１マスク層を覆う前記バッファ材料層を除去するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記第１開口および第２開口が開口のアレイを形成することを特徴とする方法。
【請求項４】
集積回路製造プロセスにおける位置合わせ精度における期待を低下させる方法において、
基板を設けるステップと、
前記基板の上に、第１材料層および第２材料層を埋め込むことによって形成された、埋め込まれた層を形成するステップであって、前記第１材料層が不連続相であり、前記第１材料層と、前記第１材料層を取り囲む前記第２材料とが、連続相を形成し、前記第１材料層を、前記第１材料層の複数の第１領域と、前記第１材料層の少なくとも１つの第２領域とに分割する、ステップと、
前記基板の上にマスク層を形成するステップと、
前記マスク層をパターン化し、前記第２領域における少なくとも第１材料層を露出させる少なくとも１つの第１開口を形成するステップと、
前記第２領域における前記第１材料層を等方性エッチングし、前記第２領域における前記第１材料層を取り囲む前記第２材料層の側壁を露出させ、第２開口を形成するステップと、
前記マスク層を除去し、前記第２開口をすでに具える前記埋め込まれた層を露出させるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記埋め込まれた層を形成するステップが、前記基板の上に第１材料層を形成し、その後、前記第１材料層を前記第２材料層で取り囲むステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の製造方法に関する。より特に、本発明は、集積回路製造プロセスにおける位置合わせ精度における要求を減らす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィは、半導体処理における最も重要なステップの１つである。デバイスがより小さくなるにつれて、位置合わせ精度における要求はより高くなり、処理ウィンドウは減る。正確な位置合わせを行うために、より進歩し、通常はより高価なリソグラフィ機械が必要とされる。
【０００３】
例えば、慣例的なマスクＲＯＭ（読み出し専用メモリ）デバイスの製造は、上述した問題に遭遇する。図１に示すような先行技術によるマスクＲＯＭデバイスのコーディング中、プレコーディング層１０を最初に基板１０上に形成する。このプレコーディング層２０は、基板１０のプレコーディング層に対応する複数の開口３０を具える。プレコーディング開口５０を具えるフォトレジスト層４０を、プレコーディング層２０の上に形成する。フォトレジスト層４０をコーディングマスクとして使用し、イオンコーディング処理を行う。フォトレジスト層４０において開口５０を形成するため、開口５０は、基板１００におけるプレコーディング領域に正確に位置合わせされなければならない。図１に示すように誤位置合わせが生じた場合において、前記開口は一方の側に対して過度に誤位置合わせされる。このとき、プレコーディング層３０は完全には露出されない。したがって、前記コーディング処理中、ドーパントの一部のみが前記コーディング領域中に注入され、したがって、コーディングの目的は達成されない。先行技術において、前記位置合わせ精度条件はきわめて高い。したがって、処理ウィンドウはきわめて小さい。前記位置合わせ精度を増すために、より進歩した機械が前記リソグラフィック処理に使用される。しかしながら、進歩した機械は、製造コストを大きく増加させる。
【０００４】
図２を参照し、上述した問題を除去するために、ある慣例的なアプローチは、マスク層２０におけるプレコーディング回路３０を完全に露出させるためにコーディングマスク４０の開口６０を拡大することである。しかしながら、コーディングマスク４０の開口６０の寸法を増加しても、余分のドーパントが望ましくないコーディング領域に注入されるかもしれない。このような問題を防ぐために、隣接するプレコーディング開口３０の間の距離を増加する必要がある。したがって、前記デバイスの小型化を有効に達成することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、集積回路の製造における位置合わせ精度条件を緩和し、処理ウィンドウを大きく増すことができるようにする、マスク層を形成する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板上にマスク層を形成するステップを含み、前記マスク層に複数の第１開口を形成する、集積回路の製造における位置合わせ精度条件を緩和する方法を提供する。その後、バッファ層が前記第１開口を満たす。次に、フォトレジスト層を前記基板上に形成し、その後、前記フォトレジスト層をパターン化し、前記バッファ層の一部を露出させる第２開口を形成する。さらに等方性エッチングを行い、前記第２開口によって露出された前記バッファ層を除去し、前記対応する第１開口の側壁を露出させる。さらに前記フォトレジスト層を除去し、前記開口パターンと埋め込まれたバッファ層とを具える前記マスク層を露出させ、前記マスク層は、その後の処理に関するハードマスクとして役に立つ。
【０００７】
本発明の実施例によれば、前記マスク層を、例えば酸化シリコンで形成し、前記バッファ層を、例えばスピンオン材料または金属で形成する。前記第２開口によって露出された前記バッファ層を除去するために、高いバッファ層対マスク層エッチング選択性のエッチング剤を使用する。したがって、前記フォトレジスト層を規定して前記第２開口を形成するときに位置合わせ誤差が生じても、前記第２開口が、対応する前記第１開口における前記バッファ層の一部を露出させる限り、前記第２開口に対応する前記第１開口における前記バッファ層は、完全に除去される。すなわち、前記マスク層において前記第１開口を規定することにおいて前記処理が正確である限り、前記第２開口に関する位置合わせ精度条件は、重大に緩和される。前記第２開口を形成し、対応する前記第１開口における前記バッファ層の一部を露出させると、前記第２開口に対応する前記第１開口における前記バッファ層を完全に除去すると、前記第１開口は露出される。したがって、前記開口と埋め込まれたバッファ層とを具えるマスク層は、その後の処理のハードマスクとして役に立つことができる。
【０００８】
本発明によれば、前記マスク層における開口を、最初にバッファ層で満たす。さらにフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用し、予め決められた領域における前記バッファ層を、前記バッファ層およびマスク層の異なったエッチングレートに基づいて、完全に除去する。次に前記開口と埋め込まれたバッファ層とを具えるマスク層を、その後の処理に関するハードマスクとして使用する。
【発明の効果】
【０００９】
前記第２開口に関する位置合わせ精度条件が緩和されるため、本発明によって処理ウィンドウを大きく増加させることができる。
【００１０】
前記マスク層の開口を前記予め決められた領域に正確に位置合わせすることができるため、先行技術におけるような前記マスク層における開口の誤位置合わせに起因する結果は回避される。
【００１１】
さらに、前記開口を具えるマスク層を、埋め込まれた前記バッファ層と共に、その後の製造処理においてハードマスクとして使用する。前記ハードマスク層の位置合わせ精度は、前記マスク層のパターン化処理における精度によって完全に決定され、前記第２開口に関する前記フォトレジスト層のパターン化中に生じるいかなる位置合わせ誤差にも影響されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３Ａを参照し、基板１００を設け、パターン化されたマスク層１０２を基板１００上に形成する。マスク層１０２は、基板１００を露出させる複数の開口１０４を具える。マスク層１０２を、例えば酸化シリコンを含む材料で形成し、マスク層１０２を、例えば、酸化シリコン層を化学蒸着し、その後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を使用して、前記酸化シリコン層をパターン化し、開口１０４を形成することによって形成する。参照符１０４ａは、複数の開口１０４におけるある開口を示す。種々の開口１０４のサイズおよび形状を、同じにまたは異ならせることができ、種々の開口１０４は、同じ形状だが異なったサイズを有することができる。複数の開口１０４を、アレイにおいて、または、ランダムに配置することができる。
【００１３】
その後、図３Ｂに示すように、バッファ層１０６を基板１００の上に形成する。バッファ層１０６は、マスク層１０２の上表面を覆い、開口１０４を満たす。バッファ層１０６は、マスク層１０２より重大に速く腐食される。バッファ層１０６を、例えばスピンオンガラスで形成する。バッファ層１０６を、例えばタングステン、チタンまたは窒化チタンのような金属で形成することもできる。
【００１４】
その後、図３Ｃに示すように、マスク層１０２の表面上のバッファ層１０６を除去し、開口１０４の内側のバッファ層１０６ａを残し、開口１０４ａの内側の前記バッファ層を参照符１０６ｂで示す。マスク層１０２の表面上のバッファ層１０６の除去は、例えばエッチバック処理または化学機械研磨処理を行うことを含む。次に、マスク層１０８、例えばフォトレジスト層を、基板１００の上に形成する。このマスク層１０８は、少なくとも１つの開口１１０を具え、開口１１０の数は１より多いが、開口１０４の数より多くない。さらに、開口１１０の位置は、開口１０４における開口１０４ａの予め決められた位置に対応し、開口１１０は、開口１０４ａを満たすバッファ層１０６ｂの一部を露出させる。
【００１５】
その後、図３Ｄに示すように、バッファ層１０６ｂの重大により高いエッチングレートと、バッファ層１０６ａとマスク層１０２との間およびバッファ層１０６ａとマスク層１０８との間に高いエッチング選択比を与えるエッチング剤を選択することとによって、開口１１０によって露出された開口１０４ａの内側のバッファ層１０６ｂを完全に除去し、開口１０４ａの底および側壁を露出させ、同時に、開口１０４ａのサイズおよび形状をそのままに保つ。すなわち、高いエッチング選択比を有するエッチング剤を使用してバッファ層１０６ａを除去することによって、マスク層１０２における開口１０４ａのサイズおよび形状を完全にそのままに保つことができる。開口１０４ａにおけるバッファ層１０６ｂを除去することは、例えば、湿式エッチングのような等方性エッチングを行うことを含む。バッファ層１０６ｂを、例えばスピンオンガラスとした場合、バッファ層１０６ｂに対してより高いエッチングレートを与えるが、マスク層１０２、１０８に対してより低いエッチングレートを与えるフッ化水素酸水溶液をエッチング剤として使用することができる。
【００１６】
注意する価値がある１つの点は、マスク層１０８における開口１１０は、バッファ層１０６ｂの完全な除去のために開口１０４ａにおけるバッファ層１０６ｂを完全に露出させる必要はないことである。したがって、開口１１０の寸法を減少して、開口１１０の周囲と隣接する開口１０４の周囲との間の距離を増加し、処理許容範囲を増加するようにすることができる。さらに、開口１１０は円形に限定されない。したがって、パターン化条件はあまり要求されず、あまり高価でない機械を使用してこの処理を行うことができる。さらに、図３Ｃおよび５に示すように、マスク層１０８における開口１１０をマスク層１０２における開口１０４ａに完全に位置合わせしなくても、マスク層１０８における開口１１０が開口１０４ａにおけるバッファ層１０６ｂの一部を露出させる限り、開口１０４ａにおけるバッファ層１０６ｂは、その後のエッチングにおいて完全に除去される。さらに、開口１０４ａのサイズおよび形状は、いかなる変更もなしに、完全に保持される。
【００１７】
その後、図３Ｅに示すように、マスク層１０８を除去し、マスク層１０２を露出させる。マスク層１０２における開口１０４は、バッファ層１０６ａで満たされるが、開口１０４ａは、どのようなバッファ層によっても満たされず、基板２００を露出させる。
【００１８】
埋め込まれたバッファ層１０６ａを具える上のマスク層１０２と、開口１０４ａとを、共に、その後の処理におけるハードマスクとして、例えば、イオン注入処理またはエッチング処理を行うハードマスクとして使用することができる。
【００１９】
すなわち、マスク層１０２における開口１０４を、最初にバッファ層１０６ａで満たし、次にエッチングマスクとしてのフォトレジスト層１０８と、バッファ層１０６ａとマスク層１０８、１０２との間で高いエッチングレート比を有するエッチング剤とを使用して、予め決められた領域における前記バッファ層を完全に除去する。さらに、開口１０４ａのサイズおよび形状をそのままに保つ。その後、開口１０４ａを具える前記マスク層と、埋め込まれたバッファ層１０６ａとを、共に、その後の処理に関するハードマスクとして直接使用することができる。
【００２０】
マスク層１０２における開口１０４ａを、前記予め決められた領域に正確に位置合わせすることができる。前記マスク層における開口の誤位置合わせから生じる問題は防がれる。
【００２１】
マスク層１０２を規定し、開口１０４を形成する場合、開口１０４パターンの密度は均一である。前記ハードマスク層における開口は、開口１０４が同じ寸法を有する場合、同じ寸法を有することができる。
【００２２】
さらに、開口１０４ａを具えるマスク層１０２と、埋め込まれたバッファ層１０６ａとを、共に、その後の処理に関するハードマスクとして使用するため、前記ハードマスク層の位置合わせ精度は、マスク層１０２のパターン化における精度によって完全に決定される。したがって、フォトレジスト層１０８のパターン化中に生じるどのような誤差も、前記ハードマスク層の精度に影響を及ぼさない。
【００２３】
フォトレジスト層１０８における開口１１０は、マスク層１０２の開口１０４ａにおけるバッファ層１０６ａの一部を露出させる必要がないため、開口１１０の寸法を減らすことができ、先行技術において必要だったほど大きくする必要はない。開口１１０の寸法を、開口１０４の寸法と同じ、またはより小さくすることができるため、マスク層１０２における開口１０４の間の間隔を有効に減らし、デバイスの小型化を達成することができる。
【００２４】
さらに、埋め込まれたバッファ層１０６ａを有するマスク層１０２を形成することは、本発明の第１実施例において開示した方法に限定されない。埋め込まれたバッファ層１０６ａを有するマスク層１０２を形成することは、本発明の第２実施例において開示する方法も使用することができる。本発明の第２実施例を、図４Ａないし４Ｅにしたがって以下に詳述する。
【００２５】
図４Ａを参照し、基板１００を設け、複数のバッファ層１０６ａを基板１００の上に形成する。参照符１０６ｂを使用し、バッファ層１０６ａの１つを示す。種々のバッファ層１０６ａのサイズおよび形状を、同じにまたは異ならせることができ、または、バッファ層１０６ａは、同じ形状だが異なったサイズを有することができる。さらに、複数のバッファ層１０６ａを、アレイにおいてまたはランダムに配置することができる。バッファ層１０６ａは、スピンオングラスのようなスピンオン材料、または、タングステン、チタンまたは窒化チタンのような金属を含む材料を具える。バッファ層１０６ａを形成することは、基板１００の上にブランケットバッファ層を形成し、その後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を使用して、前記ブランケットバッファ層をパターン化することを含む。
【００２６】
その後、図４Ｂに示すように、マスク層１０２を基板１００の上に形成し、バッファ層１０６ａの上表面と周囲とを覆う。マスク層１０２およびバッファ層１０６ａを形成することにおいて使用する材料は、異なったエッチング選択性を有する。マスク層１０２に使用する材料は、例えば酸化シリコンを含み、例えば、化学蒸着または高密度プラズマ化学蒸着によって形成される。
【００２７】
図４Ｃに続き、バッファ層１０６ａの上表面を覆うマスク層１０２を除去し、バッファ層１０６ａの周囲を満たすマスク層１０２ａを残す。マスク層１０２を除去することは、エッチバックまたは化学機械研磨を行うことを含む。バッファ層１０６ａの上表面を覆うマスク層１０２の除去に続き、これによって、埋め込まれたバッファ層１０６ａを有するマスク層１０２を基板１００の上に形成する。次に、他のパターン化されたマスク層１０８、例えばフォトレジスト層を、基板１００の上に形成する。このマスク層１０８は、バッファ層１０６ｂの一部を露出させる開口１１０を具える。
【００２８】
図４Ｄを参照し、バッファ層１０６ｂとマスク層１０２ａとの間およびバッファ層１０６ｂとマスク層１０８との間の高いエッチング選択性により、マスク層１０２およびマスク層１０８において生じるどのような悪影響もなしに、バッファ層１０６ｂを完全に除去し、マスク層１０２において開口１０４ａを形成する。バッファ層１０６ｂを除去することは、湿式エッチングのような等方性エッチングを行うことを含む。バッファ層１０６ｂをスピンオンガラス材料で形成することができ、バッファ層１０６ｂの除去を、バッファ層１０６に対してより高いエッチングレートを有するが、マスク層１０２、１０８に対してより低いエッチングレートを有するエッチング剤であるフッ化水素酸水溶液を使用することによって行う。
【００２９】
図４Ｅを参照し、マスク層１０８を除去し、マスク層１０２を露出させる。埋め込まれたバッファ層１０６ａを具えるマスク層１０２と、開口１０４ａとを、共に、その後の処理、例えばイオン注入処理またはエッチング処理に関するハードマスクとして使用することができる。
【００３０】
上述した方法は、基板１００の上にバッファ層１０６ａを形成し、その後、マスク層１０２ａをバッファ層１０６ａの周囲において形成することを含む。その後、開口１０４ａおよび埋め込まれたバッファ層１０６ａを有するマスク層１０２を、共に、本発明の第１実施例におけるように形成し、したがって、繰り返さない。
【００３１】
本発明によれば、埋め込まれた層を前記基板上に形成し、さらに、前記埋め込まれた層において開口を形成することによって、その後の処理に関するハードマスクとして形成する。前記埋め込まれた層を、第１材料層および第２材料層を埋め込むことによって形成し、前記第１材料層（バッファ層１０６ａ）は連続相にはなく、前記第２材料層（マスク層１０２）によって包み、連続相を形成する。本発明の第１実施例において、連続相を最初に形成し、その後、不連続相を形成するが、本発明の第２実施例において、不連続相を最初に形成し、その後、連続相を形成する。
【００３２】
本発明の上述した２つの実施例において開示した方法は、マスクＲＯＭ装置の製造において適用可能である。基板１００は、すでに上と中に各々形成されたゲートおよびソース／ドレイン領域を有する半導体基板を含む。マスク層１０２を、例えばプレコーディング層とし、マスク層１０２における開口１０４を、例えば前記プレコーディング層において形成されたプレコーディング開口とする。マスク層１０８における開口１１０を、例えばコーディングマスクによって規定されたコーディング開口とする。コーディングイオン注入処理中、マスク層１０８は、コーディングに使用されるマスクではない。前記コーディング処理を、埋め込まれたバッファ層１０６ａおよび開口１０４ａを具えるマスク層１０２であるハードマスク層を使用して行う。前記プレコーディング開口を前記ゲートに正確に位置合わせすることができるため、コーディングイオンを、前記ゲートの下にあるコーディング領域に正確に注入することができる。
【００３３】
種々の変更および変形を、本発明の構造に対し、本発明の範囲および精神から逸脱することなく行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記を考慮して、本発明は、請求項の範囲およびこれらの等価物に入るならば、本発明の変更および変形を包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】先行技術によるマスクＲＯＭデバイスに関する製造方法を説明する図式的な図である。
【図２】先行技術によるマスクＲＯＭデバイスに関する製造方法を説明する図式的な図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図３Ｅ】本発明の第１実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第２実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図４Ｅ】ＡないしＥは、本発明の第２実施例によるハードマスク層を製造する処理フローを説明する図式的な断面図である。
【図５】本発明の図３Ｃおよび４Ｃの図式的な上面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  基板
１０２、１０８  マスク層
１０４、１１０  開口
１０６  バッファ層
【図１】
2005156576.tif 000003
【図２】
2005156576.tif 000004
【図３Ａ】
2005156576.tif 000005
【図３Ｂ】
2005156576.tif 000006
【図３Ｃ】
2005156576.tif 000007
【図３Ｄ】
2005156576.tif 000008
【図３Ｅ】
2005156576.tif 000009
【図４Ａ】
2005156576.tif 000010
【図４Ｂ】
2005156576.tif 000011
【図４Ｃ】
2005156576.tif 000012
【図４Ｄ】
2005156576.tif 000013
【図４Ｅ】
2005156576.tif 000014
【図５】
2005156576.tif 000015