• / 29
  • 下載費用:30 金幣  

制備布圖設計的方法、光掩膜、半導體器件及其制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510105265.2

申請日:

2015.03.10

公開號:

CN104916634A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 27/02申請日:20150310|||公開
IPC分類號: H01L27/02; H01L21/77; H01L23/528; H01L21/768; H01L21/027; G03F1/48(2012.01)I 主分類號: H01L27/02
申請人: 三星電子株式會社
發明人: 李憲國; 金泓秀; 李朱嬿
地址: 韓國京畿道水原市
優先權: 10-2014-0028462 2014.03.11 KR
專利代理機構: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286 代理人: 尹淑梅; 韓芳
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510105265.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.01.04|||2016.10.12|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

提供了制備半導體器件的布圖設計的方法、光掩模、利用該布圖設計制造的半導體器件及其制造方法。制備半導體器件的布局設計的步驟可以包括將輔助圖案設置在位于薄弱的有源圖案上的主柵極圖案附近。薄弱的有源圖案可以是例如有源圖案中的最外側的有源圖案,并且可以是預期在制造工藝期間寬度增大的有源圖案。

權利要求書

權利要求書
1.  一種半導體器件,所述半導體器件包括:
基板;
器件隔離層,設置在基板中以限定設置成彼此相鄰的第一有源區、第二有源區和第三有源區,第二有源區從第一有源區和第三有源區的最外側邊緣橫向突出;以及
柵電極,與第二有源區交叉,其中:
柵電極包括與第二有源區交叉并且彼此面對的第一側壁和第二側壁;
第二有源區設置在第一有源區和第三有源區之間,并且包括彼此相對且分別與第一側壁和第二側壁相鄰的第一端和第二端;
第一側壁和第二側壁具有不同的寬度;
第一端和第二端具有不同的寬度。

2.  如權利要求1所述的半導體器件,其中,第一側壁和第二側壁中的每個側壁的與器件隔離層疊置的寬度至少為大約30nm。

3.  如權利要求1所述的半導體器件,其中:
第二端與第一有源區和第三有源區的最外側邊緣橫向分隔開;
第二端的寬度大于第一端的寬度。

4.  如權利要求3所述的半導體器件,其中,第二側壁的寬度大于第一側壁的寬度。

5.  如權利要求1所述的半導體器件,其中:
器件隔離層的與第一端相鄰的側壁相對于基板的頂表面形成第一角;
器件隔離層的與第二端相鄰的另一側壁相對于基板的頂表面形成第二角;
第一角與第二角不同。

6.  如權利要求5所述的半導體器件,其中,第一角小于第二角。

7.  如權利要求1所述的半導體器件,其中,柵電極在平面圖中具有不對稱的形狀。

8.  一種制備半導體器件的布圖設計的方法,所述方法包括:
將有源圖案設置成彼此相鄰;
將主柵極圖案設置在各個有源圖案上;
將至少一個輔助圖案設置成與主柵極圖案中的設置在有源圖案中的最外側的有源圖案上的主柵極圖案相鄰。

9.  如權利要求8所述的方法,其中:
設置有源圖案的步驟包括設置彼此平行并且沿第一方向延伸的第一有源圖案和第二有源圖案;
第二有源圖案包括從第一有源圖案朝著第一方向突出的部分;
設置主柵極圖案的步驟包括設置主柵極圖案中的與第二有源圖案交叉的最外側的主柵極圖案;
所述至少一個輔助圖案包括與主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案接觸的第一輔助圖案;以及
第一輔助圖案被設置成與主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案的一側相鄰,所述一側不與第一有源圖案的側面相鄰并且被設置成與第一有源圖案分隔開至少第一有源圖案和所述最外側的主柵極圖案之間的距離。

10.  如權利要求9所述的方法,其中,主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案與第一輔助圖案具有位于與第一有源圖案等距的偏位線上的側面。

11.  如權利要求9所述的方法,所述方法還包括:
設置與第一有源圖案分隔開的第三有源圖案,其中,第二有源圖案設置在第一有源圖案和第三有源圖案之間,第二有源圖案的從第一有源圖案朝著第一方向突出的所述部分從第三有源圖案朝著第一方向突出;
設置與主柵極圖案中的最外側的主柵極圖案接觸的第二輔助圖案,其中,主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案與第二輔助圖案具有位于與第三有源圖案等距的偏位線上的側面。

12.  一種光掩模,所述光掩模包括:
透明基板;
擋光圖案,在透明基板上限定柵電極,其中:
擋光圖案包括分別與柵電極對應的柵極開口,或者分別與柵電極對應的柵極擋光圖案;
柵極開口中的最外側的柵極開口或柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案具有與其它柵極開口或其它柵極擋光圖案不同的形狀。

13.  如權利要求12所述的光掩模,其中,柵極開口中的最外側的柵極開口或柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案在平面圖中具有不對稱的形 狀。

14.  如權利要求12所述的光掩模,其中:
柵極開口中的最外側的柵極開口具有布置成與其它柵極開口相鄰的第一側和沿遠離所述其它柵極開口的方向布置的第二側;
第一側和第二側彼此面對;
第二側比第一側長。

15.  如權利要求12所述的光掩模,其中:
柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案具有布置成與其它柵極擋光圖案相鄰的第一側和沿遠離所述其它柵極擋光圖案的方向布置的第二側;
第一側和第二側彼此面對;
第二側比第一側長。

16.  一種制造半導體器件的方法,所述方法包括:
在基板上形成有源區;
在有源區上形成導電層;
在導電層上形成限定柵電極的光致抗蝕劑圖案;
通過利用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來形成柵電極,
其中,光致抗蝕劑圖案中的最外側的光致抗蝕劑圖案具有與其它光致抗蝕劑圖案不同的形狀。

17.  如權利要求16所述的方法,其中:
光致抗蝕劑圖案中的最外側的光致抗蝕劑圖案包括與有源區中的最外側的有源區交叉并且彼此面對的第一側壁和第二側壁;
第一側壁和第二側壁具有不同的寬度。

18.  如權利要求16所述的方法,其中,形成有源區的步驟包括:
在基板上形成限定有源區的掩模圖案;
利用掩模圖案作為蝕刻掩模蝕刻基板以形成溝槽;
形成器件隔離層以填充溝槽,其中:
掩模圖案中的最外側的掩模圖案具有布置成與其它掩模圖案相鄰的第三側壁和沿遠離所述其它掩模圖案的方向布置的第四側壁;
第四側壁比第三側壁長。

19.  如權利要求18所述的方法,其中:
柵電極中的最外側的柵電極包括與有源區中的最外側的有源區交叉并且 彼此面對的第五側壁和第六側壁;
第五側壁和第六側壁中的每個與器件隔離層疊置;
第五側壁和第六側壁中的每個側壁的與器件隔離層疊置的寬度為至少大約30nm。

20.  如權利要求18所述的方法,其中:
第三側壁相對于掩模圖案中的最外側的掩模圖案的底表面形成第一角;
第四側壁相對于掩模圖案中的最外側的掩模圖案的底表面形成第二角;
第一角與第二角不同。

說明書

說明書制備布圖設計的方法、光掩膜、半導體器件及其制造方法
本專利申請要求于2014年3月11日在韓國知識產權局提交的第10-2014-0028462號韓國專利申請的優先權,該韓國專利申請的公開內容通過引用全部包含于此。
技術領域
本發明構思的示例實施例涉及一種制備半導體器件的布圖設計的方法、利用該布圖設計形成的光掩模和利用該光掩模制造的半導體器件。
背景技術
在半導體器件的設計和制備中,對高密度外圍電路的需求逐漸增大。因此,已經進行了研究以在外圍電路中減小晶體管的有源區之間的空間。同時,在制造工藝中難于去除與空間相關的變化。例如,在用于形成晶體管的有源區和柵電極的蝕刻工藝中會存在取決于位置的變化。因此,對于有源區或柵電極,在初始設計的布圖設計和實際制造的形狀之間會存在差異。這可能導致半導體器件的故障(例如,泄漏電流)。
發明內容
本發明構思的示例實施例提供了一種能夠實現高可靠性的半導體器件的制備布圖設計的方法。
本發明構思的一些示例實施例提供了一種具有改善的泄漏電流性質的半導體器件。
本發明構思的示例實施例提供了一種能夠實現高可靠性的半導體器件的光掩模。
根據本發明構思的示例實施例,一種制備半導體器件的布圖設計的方法可以包括將有源圖案設置成彼此相鄰,將主柵極圖案分別設置在有源圖案上,將至少一個輔助圖案設置在位于有源圖案中的最外側的有源圖案上的主柵極圖案一側。
在示例實施例中,設置有源圖案的步驟可以包括設置彼此平行并且可以沿第一方向延伸的第一有源圖案和第二有源圖案。第二有源圖案可以包括從第一有源圖案朝著第一方向突出的部分。主柵極圖案中的最外側的主柵極圖案可以與第二有源圖案交叉。所述至少一個輔助圖案可以包括與主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案接觸的至少一個第一輔助圖案。第一輔助圖案可以被設置在主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案的一側相鄰,所述一側不與第一有源圖案的側面相鄰并且被設置成與第一有源圖案分隔開至少第一有源圖案和所述最外側的主柵極圖案之間的距離。
在示例實施例中,主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案與第一輔助圖案可以具有位于與第一有源圖案等距的偏位線上的側面。
在示例實施例中,所述方法還可以包括,設置與第一有源圖案分隔開的第三有源圖案,其中,第二有源圖案設置在第一有源圖案和第三有源圖案之間。第二有源圖案可以包括從第一有源圖案和第三有源圖案朝著第一方向突出的部分。所述方法可以另外包括設置與主柵極圖案中的最外側的主柵極圖案接觸的第二輔助圖案。主柵極圖案中的所述最外側的主柵極圖案與第二輔助圖案可以具有位于與第三有源圖案等距的偏位線上的側面。
根據本發明構思的示例實施例,一種半導體裝置可以包括:基板;器件隔離層,設置在基板中以限定彼此相鄰的第一有源區、第二有源區和第三有源區,第二有源區從第一有源區和第三有源區的最外側邊緣橫向突出;以及柵電極,與第二有源區交叉。柵電極可以包括與第二有源區交叉并且彼此面對的第一側壁和第二側壁。第二有源區可以設置在第一有源區和第三有源區之間,并且可以包括彼此相對且設置成分別與第一側壁和第二側壁相鄰的第一端和第二端。此外,第一側壁和第二側壁可以具有不同的寬度,第一端和第二端可以具有不同的寬度。
在示例實施例中,第一側壁和第二側壁的與器件隔離層疊置的寬度可以為大約30nm或者大于30nm。
在示例實施例中,第二端可以與第一有源區和第三有源區的最外側邊緣橫向分隔開,第二端的寬度可以大于第一端的寬度。
在示例實施例中,第二側壁的寬度可以大于第一側壁的寬度。
在示例實施例中,器件隔離層的與第一端相鄰的側壁相對于基板的頂表面形成第一角,器件隔離層的與第二端相鄰的另一側壁相對于基板的頂表面 形成第二角。第一角與第二角可以不同。
在示例實施例中,第一角可以小于第二角。
在示例實施例中,柵電極可以在平面圖中具有不對稱的形狀。
根據本發明構思的示例實施例,一種光掩模可以包括透明基板和設置在透明基板上的限定柵電極的擋光圖案。擋光圖案可以包括分別與柵電極對應的柵極開口或者分別與柵電極對應的柵極擋光圖案。柵極開口中的最外側的柵極開口或柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案可以具有與其它柵極開口或其它柵極擋光圖案不同的形狀。
在示例實施例中,柵極開口中的最外側的柵極開口或柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案可以在平面圖中具有不對稱的形狀。
在示例實施例中,柵極開口中的最外側的柵極開口可以具有布置成與其它柵極開口相鄰的第一側和沿遠離所述其它柵極開口的方向布置的第二側。第一側和第二側可以彼此面對,第二側可以比第一側長。
在示例實施例中,柵極擋光圖案中的最外側的柵極擋光圖案可以具有布置成與其它柵極擋光圖案相鄰的第一側和沿遠離所述其它柵極擋光圖案的方向布置的第二側。第一側和第二側可以彼此面對,第二側可以比第一側長。
根據本發明構思的示例實施例,一種制造半導體裝置的方法可以包括:在基板上形成有源區;在有源區上形成導電層;在導電層上形成限定柵電極的光致抗蝕劑圖案;通過利用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模來形成柵電極。光致抗蝕劑圖案中的最外側的光致抗蝕劑圖案可以具有與其它光致抗蝕劑圖案不同的形狀。
在示例實施例中,光致抗蝕劑圖案中的最外側的光致抗蝕劑圖案可以包括與有源區中的最外側的有源區交叉并且彼此面對的第一側壁和第二側壁。第一側壁和第二側壁可以具有不同的寬度。
在示例實施例中,形成有源區的步驟可以包括:在基板上形成限定有源區的掩模圖案;利用掩模圖案作為蝕刻掩模蝕刻基板并且同時形成溝槽;形成器件隔離層以填充溝槽。掩模圖案中的最外側的掩模圖案可以具有布置成與其它掩模圖案相鄰的第三側壁和沿遠離所述其它掩模圖案的方向布置的第四側壁。第四側壁可以比第三側壁長。
在示例實施例中,柵電極中的最外側的柵電極可以包括與有源區中的最外側的有源區交叉并且彼此面對的第五側壁和第六側壁。第五側壁和第六側 壁的與器件隔離層疊置的寬度可以為大約30nm或大于30nm。
在示例實施例中,第三側壁可以相對于掩模圖案中的最外側的掩模圖案的底表面形成第一角,第四側壁可以相對于掩模圖案中的最外側的掩模圖案的底表面形成第二角。第一角與第二角可以不同。
附圖說明
將利用附圖討論示例實施例。附圖表示了如這里所描述的非限制性的示例實施例。
圖1是示出根據本發明構思的示例實施例的制備半導體器件的布圖設計的方法的流程圖。
圖2至圖4是示出根據本發明構思的示例實施例的制備半導體器件的布圖設計的方法的平面圖。
圖5是示出在圖4的布圖設計上疊置的所得圖案的平面形狀的平面圖。
圖6A、圖7A、圖8A、圖9A和圖10A是沿圖5的線I-I’截取的以示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。
圖6B、圖7B、圖8B、圖9B和圖10B是沿圖5的線II-II’截取的以示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。
圖6C、圖7C、圖8C、圖9C和圖10C是沿圖5的線III-III’截取的以示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。
圖11示出了圖5的所得第二有源區rACT2和所得第二柵電極rGT2的輪廓。
圖12A和圖12B是根據本發明構思的示例實施例的用于限定有源區的光掩模的平面圖。
圖13A和圖13B是根據本發明構思的示例實施例的用于限定柵電極的光掩模的平面圖。
圖14示出了根據本發明構思的一些示例實施例的半導體器件的布圖設計。
圖15是示出在圖14的布圖設計上疊置的所得圖案的平面形狀的平面圖。
圖16是示出根據本發明構思的示例實施例的包括半導體器件的電子系統的示例的示意性框圖。
應該注意到的是,這些附圖意圖示出在某些示例實施例中使用的方法、 結構和/或材料的一般特性,并意圖支持下面提供的書面描述。然而,這些附圖不必是按比例的,可以不精確地反映任何給出的實施例的精確結構或性能特性,不應被解釋為限制或限定示例實施例所包含的值的范圍或性能。例如,為了清楚起見,可以減小或夸大微粒、層、區域和/或結構元件的相對厚度和位置。在各個附圖中使用相似或相同的附圖標號意圖表示存在相似或相同的元件或特征。
具體實施方式
現在將參照附圖更充分地描述本發明構思的示例實施例,在附圖中示出了示例實施例。然而,本發明構思的示例實施例可以以許多不同的形式來體現,并且不應被解釋為限制于這里闡述的實施例;相反,提供這些實施例使得該公開將是徹底的和完整的,這些實施例將示例實施例的構思充分地傳達給本領域普通技術人員。在附圖中,為清晰起見,夸大了層和區域的厚度。在附圖中同樣的附圖標記表示同樣的元件,因此,將省略它們的描述。
將理解的是,當元件被稱為“連接”或“結合”到另一元件時,該元件可以直接連接或結合到所述另一元件,或者可以存在中間元件。相反,當元件被稱為“直接連接”或“直接結合”到另一元件時,則不存在中間元件。同樣的標號始終表示同樣的元件。如這里所使用的,術語“和/或”包括一個或更多個相關列出項的任意組合和所有組合。用來描述元件或層之間的關系的其它詞語(例如,“在……之間”與“直接在……之間”、“鄰近”與“直接鄰近”、“在……上”與“直接在……上”)應以相似的方式來解釋。
將理解的是,盡管這里可以使用術語“第一”、“第二”等來描述各個元件、組件、區域、層和/或部分,但是這些元件、組件、區域、層/或部分不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、組件、區域、層或部分與另一元件、組件、區域、層或部分區分開。因此,在不脫離示例實施例的教導的情況下,可以將下面討論的第一元件、組件、區域、層或部分命名為第二元件、組件、區域、層或部分。
為了易于描述,這里可以使用諸如“在……之下”、“在……下面”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等的空間相對術語來描述如附圖中示出的一個元件或特征與另一元件或特征的關系。將理解的是,空間相對術語意圖包括除了附圖中描繪的方位之外的器件在使用或操作中的不同方位。例如, 如果將附圖中的器件翻轉,則被描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將隨后位于所述其它元件或特征“上方”。因此,示例性術語“在…下方”可包含“在…上方”和“在…下方”兩種方位。該器件可被另外定位(旋轉90度或在其它方位)并相應地解釋這里使用的空間相對描述符。
這里使用的術語僅出于描述具體實施例的目的,并不意圖限制示例實施例。除非上下文另外明確指出,否則如這里所使用的單數術語也意圖包括復數形式。進一步將理解的是,如果這里使用術語“包括”和/或“包含”,說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件,但不排除一個或更多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在或添加。
如通過本發明實體所理解的,根據這里描述的各個實施例的器件和形成器件的方法可以以諸如集成電路的微電子器件來實現,其中,多個根據這里描述的各個實施例的器件集成在同一微電子裝置中。因此,這里示出的剖視圖可以在微電子器件中沿不需要正交的兩個不同的方向重復。因此,使根據這里描述的各個實施例的器件具體化的微電子器件的平面圖可以包括基于微電子器件的功能呈陣列和/或呈二維圖案的多個器件。
根據這里描述的各個實施例的器件可以根據微電子器件的功能散布在其它器件之中。此外,根據這里描述的各個實施例的微電子器件可以沿可以與所述兩個不同的方向正交的第三方向重復,以提供三維集成電路。
因此,這里示出的剖視圖對根據這里描述的各個實施例的在平面圖中沿兩個不同的方向和/或在透視圖中沿三個不同的方向延伸的多個器件提供支持。例如,當在器件/結構的剖視圖中示出單個有源區時,器件/結構可以包括多個有源區和位于有源區上的晶體管結構(或在適當的情況下的存儲單元結構、柵極結構等),這樣的晶體管結構可以通過器件/結構的平面圖示出。
除非另有定義,否則這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明構思的示例實施例所屬的領域中的普通技術人員所通常理解的意思相同的意思。將進一步理解的是,除非這里明確這樣定義,否則術語(例如在通用的詞典中定義的術語)應被解釋為具有與相關領域的環境中它們的意思相一致的意思,而將不以理想的或過于正式的含義來解釋它們的意思。
圖1是示出根據本發明構思的示例實施例的制備半導體器件的布圖設計的方法的流程圖。圖2至圖4是示出根據本發明構思的示例實施例的制備半導體器件的布圖設計的方法的平面圖。
參照圖1和圖2,可以將有源圖案ACT1至ACT4設置在布圖設計平面1上(框10)。例如,有源圖案ACT1至ACT4可以包括外圍電路的晶體管。在示例實施例中,有源圖案ACT1至ACT4可以包括第一有源圖案ACT1、第二有源圖案ACT2、第三有源圖案ACT3和第四有源圖案ACT4。第一有源圖案ACT1至第四有源圖案ACT4中的每個可以具有沿第一方向X延伸的棒形結構。第一有源圖案ACT1至第四有源圖案ACT4可以彼此平行。在一些示例實施例中,第二有源圖案ACT2和第四有源圖案ACT4可以以其長軸在同一直線上的這樣的方式來設置。第一有源圖案ACT1至第四有源圖案ACT4可以設置成彼此分隔開第一距離D1。有源圖案中的至少一個(例如,第二有源圖案ACT2)可以具有沿第一方向X從其它有源圖案(例如,第一有源圖案ACT1和第三有源圖案ACT3)突出的部分。第二有源圖案ACT2可以包括與第四有源圖案ACT4相鄰的第一端E1和與第一端E1相對的第二端E2。
參照圖1和圖3,可以將主柵極圖案GT1至GT4設置在各個有源圖案ACT1至ACT4上,以限定晶體管的柵電極(框20)。主柵極圖案GT1至GT4中的每個可以設置在相應的有源圖案ACT1至ACT4的中心區域上。在示例實施例中,主柵極圖案GT1至GT4可以包括第一主柵極圖案GT1、第二主柵極圖案GT2、第三主柵極圖案GT3和第四主柵極圖案GT4。第二主柵極圖案GT2可以設置在有源圖案ACT1至ACT4中的在第一方向上最外側的有源圖案(例如,第二有源圖案ACT2)上,并且可以包括與第一端E1相鄰的第一側S1、與第一側S1相對的第二側S2、與第一有源圖案ACT1相鄰并且位于第一側S1和第二側S2之間的第三側S3以及與第三有源圖案ACT3相鄰并且位于第一側S1和第二側S2之間的第四側S4。
參照圖1和圖4,可以將輔助圖案P1和P2設置在位于有源圖案中的最外側的有源圖案(例如,第二有源圖案ACT2)上的第二主柵極圖案GT2的側面上(框30)。輔助圖案P1和P2可以分別設置在第三側S3和第四側S4的鄰近于第二側S2的部分上。在示例實施例中,輔助圖案P1和P2可以包括第一輔助圖案P1和第二輔助圖案P2。第一輔助圖案P1可以具有鄰近于第一有源圖案ACT1的一個轉角的第五側S5。第二輔助圖案P2可以具有鄰近于第三有源圖案ACT3的一個轉角的第六側S6。第一有源圖案ACT1可以與第二主柵極圖案GT2分隔開第二距離D2,第三有源圖案ACT3同樣可以與第二主柵極圖案GT2分隔開第二距離D2。第一輔助圖案P1的第五側S5和第 二主柵極圖案GT2的第三側S3均可以位于第一偏位線L1上,第一偏位線L1與第一有源圖案ACT1分隔開第二距離D2。同樣地,第二輔助圖案P2的第六側S6和第二主柵極圖案GT2的第四側S4均可以位于第二偏位線L2上,第二偏位線L2與第三有源圖案ACT3分隔開第二距離D2。第二主柵極圖案GT2與輔助圖案P1和P2可以構成將被稱為“第二柵極布圖設計tGT2”的第二柵電極的布圖設計。
如上所述,輔助圖案P1和P2可以設置成鄰近于第二側S2,這是因為第二有源圖案ACT2的第二端E2與其它有源圖案(例如,ACT1、ACT3和ACT4)的外邊緣相比向外凸出。換言之,在第二有源圖案ACT2的第二端E2附近不存在有源圖案。由于在第二有源圖案ACT2的第二端E2附近不存在有源圖案,因此制造半導體器件的工藝會受到在第二端E2附近的區域和其它區域之間的工藝條件的差異的影響。例如,實際形成在晶片上的所得圖案的形狀可能與布圖設計的形狀不同。作為示例,第二有源圖案ACT2的在第二端E2附近的所得圖案與在布圖設計中限定的形狀相比可以具有增大的寬度。換言之,當利用其中不包括輔助圖案P1和P2并且僅包括主柵極圖案GT1至GT4的布圖設計(例如,在圖3中示出的布圖設計)來執行制造工藝時,第二柵電極可能形成為不充分地覆蓋第二有源圖案ACT2,這在器件工作期間可能導致泄漏電流。在示例實施例中,輔助圖案可以設置在有源圖案中的薄弱點附近,在執行實際制造工藝之后,預期所述薄弱點具有較寬的圖案,這可以使得能夠減小或能夠防止所得柵電極的寬度比預期的寬度窄。此外,這可以使得能夠減少或能夠抑制出現泄漏電流,從而實現具有改善的可靠性的半導體器件。
上面描述了根據示例實施例的制備半導體器件的布圖設計的方法。在下文中,將描述利用該布圖設計制造半導體器件的方法。
圖5是示出在圖4的布圖設計上疊置的所得圖案的平面圖。圖6A、圖7A、圖8A、圖9A和圖10A是沿圖5的線I-I’截取的示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。圖6B、圖7B、圖8B、圖9B和圖10B是沿圖5的線II-II’截取的示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。圖6C、圖7C、圖8C、圖9C和圖10C是沿圖5的線III-III’截取的示出根據本發明構思的示例實施例的制造半導體器件的工藝的剖視圖。圖12A和圖12B是根據本發明構思的示例實施例的用于限定 有源區的光掩模的平面圖,圖13A和圖13B是根據本發明構思的示例實施例的用于限定柵電極的光掩模的平面圖。
參照圖5和圖6A至圖6C,緩沖層22和掩模層24可以順序地形成在基板10的頂表面上。在一些示例實施例中,緩沖層22和掩模層24可以覆蓋基板10的全部頂表面。緩沖層22可以是例如氧化硅層。掩模層24可以相對于基板10具有蝕刻選擇性。例如,掩模層24可以包括氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、多晶硅層、碳氫化合物層等中的至少一種。光致抗蝕劑圖案26可以形成在掩模層24上。在圖6A至圖6C中作為示例示出了用于限定第二有源圖案ACT2的形狀的光致抗蝕劑圖案26。盡管沒有示出它們的剖視圖,但是可以與光致抗蝕劑圖案26同時地形成用于限定其它有源圖案ACT1、ACT3和ACT4的其它光致抗蝕劑圖案。
參照圖12A和圖12B,光致抗蝕劑圖案26的形成步驟可以包括在掩模層24上涂覆第一光致抗蝕劑層并且對第一光致抗蝕劑層執行曝光和顯影工藝。可以利用基于圖2的布圖設計制備的圖12A的第一掩模110a和圖12B的第二掩模110b中的一個來執行曝光工藝。例如,如果第一光致抗蝕劑層是負型光致抗蝕劑層,則在顯影工藝之后,第一光致抗蝕劑層的被曝光的部分可以保留并且第一光致抗蝕劑層的未被曝光的部分可以被去除。在這種情況下,可以利用圖12A的第一光掩模110a來執行曝光工藝。例如,第一光掩模110a可以包括第一透明基板100a和設置在第一透明基板100a上的第一擋光圖案101。第一擋光圖案101可以形成為包括具有與有源圖案ACT1至ACT4的形狀分別相似的形狀的有源區開口102a至102d。作為另一示例,如果第一光致抗蝕劑層是正型光致抗蝕劑層,則在顯影工藝之后,第一光致抗蝕劑層的被曝光的部分可以被去除并且第一光致抗蝕劑層的未被曝光的部分可以保留。在這種情況下,可以利用圖12B的第二光掩模110b來執行曝光工藝。例如,第二光掩模110b可以包括第二透明基板100b和設置在第二透明基板100b上的第二擋光圖案101a至101d。第二擋光圖案101a至101d可以形成為具有與有源圖案ACT1至ACT4的形狀相似的形狀。
返回參照圖5和圖6A至圖6C,由于曝光工藝的光學特性方面的與空間相關的變化(例如,干涉),光致抗蝕劑圖案26可以被形成為具有與空間相關地變化的側壁角(例如,在寬的間隔區和窄的間隔區之間的側壁角不同)。例如,光致抗蝕劑圖案26可以包括第一側壁26s1和與第一側壁26s1相對的 第二側壁26s2,第一側壁26s1被定位成與用于限定第四有源圖案ACT4的另一光致抗蝕劑圖案相鄰。例如,第一側壁26s1和第二側壁26s2可以相對于光致抗蝕劑圖案26的底表面以第一角θ1和第二角θ2傾斜。在示例實施例中,第一側壁26s1可以是陡峭的或者以大約90度的第一角θ1傾斜,第二側壁26s2可以以小于第一角θ1的第二角θ2緩和地傾斜。因此,如圖6B和圖6C中所示,光致抗蝕劑圖案26的頂表面可以具有均勻的第一寬度W1,光致抗蝕劑圖案26的底表面可以具有根據位置變化的寬度(例如,從第二寬度W2到第三寬度W3的范圍)。例如,如圖6B中所示,在與相鄰的有源圖案ACT1、ACT3和ACT4隔得遠的位置處,光致抗蝕劑圖案26的底表面可以具有第二寬度W2。相反,如圖6C中所示,在鄰近于相鄰的有源圖案ACT1、ACT3和ACT4的另一位置處,光致抗蝕劑圖案26的底表面可以具有小于第二寬度W2的第三寬度W3。
參照圖5和圖7A至圖7C,可以利用光致抗蝕劑圖案26作為蝕刻掩模來蝕刻掩模層24以形成掩模圖案24a。在圖7A至圖7C中作為示例示出了用于限定第二有源圖案ACT2的形狀的掩模圖案24a。盡管沒有示出它們的剖視圖,但是可以通過蝕刻工藝與掩模圖案24a同時地形成用于限定其它有源圖案ACT1、ACT3和ACT4的其它掩模圖案。在蝕刻工藝中,寬的間隔區和窄的間隔區之間可能在蝕刻環境或蝕刻條件方面存在差異。例如,在寬的間隔區中可能發生蝕刻負載效應。因此,通過蝕刻工藝形成的掩模圖案24a可以具有根據位置變化的側壁傾度。詳細地講,掩模圖案24a可以包括第一側壁24s1和與第一側壁24s1相對的第二側壁24s2,第一側壁24s1與用于限定第四有源圖案ACT4的另一掩模圖案相鄰。例如,掩模圖案24a的第一側壁24s1和第二側壁24s2可以相對于掩模圖案24a的底表面以第三角θ3和第四角θ4傾斜。在示例實施例中,第一側壁24s1可以是陡峭的或者以大約90度的第三角θ3傾斜,第二側壁24s2可以以小于第三角θ3的第四角θ4緩和地傾斜。例如,如圖7B中所示,在與相鄰的有源圖案ACT1、ACT3和ACT4隔得遠的位置處,掩模圖案24a的底表面可以具有第四寬度W4。相反,如圖7C中所示,在鄰近于相鄰的有源圖案ACT1、ACT3和ACT4的另一位置處,掩模圖案24a的底表面可以具有小于第四寬度W4的第五寬度W5。例如,如圖6B和圖7B中所示,隨著蝕刻工藝時間增加,與相鄰的有源圖案ACT1、ACT3和ACT4隔得遠的位置處的圖案的寬度可以增大。
參照圖5和圖8A至圖8C,可以利用掩模圖案24a作為蝕刻掩模來蝕刻緩沖層22和基板10以形成緩沖圖案22a和溝槽28。可以在形成溝槽28期間或之前去除光致抗蝕劑圖案26。作為形成溝槽28的結果,可以形成所得第二有源區rACT2。盡管未示出它們的截面圖,但是可以通過蝕刻工藝與所得第二有源區rACT2共同地同時形成其它所得有源區rACT1、rACT3和rACT4。如上面參照圖7A至圖7C所討論的,在蝕刻工藝中,寬的間隔區和窄的間隔區之間可能在蝕刻環境或蝕刻條件方面存在差異,并且這樣的差異可能導致溝槽28的側壁角與空間相關地變化。溝槽28可以包括與所得第四有源區rACT4相鄰的第一溝槽側壁28s1和與第一溝槽側壁28s1相對的第二溝槽側壁28s2。第一溝槽側壁28s1和第二溝槽側壁28s2可以相對于基板10的頂表面以第五角θ5和第六角θ6傾斜。第一溝槽側壁28s1可以是陡峭的或者以大約90度的第五角θ5傾斜,第二溝槽側壁28s2可以以小于第五角θ5的第六角θ6緩和地傾斜。如在圖8B中所示,在與相鄰的所得有源區rACT1、rACT3和rACT4隔得遠的位置處,所得第二有源區rACT2可以具有第六寬度W6,如圖8C中所示,在鄰近于相鄰的所得有源區rACT1、rACT3和rACT4的另一位置處,所得第二有源區rACT2可以具有小于第六寬度W6的第七寬度W7。
參照圖5和圖9A至圖9C,器件隔離層12可以形成為填充溝槽28。可以去除掩模圖案24a和緩沖圖案22a以暴露基板10的表面。柵極絕緣層14可以形成在基板10的被暴露的表面上。盡管未示出,但是器件隔離層12還可以形成在所得有源區rACT1、rACT3和rACT4周圍。
參照圖5、圖10A至圖10C、圖13A和圖13B,導電層和覆蓋層16可以順序地形成在基板10上。第二光致抗蝕劑層可以涂覆在覆蓋層16上。可以利用基于圖5的柵極布圖設計GT1、tGT2、GT3和GT4制備的第三光掩模120a和第四光掩模120b中的一個對第二光致抗蝕劑層執行曝光工藝。
例如,如果第二光致抗蝕劑層是負型光致抗蝕劑層,則可以利用圖13A的第三光掩模120a來執行曝光工藝。第三光掩模120a可以包括第三透明基板103a和設置在第三透明基板103a上的第三擋光圖案104。第三擋光圖案104可以形成為包括具有分別與柵極布圖設計GT1、tGT2、GT3和GT4的形狀相似的形狀的柵極開口105a至105d。柵極開口中的至少一個(例如,第二柵極開口105b)可以設置在最外側區域處,并且可以具有沿第一方向X從其 它柵極開口(例如,第一柵極開口105a和第三柵極開口105c)突出的部分。此外,第二柵極開口105b的形狀可以與其它柵極開口105a、105c和105d的形狀不同。第二柵極開口105b可以包括與其它柵極開口105a、105c和105d相鄰的第十一側S11和與第十一側S11相對的第十二側S12。第十二側S12可以比第十一側S11長。
例如,如果第二光致抗蝕劑層是正型光致抗蝕劑層,則可以利用圖13B的第四光掩模120b來執行曝光工藝。第四光掩模120b可以包括第四透明基板103b和設置在第四透明基板103b上的柵極擋光圖案104a至104d。柵極擋光圖案104a至104d可以包括第一柵極擋光圖案104a、第二柵極擋光圖案104b、第三柵極擋光圖案104c和第四柵極擋光圖案104d。柵極擋光圖案104a至104d可以形成為具有與柵極布圖設計GT1、tGT2、GT3和GT4的形狀相似的形狀。柵極擋光圖案中的至少一個(例如,第二柵極擋光圖案104b)可以設置在最外側區域處,并且可以具有沿第一方向X從其它柵極擋光圖案(例如,第一柵極擋光圖案104a和第三柵極擋光圖案104c)突出的部分。此外,第二柵極擋光圖案104b的形狀可以與其它柵極擋光圖案104a、104c和104d的形狀不同。第二柵極擋光圖案104b可以包括與其它柵極擋光圖案104a、104c和104d相鄰的第十三側S13和與第十三側S13相對的第十四側S14。第十四側S14可以比第十三側S13長。
其后,可以形成限定柵電極的光致抗蝕劑圖案,并且可以利用光致抗蝕劑圖案來對覆蓋層16、導電層和柵極絕緣層14執行圖案化工藝。因此,可以形成所得柵電極rGT1至rGT4。因輔助圖案P1和P2,所得第二柵電極rGT2可以形成為具有與其它所得柵電極rGT1、rGT3、和rGT4不同的寬度。例如,如圖10B中所示,所得第二柵電極rGT2可以形成為在所得第二有源區rACT2的與相鄰的所得有源區rACT1、rACT3和rACT4隔得遠并且具有第六寬度W6的部分上具有第八寬度W8。相反,如圖10C中所示,所得第二柵電極rGT2可以形成為在所得第二有源區rACT2的鄰近于相鄰的所得有源區rACT1、rACT3和rACT4并且具有第七寬度W7的另一部分上具有第九寬度W9。在示例實施例中,第八寬度W8可以大于第九寬度W9。換言之,所得第二柵電極rGT2可以具有增大的寬度,并且所得第二柵電極rGT2的寬度的增加可以與所得第二有源區rACT2的寬度的增加成比例。因此,可以與所得第二有源區rACT2交叉或疊置地形成所得第二柵電極rGT2,同時改善工藝可靠性, 這可以減少泄漏電流。
在形成所得柵電極rGT1至rGT4之后,可以在基板10的位于所得柵電極rGT1至rGT4中的每個所得柵電極的兩側處的部分中形成源極/漏極區18,可以形成間隔件20以覆蓋所得柵電極rGT1至rGT4的側表面。
圖11示出了圖5的所得第二有源區rACT2和所得第二柵電極rGT2的輪廓。
參照圖5、圖10A至圖10C和圖11,器件隔離層12可以設置在基板10中以限定所得第二有源區rACT2。當從平面視角觀看時,所得第二有源區rACT2在形狀上可以像在第一方向X上延伸的棒。所得第二有源區rACT2可以包括彼此面對的所得第一端rE1和所得第二端rE2。此外,其它所得有源區rACT1、rACT3和rACT4可以設置成靠近于所得第一端rE1。所得第二端rE2可以包括從其它所得有源區rACT1、rACT3和rACT4的最外側邊緣向第一方向X突出的部分。所得第一端rE1可以在與第一方向X交叉的第二方向Y上具有第十寬度W10。所得第二端rE2可以在第二方向Y上具有第十一寬度W11。第十一寬度W11可以比第十寬度W10長。器件隔離層12的與所得第一端rE1相鄰的側壁可以相對于基板10的頂表面以第七角θ7傾斜,器件隔離層12的與所得第二端rE2相鄰的另一側壁可以相對于基板10的頂表面以第八角θ8傾斜。第八角θ8與第七角θ7不同。第八角θ8可以大于第七角θ7。
其后,可以將所得第二柵電極rGT2設置成與所得第二有源區rACT2的中央區交叉。所得第二柵電極rGT2可以包括與所得第一端rE1相鄰的所得第一側rS1和與所得第一側rS1相對的所得第二側rS2。所得第二側rS2和所得第一側rS1可以在第二方向Y上分別具有第八寬度W8和第九寬度W9。第八寬度W8可以大于第九寬度W9。所得第二柵電極rGT2還可以包括所得第三側rS3和所得第四側rS4,其中,所得第三側rS3被布置成與所得第一有源區rACT1相鄰并且位于所得第一側rS1和所得第二側rS2之間,所得第四側rS4被布置成與所得第三有源區rACT3相鄰并且位于所得第一側rS1和所得第二側rS2之間。所得第三側rS3朝著所得第一有源區rACT1可以是彎曲的,所得第四側rS4朝著所得第三有源區rACT3可以是彎曲的。所得第一側rS1和所得第二側rS2的與器件隔離層12疊置的寬度D3和D4可以為大約30nm或者大于30nm。可選擇地,所得第三側rS3與所得第二有源區rACT2的側壁之間的距離D3和所得第四側rS4與所得第二有源區rACT2的側壁之間的 距離D4可以為大約30nm或者更大。距離D3和D4不會根據位置而變化。因此,所得第二柵電極rGT2可以形成為與所得第二有源區rACT2交叉或疊置,并且具有改善的工藝可靠性,這可以減小泄漏電流。
圖14示出了根據本發明構思的一些示例實施例的半導體器件的布圖設計。
參照圖14,與圖4相比,第三有源圖案ACT3可以形成為沿著第一方向X的相反方向偏移。第二輔助圖案P2可以被設置成覆蓋第二主柵極圖案GT2的整個第四側S4。在第一方向X上,第二輔助圖案P2的長度可以基本等于第二主柵極圖案GT2的第四側S4的長度。除了這個差異以外,本實施例中的布圖設計可以被構造成具有與參照圖1至圖4描述的先前實施例的特征相同或相似的特征。
圖15是示出在圖14的布圖設計上疊置的所得圖案的平面圖。
參照圖15,在利用圖14的布圖設計來制造半導體器件的情況下,所得第二柵電極rGT2可以具有不對稱的形狀。除了該差異以外,在該實施例中的制造工藝和利用制造工藝形成的半導體器件可以被構造成具有與參照圖5至圖11描述的先前的實施例的特征相同或相似的特征。
在一些示例實施例中,可以將制備布圖設計的方法和利用該布圖設計制造半導體器件的方法應用于外圍電路和單元陣列區。
圖16是示出根據本發明構思的示例實施例的包括半導體器件的電子系統的示例的示意性框圖。
參照圖16,電子系統1100可以應用于PDA(個人數字助手)、便攜式計算機、網絡平板電腦、無線電話、移動電話、數字音樂播放器、存儲卡和/或能夠在無線通信環境中傳輸和/或接收數據的所有裝置。
電子系統1100可以包括控制器1110、輸入/輸出(I/O)裝置1120(例如,按鍵和/或顯示裝置)、存儲器1130、接口1140和總線1150。存儲器1130和接口1140可以通過總線1150彼此通信。 
控制器1110可以包括微處理器、數字信號處理器、微控制器和/或與微處理器、數字信號處理器、微控制器相似的其它處理裝置。存儲器1130可以用于存儲由控制器1110執行的命令。輸入/輸出裝置1120可以接收來自電子系統1100的外部的數據和/或信號,和/或將數據和/或信號傳輸至電子系統1100的外部。例如,輸入/輸出裝置1120可以包括鍵盤、按鍵和/或顯示器。
存儲器1130可以包括根據本發明構思的示例實施例的半導體器件。存儲器1130還可以包括不同類型的存儲器、能夠隨機存取的易失性存儲裝置和各種類型的存儲器。
接口1140可以將數據傳輸至通信網絡和/或可以接收來自通信網絡的數據。
根據本發明構思的示例實施例,可以以將輔助圖案設置在位于有源圖案中的薄弱的有源圖案上的主柵極圖案附近的方式來制備用于半導體器件的布圖設計。所述薄弱的有源圖案可以是例如有源圖案中的最外側的有源圖案,可以是在實際制造工藝期間預期寬度增大的有源圖案。輔助圖案的存在可以降低或可能防止出現泄漏電流,因此可以改善晶體管的電特性的均勻性。從而,半導體器件可以具有改善的可靠性。
上面公開的主題將被認為是示意性的,而不是限制性的,權利要求意圖覆蓋落入本發明構思的真實精神和范圍內的所有這樣的修改、改進和其它實施例。因此,為了得到法律允許的最大程度,將由權利要求和它們的等同物的最廣泛可允許的解釋來確定范圍,所述范圍不應受前述具體描述限制或限定。

關 鍵 詞:
制備 設計 方法 光掩膜 半導體器件 及其 制造
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:制備布圖設計的方法、光掩膜、半導體器件及其制造方法.pdf
鏈接地址:http://www.rgyfuv.icu/p-6373565.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
山东11选5中奖结果走势图