[發明專利]半導體元件圖案化的工藝方法

有效

• 申請號: 200810091635.1
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101556902A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 徐維成;王雅志
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/027
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 晨;吳世華

技術領域

本發明涉及半導體工藝方法，特別涉及一種半導體元件圖案化的工藝方法，形成一間隙壁，借該間隙壁當做硬掩模，經過半導體工藝，于一基底上形成二維島狀物圖案化結構。

背景技術

隨著集成電路工藝技術的不斷進步，集成電路元件的尺寸也縮小到100nm以下，在意義上象征進入一個技術的新紀元。目前晶片基板上每單位面積的電子元件數越高，則其所表現的效能越高(容積越大、操作速度越快與功率消耗越低)，倘若還要更進一步增加晶片基板每單位面積的電子元件數，勢必需要制造更微小尺寸的電子元件，如此就需要發展提升工藝技術的分辨率，才可以有更多的電子元件設置于晶片基板上；然而，這意味著更多與更復雜挑戰的出現，因為縮小元件的技術是有極限的，在工藝中會碰到許多技術的瓶頸。

在半導體制造的集成電路(IC)生產與發展過程中，其中光刻技術(Lithography)扮演了重要角色，其中光刻技術的改進大多數都以光學改進的方式，去提升圖案轉移(Pattern?Transfer)的分辨率(Resolution)，降低線寬的臨界尺寸(CD：Critical?Dimension)，用以增加晶片基板每單位面積的電子元件數。

但目前半導體制造技術在光學光刻技術上存在一定的尺寸極限，其受到光學的物理限制，因此線寬無法縮小，使得圖案轉移的分辨率無法提高；除此之外，當電子元件尺寸越小，傳統黃光光刻方式的迭對精度(Overlay)的控制也越困難。同時在其它光刻技術如電子束光刻(E-beam)、超紫外光光刻(EUV)等也面臨實際生產力(Throughput)及器械材料研發的瓶頸。

2007年10月25日Yang等人的發明公告于美國(US?2007/0249174)，其揭露一種圖案化不同寬度納米結構的方法，借由依序形成一覆蓋層(cap?layer)與一擋層(dummy?layer)于基板(substrate)上；并圖案轉移不同寬度的圖案于該擋層(dummy?layer)，蝕刻露出該擋層(dummy?layer)的左、右側壁與該覆蓋層(cap?layer)；接著，形成一間隔層(spacers)于該擋層(dummy?layer)的左右側壁；然后除去該擋層(dummylayer)留下該間隔層(spacers)，以該間隔層(spacers)當作掩模進行蝕刻，得到不同寬度納米結構；雖然Yang等人能制作出不同寬度的納米結構，但是僅公開直線圖形結構的制作方式，對于增加晶片基板每單位面積的電子元件數幫助有限。

發明內容

于是，本發明人認為上述缺點是可以改善的，提出一種合理且有效的改善上述缺點的本發明。

本發明的主要目的，在于提供一種半導體元件圖案化的工藝方法，除可有效提高迭對精度外，還可于晶片基板上制作出數量更多且面積更小的二維結構。

為了達成上述的目的，本發明提供一種半導體元件圖案化的工藝方法，其中步驟包括：提供一基底，該基底表面依序形成有一目標層和一襯層；圖案化該襯層，形成多個矩形島狀結構單體于該目標層上，且所述多個矩形島狀結構單體以對稱式棋盤排列方式形成于該目標層上；形成一間隙壁于各所述多個矩形島狀結構單體的側壁上，并暴露部分目標層；移除所述多個矩形島狀結構單體；以及選擇性地移除部分目標層，借此而在該目標層上形成排列密度高于對稱式棋盤排列的陣列式排列的圖案。

本發明提供另一種半導體元件圖案化的工藝方法，其中步驟包括：提供一基底，該基底表面依序形成有一目標層和一襯層；圖案化該襯層，形成多個矩形島狀結構單體于該目標層上，且所述多個矩形島狀結構單體以對稱式棋盤排列方式形成于該目標層上；形成一間隙壁于各所述多個矩形島狀結構單體的側壁上，并暴露部分目標層；形成一填充層以覆蓋該暴露部分目標層；移除該間隙壁層；以及以該填充層以及所述多個矩形島狀結構單體為硬罩層，以部分地移除該目標層，借此而在該目標層上形成排列密度高于對稱式棋盤排列的陣列式排列的圖案。

本發明具有以下有益效果：

1、避免在晶片制造中，上下圖案層偏移所導致的迭對(Overlay)誤差，有效提高迭對(Overlay)精度，可縮小電子元件的面積，制作出更微小的電子元件，故晶片基板上能制造出數量更多的電子元件。

2、以對稱式棋盤(Checkerboard，CKB)單位排列，非常適合高深寬比的蝕刻工藝。

3、使得重做率(Rework?Rate)降低，進而減少人力與材料的浪費，縮減工藝成本的負擔。