[發明專利]半導體自對準圖案化的方法

有效

• 申請號: 201410135484.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN104347350B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 劉安雄;王雅志
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/544
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 于寶慶,劉春生

技術領域

本發明涉及一種半導體自對準圖案化的方法，更具體地說，涉及一種產生低于20納米特征的半導體自對準多個圖案化的方法。

背景技術

根據國際半導體技術藍圖（International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS）報告，在半導體技術隨著等級規格趨勢，動態隨機存取記憶體的半間距被預測將小于20納米。因此，提供具有低于20納米的最小特征尺寸圖案化的半導體晶片是在微影技術領域中是非常重要的課題。具有13.5-14納米波長的深紫外光微影技術（Extreme Ultraviolet lithography，EUV）已經被提出作為達到10納米技術節點的選項。然而，深紫外光微影技術的光源產生涉及了電漿反應和極度真空技術，由于電漿反應和極度真空技術技術成本高，因此不適于生產作業?，F今技術產生的深紫外光微影光源強度至少低于現有微影光源強度一至二個數量級。此外，應用深紫外光微影技術伴隨著使用反射光罩及研究完全不同化學蝕刻的挑戰。為了解決深紫外光微影功率不佳的問題，可通過提高光阻的靈敏度的方式來改善。然而，一個高度敏感的光阻會產生散粒噪音而導致明顯的側壁粗糙度。

無光罩的大規模平行電子束微影(electron beam lithography，EBL)為另一種深紫外光微影技術，也是另一前進到下一個技術層次的方法。諸多EBL方法中，基本上是以去除光罩以及使用幾萬或幾十萬個電子束來進行蝕刻。相較于深紫外光微影，EBL是一種簡單替代的方法，但其發展卻一直受到低產能的影響。因此，在成為能實際運用的微影方法之前，大規模平行電子束微影還有更多的改進空間。

在沒有深紫外光微影及電子束微影的幫助之下，其他方法諸如利用特殊材料及光阻化學反應，已被證明是形成低于20納米特征的可行方式。上述的化學圖案化方法包含一有效的表面處理，意即于硬烤光阻圖案上形成一堿性表面；將含有第二光敏性復合物的第二層接觸前述光阻圖案的堿性表面，其中第二光敏性復合物包含有第二樹脂成分以及光酸產生劑；將第二層暴露于活化輻射的照射中；并且對經照射后的第二層進行顯影，形成間隔物于即將被圖案化的層上，其中該間隔物包含顯影過程中所未去除的部分第二層。

在堿性表面及第二層之間的交聯反應有助于間隔物的形成。間隔物隨后用以形成更小特征尺寸的軟光罩，將其下層材料圖案化。承上，由于化學反應的發生十分重要，形成各特征圖案的材料被限制在特定的種類，其大多是軟質材料。軟質材料在較高處理溫度的需求之下，是一個難以克服的問題。

上文的「現有技術」說明僅提供背景技術，并未承認上文的「現有技術」說明公開本發明的標的，不構成本發明的現有技術，且上文的「現有技術」的任何說明均不應作為本案的任一部分。

發明內容

本發明公開一種半導體自對準圖案化方法。本發明的一目的在于制造具低于20納米的最小特征尺寸的半導體晶片。本發明提供的方法免于使用深紫外光微影技術、大規模平行電子束微影或是任何化學反應，該些技術或步驟在圖形特征形成過程中會限定材料種類及制程溫度。

在一實施例中，本發明的方法包含有提供一基板的步驟，基板包含第一層及第二層，其中第一層位于第二層之上，移除第一層的一部份以形成第一圖案，沉積第一共形層于第一圖案上，沉積第二共形層于第一共形層上，移除第二共形層的一部分，使露出第一共形層的一部分，交替地薄化第一共形層及第二共形層，以形成第二圖案。

在一些實施例中，交替地薄化第一共形層及第二共形層的步驟包含有通過第一蝕刻薄化第一共形層，通過第二蝕刻薄化第二共形層，通過第三蝕刻薄化第一共形層。

在一些實施例中，移除第一層的一部份以形成第一圖案的步驟包含有提供多個線形特征位于第一層上，其中每一線形特征包含二側壁，形成多個間隔物覆蓋每一線形特征的二側壁，移除多個線形特征，轉移多個間隔物的圖形至第一層。

在一實施例中，多個線形特征包含線寬及線距，線寬及線距比值為5:7，其中線寬可為35納米至50納米，且線距可為49納米至70納米。在另一實施例中，第二圖案具有7納米至10納米的最小特征尺寸。

在一實施例中，間隔物及第一共形層為相同材料，且第一共形層及第二共形層為不同材料。在另一實施例中，第一共形層及第二共形層的蝕刻選擇比大于10。