[發(fā)明專利]縮短線寬的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體制造方法

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• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN112885898A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何偉志;吳俊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 吳俊鵬;陳紀(jì)宇
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/027;H01L21/28
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 董科

一種縮短線寬的半導(dǎo)體器件，包括晶圓、設(shè)置于晶圓上的第一保護(hù)層、第二保護(hù)層、及柵極。第一保護(hù)層設(shè)有多個(gè)孔洞，孔洞的孔徑為300奈米至500奈米；第二保護(hù)層設(shè)置于第一保護(hù)層上及多個(gè)孔洞內(nèi)，第二保護(hù)層設(shè)有多個(gè)開口以暴露出晶圓的部分表面，開口的口徑為小于或等于100奈米；柵極設(shè)置于多個(gè)開口內(nèi)并突出于第二保護(hù)層的表面，本發(fā)明利用相對便宜的成本,制作出柵極線寬100nm以下、具高頻特性的半導(dǎo)體器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為提供一種半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是有關(guān)于可縮短柵極線寬的半導(dǎo)體制造方法及半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

由于各類組件對工藝微縮的需求持續(xù)，微影技術(shù)在現(xiàn)今的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)扮演關(guān)鍵角色；若要產(chǎn)出最佳的線寬分辨率，微影設(shè)備必須精確嚴(yán)密地控制焦距與暴光量，這兩項(xiàng)關(guān)鍵因素決定了顯影后光刻膠的截面輪廓(photoresist profile)。除了微影設(shè)備的需求以外，不同的蝕刻機(jī)制將對蝕刻后的截面輪廓產(chǎn)生直接的影響，壓力、氣體流量、蝕刻劑的酸堿值或濃度等工藝條件更是微影工藝造成底切的影響因素。底切會嚴(yán)重破壞線寬分辨率，而影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。

半導(dǎo)體器件為了朝向更高頻的特性發(fā)展，工藝微縮勢必以縮短柵極的線寬為目標(biāo)。近年來雖已發(fā)展縮短柵極的線寬相關(guān)技術(shù)，微影設(shè)備多為采用電子束(E-beam)技術(shù)或是深紫外光(Deep Ultraviolet,DUV)技術(shù)，電子束微影的問題是產(chǎn)出量(throughput)偏低，亦即工藝速度太慢，大約1至2小時(shí)才能完成一片晶圓。而深紫外光光源的設(shè)備則是成本過于昂貴，大部分的是用在12吋晶圓。對于技術(shù)主流6吋晶圓要求精確控制各種組件尺寸至次微米大小，發(fā)揮最佳線寬分辨率、及達(dá)到高的再現(xiàn)性確實(shí)是現(xiàn)有技術(shù)亟需突破的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的目的在于為了往更高頻的特性發(fā)展，提出縮短柵極線寬的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體制造方法，以制作柵極線寬100nm以下的半導(dǎo)體器件。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種縮短線寬的半導(dǎo)體器件，包括晶圓、保護(hù)層、及柵極。保護(hù)層置于晶圓上，且保護(hù)層設(shè)有多個(gè)孔洞以以暴露出晶圓的部分表面，孔洞的孔徑為小于或等于100奈米。柵極設(shè)置于多個(gè)孔洞內(nèi)并突出于保護(hù)層的表面。

本發(fā)明還提供一種縮短線寬的半導(dǎo)體制造方法，包括：提供晶圓；在晶圓上形成光刻膠；移除部分光刻膠，以縮短光刻膠的線寬；形成保護(hù)層以覆蓋光刻膠及晶圓；利用蝕刻步驟移除部分保護(hù)層以保留在光刻膠表面上及在晶圓上的保護(hù)層；移除光刻膠以暴露出部分晶圓的表面；及于所暴露出部分晶圓的表面形成柵極。

本發(fā)明再提供一種縮短線寬的半導(dǎo)體器件，包括晶圓、設(shè)置于晶圓上的第一保護(hù)層、第二保護(hù)層、及柵極。第一保護(hù)層設(shè)有多個(gè)孔洞，孔洞的孔徑為300奈米至500奈米；第二保護(hù)層設(shè)置于第一保護(hù)層上及多個(gè)孔洞內(nèi)，第二保護(hù)層設(shè)有多個(gè)開口以暴露出晶圓的部分表面，開口的口徑為小于或等于100奈米；柵極設(shè)置于多個(gè)開口內(nèi)并突出于第二保護(hù)層的表面。

本發(fā)明又提供一種縮短線寬的半導(dǎo)體制造方法，包括：提供晶圓；于晶圓上形成第一保護(hù)層；利用微影工藝于第一保護(hù)層上形成具有孔洞的光刻膠，孔洞暴露出部分的第一保護(hù)層的表面；根據(jù)具有孔洞的光刻膠，執(zhí)行蝕刻步驟以移除在孔洞下的第一保護(hù)層，以暴露出部分晶圓的表面；移除光刻膠；形成第二保護(hù)層在第一保護(hù)層上并覆蓋所暴露出部分晶圓的表面，且對應(yīng)于所暴露出部分晶圓的表面上形成多個(gè)溝槽；蝕刻以移除在溝槽底部的第二保護(hù)層，以形成開口并暴露出部分的晶圓表面；及在開口形成柵極。

本發(fā)明更提供一種縮短線寬的半導(dǎo)體制造方法，包括：提供晶圓；于晶圓上形成保護(hù)層；利用微影工藝于保護(hù)層上形成光刻膠并暴露出部分的保護(hù)層；移除所暴露出部分的保護(hù)層，以暴露出部分晶圓的表面；移除光刻膠；形成金屬層以覆蓋所暴露出部分晶圓的表面及保護(hù)層；蝕刻以移除在保護(hù)層上；及在晶圓的部分表面上的金屬層，以暴露出保護(hù)層的表面及晶圓的部分表面；及移除保護(hù)層，保留在晶圓上的金屬層。