半导体装置的形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种半导体装置的形成方法，其是在基底的材料层上依序形成沿着不同方向延伸的多个第一开口、多个第二开口，使得多个第一开口与多个第二开口相交而形成多个重叠区。接着，再形成呈矩阵排列的多个图案，使得多个图案分别与多个重叠区相互重叠。之后，转移多个第一开口、多个第二开口与多个图案至材料层上，形成多个呈矩阵排列的材料图案。在本发明专利技术的另一实施例中，多个第一开口、多个第二开口也可替换为多个第一图案、第二图案，此时，多个图案则可替换为多个开口。

Formation Method of Semiconductor Device

The invention discloses a method for forming a semiconductor device, in which a plurality of first openings and a plurality of second openings extending in different directions are formed sequentially on the material layer of the substrate, so that a plurality of first openings intersect with a plurality of second openings to form a plurality of overlapping areas. Then, a number of patterns arranged in a matrix are formed, so that multiple patterns overlap with multiple overlapping areas respectively. After that, a plurality of first openings, a plurality of second openings and a plurality of patterns are transferred to the material layer to form a plurality of material patterns arranged in a matrix. In another embodiment of the present invention, a plurality of first openings and a plurality of second openings may also be replaced by a plurality of first and second patterns, at which time a plurality of patterns may be replaced by a plurality of openings.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的形成方法
本专利技术涉及一种半导体装置的制作工艺，特别是涉及一种利用多次光刻蚀刻来形成半导体装置的微结构的制作工艺。
技术介绍
在半导体制作工艺中，一些微结构的制造，需要在半导体基材/膜层、介电材料层或金属材料层等适当的基材或材料层中，利用光刻及蚀刻等制作工艺，形成具有精确尺寸的微小图案。为达到此目的，在传统的半导体技术中，是在目标材料层之上形成掩模层(masklayer)，以便先在该掩模层中形成/定义这些微小图案，随后将该等图案转移至目标膜层。一般而言，掩模层例如是通过光刻制作工艺形成的图案化光致抗蚀剂层，和/或利用该图案化光致抗蚀剂层形成的图案化掩模层。随着集成电路的复杂化，这些微小图案的尺寸不断地减小，所以用来产生特征图案的设备就必须满足制作工艺分辨率及叠对准确度(overlayaccuracy)的严格要求，单一图案化(singlepatterning)方法已无法满足制造微小线宽图案的分辨率需求或制作工艺需求。是以，半导体业者现多采用多重图案化(multiplepatterning)方法，例如双重图案化(doublepatterning)制作工艺或间隙壁自对准二重图案(spacerself-aligneddoublepatterning,SADP)制作工艺等，作为克服光刻曝光装置的分辨率极限的途径。然而，前述两制作工艺都为精密且制作工艺控制要求极高的制作工艺方法，其使用上无可避免地增加了制作工艺复杂度与制作工艺成本。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种半导体装置的形成方法，其是避免使用间隙壁自对准二重图案制作工艺，而选择以多次光刻蚀刻制作工艺分别形成彼此可相交或重叠的开口图案或实体图案，由此构成所欲形成的微小图案。由此，本专利技术的形成方法可在制作工艺简化与成本节省的前提下，形成布局相对密集且尺寸相对微小的半导体结构。为达上述目的，本专利技术的一实施例提供一种半导体装置的形成方法，其包含以下步骤。首先，在一个基底上形成一个材料层，并且，经由一个第一光掩模在该材料层上形成一个第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第一方向延伸的第一开口。接着，经由一个第二光掩模在该材料层上形成一个第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第二方向延伸的第二开口，该第二光致抗蚀剂的该些第二开口横跨该第一光致抗蚀剂的该些第一开口，以形成多个重叠区。然后，经由一个第三光掩模在该材料层上形成一个第三光致抗蚀剂，该第三光致抗蚀剂包含多个呈矩阵排列的第一图案，其中，各该第一图案分重叠各该重叠区。最后，将该第一光致抗蚀剂的该些第一开口、该第二光致抗蚀剂的该些第二开口、以及该第三光致抗蚀剂的该些第一图案转移至该材料层上，以形成多个呈矩阵排列的材料图案。为达上述目的，本专利技术的另一实施例提供一种半导体装置的形成方法，其包含以下步骤。首先，在一个基底上形成一个材料层，并且，经由一个第一光掩模在该材料层上形成一个第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第一方向延伸的第一图案。接着，经由一个第二光掩模在该材料层上形成一个第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第二方向延伸的第二图案，该第二光致抗蚀剂的该些第二图案横跨该第一光致抗蚀剂的该些第一图案，以形成多个重叠区。然后，经由一个第三光掩模在该材料层上形成一个第三光致抗蚀剂，该第三光致抗蚀剂包含多个呈矩阵排列的开口，其中，各该开口重叠各该重叠区。最后，将该第一光致抗蚀剂的该些第一图案、该第二光致抗蚀剂的该些第二图案以及该第三光致抗蚀剂的该些开口转移至该材料层上，以形成多个呈矩阵排列的材料图案。整体来说，本专利技术的形成方法是在一材料层上，例如是一硬掩模层及/或一目标层，依序形成不同的光致抗蚀剂结构，使各光致抗蚀剂结构分别定义朝向不同方向延伸的开口，以及与该些开口部分重叠的阻挡图案。利用该些开口彼此交会，且其交会处刚好与该阻挡图案的位置重叠的特性，当转移该些开口以及该阻挡图案至该材料层上时，即可利用该些开口的对应图案进一步图案化该阻挡图案的对应图案，而在该材料层上形成尺寸与间距都小于该阻挡图案的材料图案(即硬掩模图案及/或目标图案)等。因此，本专利技术的形成方法可应用半导体制作工艺而利于形成布局相对密集且尺寸相对微小的微结构等。此外，本专利技术的形成方法还可以在形成该些开口时，配合双重图案化制作工艺，在另一区域内同时形成相互平行且彼此交替排列的其他开口，而更可达到节省光掩模的优点。附图说明图1至图15为本专利技术第一优选实施例中半导体装置的形成方法的步骤示意图；其中图1为一半导体装置于形成第一光致抗蚀剂结构后的上视示意图；图2为一半导体装置于形成第一光致抗蚀剂结构后的剖面示意图；图3为一半导体装置于进行第一蚀刻制作工艺后的剖面示意图；图4为一半导体装置于形成第二光致抗蚀剂结构后的上视示意图；图5为一半导体装置于形成第二光致抗蚀剂结构后的剖面示意图；图6为一半导体装置于进行第二蚀刻制作工艺后的上视示意图；图7为一半导体装置于进行第二蚀刻制作工艺后的剖面示意图；图8为一半导体装置于形成第三光致抗蚀剂结构后的上视示意图；图9为一半导体装置于形成第三光致抗蚀剂结构后的剖面示意图；图10为一半导体装置于进行第三蚀刻制作工艺后的上视示意图；图11为一半导体装置于进行第三蚀刻制作工艺后的剖面示意图；图12为一半导体装置于进行第四蚀刻制作工艺后的剖面示意图；图13为一半导体装置于进行第五蚀刻制作工艺后的剖面示意图；图14为一半导体装置于进行图案转移制作工艺后的上视示意图；图15为一半导体装置于进行图案转移制作工艺后的剖面示意图；图16为本专利技术第一优选实施例中半导体装置的形成方法的光掩模示意图。图17为本专利技术的一优选实施例中半导体装置的剖面示意图。图18为本专利技术第二优选实施例中半导体装置的形成方法的示意图；图19至图20为本专利技术第三优选实施例中半导体装置的形成方法的示意图；其中图19为一半导体装置于形成各光掩模结构后的示意图；以及图20为一半导体装置于进行图案转移制作工艺后的上视示意图；图21为本专利技术第四优选实施例中半导体装置的形成方法的示意图。主要元件符号说明100基底层100a第一区域100b第二区域101基底102、104开口103介电层105插塞结构110目标层111导电图案130硬掩模层131、131b掩模图案134、138开口150第一掩模层170第二掩模层171实体图案171a部分172、174、176、178开口190、290、390光致抗蚀剂结构191、291、391图案化光致抗蚀剂192、292、392开口193、293、393抗反射层194、294、394开口195、295、395牺牲层301、302、303光掩模301a、301b、302a、302b开口图案303a实体图案401、402、403光掩模401a、401b、402a、402b实体图案403a开口图案501、502、503光掩模501a、502a开口图案501b、502b、503a、503b实体图案D1第一方向D2第二方向具体实施方式为使熟悉本专利技术所属
的一般技术者能更进一步了解本专利技术，下文特列举本专利技术的数个优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本专利技术的构成内容及所欲达成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的形成方法，其特征在于，包含：在一个基底上形成一个材料层；经由一个第一光掩模在该材料层上形成一个第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第一方向延伸的第一开口；经由一个第二光掩模在该材料层上形成一个第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第二方向延伸的第二开口，该第二光致抗蚀剂的该些第二开口横跨该第一光致抗蚀剂的该些第一开口，以形成多个重叠区；经由一个第三光掩模在该材料层上形成一个第三光致抗蚀剂，该第三光致抗蚀剂包含多个呈矩阵排列的第一图案，其中，各该第一图案分重叠各该重叠区；以及将该第一光致抗蚀剂的该些第一开口、该第二光致抗蚀剂的该些第二开口、以及该第三光致抗蚀剂的该些第一图案转移至该材料层上，以形成多个呈矩阵排列的材料图案。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的形成方法，其特征在于，包含：在一个基底上形成一个材料层；经由一个第一光掩模在该材料层上形成一个第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第一方向延伸的第一开口；经由一个第二光掩模在该材料层上形成一个第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂包含多个平行地沿着一第二方向延伸的第二开口，该第二光致抗蚀剂的该些第二开口横跨该第一光致抗蚀剂的该些第一开口，以形成多个重叠区；经由一个第三光掩模在该材料层上形成一个第三光致抗蚀剂，该第三光致抗蚀剂包含多个呈矩阵排列的第一图案，其中，各该第一图案分重叠各该重叠区；以及将该第一光致抗蚀剂的该些第一开口、该第二光致抗蚀剂的该些第二开口、以及该第三光致抗蚀剂的该些第一图案转移至该材料层上，以形成多个呈矩阵排列的材料图案。2.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该第二光致抗蚀剂的该些第二开口垂直该第一光致抗蚀剂的该些第一开口。3.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该第三光致抗蚀剂、该第二光致抗蚀剂与该第一光致抗蚀剂是依序形成在该材料层上。4.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该第一光致抗蚀剂、该第二光致抗蚀剂与该第三光致抗蚀剂是依序形成在该材料层上。5.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，还包含：进行一修剪制作工艺，蚀刻各该材料图案。6.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该基底包含一第一区域与一第二区域，该些第一开口、该些第二开口以及该些第一图案都形成在该第一区域内，且该方法还包含：形成该第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂还包含多个平行地沿着该第一方向延伸的第三开口，位于该第二区域内；形成该第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂还包含多个平行地沿着该第一方向延伸的第四开口，位于该第二区域内，且该第二光致抗蚀剂的各该第四开口与该第一光致抗蚀剂的各该第三开口并不互相重叠。7.依据权利要求6所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，还包含：形成该第三光致抗蚀剂，覆盖整个该第二区域。8.依据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该基底包含一第一区域与一第二区域，该些第一开口、该些第二开口以及该些第一图案都形成在该第一区域内，且该方法还包含：形成该第一光致抗蚀剂，该第一光致抗蚀剂还包含多个平行地沿着该第一方向延伸的第二图案，位于该第二区域内；形成该第二光致抗蚀剂，该第二光致抗蚀剂还包含多个平行地沿着该第二方向延伸的第三图案，位于该第二区域内，且该第二光致抗蚀剂的各该第三图案与该第一光致抗蚀剂的各该第二图案并不互相重叠。9.依据权利要求8所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，还包含：形成该第三光致抗蚀剂，该第三光致抗蚀剂包含多个第四图案，且各该第四图案分别部分重叠该第二光致抗蚀剂的各该第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰溢，李甫哲，陈界得，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，福建省晋华集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71