形成半导体结构的方法技术

本发明专利技术是有关于一种形成半导体结构的方法，是用来改善闸极控制与末端覆盖结构，此方法包括以下步骤。一闸极介电层在具有一主动区的基材上形成。一闸电极层在闸极介电层上形成。一第一光阻在闸电极层上形成。闸电极层与闸极介电层随后被蚀刻以形成闸极结构与空置图案。第一光阻随后被移除。一第二光阻形成用以覆盖闸极结构。未受第二光阻保护的空置图案被移除。第二光阻其后亦被移除。通过本发明专利技术ＭＯＳ元件的关键尺寸得以控制。而桥接与线末缩短效应得以免除。由于对元件设计尺寸的正确掌握，在不需要复杂调整技术如光学近接校正（ＯＰＣ）的情况下，Ｎ／Ｐ　　ｒａｔｉｏ得以控制。故整体晶片速度与效能皆改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件，特别是涉及一种利用空置图案(dummypatterns)以达到闸极关键尺寸的控制与末端覆盖结构(endcap)的改善的一种。
技术介绍
薄膜中图案效应(pattern effect)的存在是众所周知的。在不同的图案密度下微负载效应(micro-loading-effect)将会发生且使图案尺寸的均匀性降级。当高密度的图案与低密度的图案同时进行蚀刻或研磨时，则微负载效应的现象将会产生。此肇因在薄膜不同部位的蚀刻/研磨率的差异，使蚀刻/研磨过程产生的反应量区域性的增加或减少，且蚀刻过程中大量低挥发性反应产物的对流造成了蚀刻率的不均匀。有效图案密度的巨大变异已被发现将导致严重的且不必要的效应产生，如图案尺寸的误差与厚度的变异。为了抵销此种效应，在电路布局完毕并将空置图案置入低图案密度区域的一种名为虚填充(dummy fill)的布局设计手法已被发展。空置图案的置入有助于在晶圆上达成有效图案密度的均匀性，从而避免问题的发生。传统上，此空置图案被放在适当的地方。若是空置图案具传导性，则会与内层金属线路形成寄生电容。寄生电容因充电与放电时间的关系，将会导致电阻电容时间延迟(RC time delay)。而因为不必要的寄生电容，在先进制程下的内层介电层(ILD)微缩结构与高运作频率将产生严重的效能降级。在集成电路工艺目前的发展阶段，在数字集成电路领域中对更高速切换电路的需求与日俱增。当集成电路的切换速度需求踏入更高的频率时，寄生电容的迟滞效应成为日渐严重的问题。既然空置图案不被移除，则不能在主动区或是氧化定义(oxidedefined；OD)区形成。剩余的空置图案不仅增加寄生电容，使元件效能降级，更影响了后续的制程。一种传统方法是将空置图案置放在主动区周围而非主动区上。但因为不能将空置图案置放在有需要的区域，空置图案只能发挥有限的效果。如此的配置亦增加调整空置图案的困难度。另一种将空置图案置于伪主动区(dummy active regions)，或不具氧化元件与主动元件的区域的方式也被致力研究过。然而，结果一般来说不能被证明满足所需。而另一种效应亦影响半导体制程。当两元件彼此过于接近时，将产生光学近接效应(optical proximity effects)。由于极相近的标线特征其间光线衍射(diffraction)与干涉(interference)之故，导致微影制程中影像的线宽被邻近的特征影响，因此产生光学近接效应。微负载效应与近接效应影响了金属氧化物半导体(MOS)元件的闸极结构。关键尺寸或是MOS元件的闸极长度，将严重的偏离原先的设计。例如，当在元件密度高的区域中一元件的关键尺寸的目标尺寸为80nm时，则在一独立区内的MOS元件其关键尺寸可以达到110nm，或在某些情况下超过目标尺寸30nm。n型金属氧化物半导体(nMOS)与p型金属氧化物半导体(pMOS)闸极的误差亦会不同，而造成nMOS的驱动电流与pMOS的驱动电流的N/P比值(N/P ratio)不协调，并使电路设计复杂化。在闸极形成过程中缺乏制程控制亦会导致末端覆盖结构(endcap)出现问题。图1绘示包括二个MOS元件的传统布局。闸极2与主动区6形成第一元件8。闸极4与主动区7形成第二元件5。闸极2与闸极4分别具有延伸出主动区6与7的末端覆盖结构9与末端覆盖结构11。因微负载效应或近接效应之故，末端覆盖结构9与11的长度可能比设计值长或短。当末端覆盖结构9与11比设计值长时，多晶硅闸极2与4可能因缩短而导致元件失效。而相反地，如图2所绘示末端覆盖结构9与11比设计值短时，若末端覆盖结构9与11的长度缩入主动区6与7时，则不能有效的控制元件的通道并关掉元件。如此，在元件8与5的源极与汲极间将存在重大的遗漏电流。由此可见，上述现有的半导体结构在制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决半导体结构存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般制造方法又没有适切的制造方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的半导体结构的方法，便成了当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的半导体结构存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的，能够改进一般现有的半导体结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的半导体结构存在的缺陷，而提供一种新的，所要解决的技术问题是使其提供一种利用空置图案，以控制闸极的关键尺寸与改善末端覆盖结构的方法。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种，该方法至少包括形成一闸极介电层在具有一主动区的基材上；以及形成一闸电极层在该闸极介电层上；以及蚀刻该闸电极层与该闸极介电层以形成一闸极结构与一空置图案，其中该空置图案的至少一部份位于该主动区；以及形成一光阻，覆盖于该闸极结构；以及蚀刻该空置图案；以及移除该光阻。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的，其中复数个空置图案以具有不均匀间隔的方式形成。前述的，其更包括在该闸极结构形成前，形成一抗反射层(anti-reflective coating；ARC)在闸电极层上；以及在该光阻移除后移除该抗反射层。前述的，其中所述的光阻自该闸极结构的边上延伸出约10nm到150nm的长度。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种，该方法至少包括形成一闸极介电层在一基材上；以及形成一闸电极层在该闸极介电层上；以及蚀刻该闸电极层与该闸极介电层以形成一第一闸极结构、一第二闸极结构与空置图案，其中至少一个该些空置图案的至少一部份位于主动区上，且该第一闸极结构与该第二闸极结构藉一连结部分相连接；以及形成一光阻覆盖于该第一闸极结构与该第二闸极结构，该光阻具有一间隙使该第一闸极结构与该第二闸极结构间的该连结部分外露；以及蚀刻该些空置图案与该连结部分；以及移除该光阻。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。前述的，其中所述的些空置图案具有非均匀的间隔。前述的，其更包括在该第一闸极结构与该第二闸极结构形成前，先形成一抗反射层在该闸电极层上；以及在该光阻移除后移除该抗反射层。前述的，其中所述的抗反射层是选自于有机材料与无机材料所构成的群组。前述的，其中所述的该些空置图案包括与该闸极结构相同的材料。前述的，其中所述的光阻自该第一闸极结构延伸出约10nm到约150nm的长度。前述的，其中所述的光阻自该第二闸极结构延伸出约10nm到约150nm的长度。前述的，其中所述的光阻的该间隙的宽度大于约50nm。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种，该方法至少包括提供具有一第一主动区的一基材；以及在该第一主动区上形成一第一闸极结构，同时形成至少一部份位于第一主动区上的一第一空置图案；以及其中该第一闸极结构包括与该些空置图案相同的材料；以及形成一光阻覆盖于该第一闸极结构；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成半导体结构的方法，其特征在于该方法至少包括：形成一闸极介电层在具有一主动区的基材上；以及形成一闸电极层在该闸极介电层上；以及蚀刻该闸电极层与该闸极介电层以形成一闸极结构与一空置图案，其中该空置图案的至少一部份 位于该主动区；以及形成一光阻，覆盖于该闸极结构；以及蚀刻该空置图案；以及移除该光阻。

【技术特征摘要】
US 2004-12-15 11/012,4141.一种形成半导体结构的方法，其特征在于该方法至少包括形成一闸极介电层在具有一主动区的基材上；以及形成一闸电极层在该闸极介电层上；以及蚀刻该闸电极层与该闸极介电层以形成一闸极结构与一空置图案，其中该空置图案的至少一部份位于该主动区；以及形成一光阻，覆盖于该闸极结构；以及蚀刻该空置图案；以及移除该光阻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中复数个空置图案以具有不均匀间隔的方式形成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其更包括在该闸极结构形成前，形成一抗反射层在闸电极层上；以及在该光阻移除后移除该抗反射层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的光阻自该闸极结构的边上延伸出约10nm到150nm的长度。5.一种形成半导体结构的方法，其特征在于该方法至少包括形成一闸极介电层在一基材上；以及形成一闸电极层在该闸极介电层上；以及蚀刻该闸电极层与该闸极介电层以形成一第一闸极结构、一第二闸极结构与空置图案，其中至少一个该些空置图案的至少一部份位于主动区上，且该第一闸极结构与该第二闸极结构藉一连结部分相连接；以及形成一光阻覆盖于该第一闸极结构与该第二闸极结构，该光阻具有一间隙使该第一闸极结构与该第二闸极结构间的该连结部分外露；以及蚀刻该些空置图案与该连结部分；以及移除该光阻。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中所述的些空置图案具有非均匀的间隔。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其更包括在该第一闸极结构与该第二闸极结构形成前，先形成一抗反射层在该闸电极层上；以及在该光阻移除后移除该...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄学理，郑光茗，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]