[发明专利]半导体自对准图案化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体自对准图案化的方法，更具体地说，涉及一种产生低于20纳米特征的半导体自对准多个图案化的方法。

背景技术

根据国际半导体技术蓝图（International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS）报告，在半导体技术随着等级规格趋势，动态随机存取记忆体的半间距被预测将小于20纳米。因此，提供具有低于20纳米的最小特征尺寸图案化的半导体晶片是在微影技术领域中是非常重要的课题。具有13.5-14纳米波长的深紫外光微影技术（Extreme Ultraviolet lithography，EUV）已经被提出作为达到10纳米技术节点的选项。然而，深紫外光微影技术的光源产生涉及了电浆反应和极度真空技术，由于电浆反应和极度真空技术技术成本高，因此不适于生产作业。现今技术产生的深紫外光微影光源强度至少低于现有微影光源强度一至二个数量级。此外，应用深紫外光微影技术伴随着使用反射光罩及研究完全不同化学蚀刻的挑战。为了解决深紫外光微影功率不佳的问题，可通过提高光阻的灵敏度的方式来改善。然而，一个高度敏感的光阻会产生散粒噪音而导致明显的侧壁粗糙度。

无光罩的大规模平行电子束微影(electron beam lithography，EBL)为另一种深紫外光微影技术，也是另一前进到下一个技术层次的方法。诸多EBL方法中，基本上是以去除光罩以及使用几万或几十万个电子束来进行蚀刻。相较于深紫外光微影，EBL是一种简单替代的方法，但其发展却一直受到低产能的影响。因此，在成为能实际运用的微影方法之前，大规模平行电子束微影还有更多的改进空间。

在没有深紫外光微影及电子束微影的帮助之下，其他方法诸如利用特殊材料及光阻化学反应，已被证明是形成低于20纳米特征的可行方式。上述的化学图案化方法包含一有效的表面处理，意即于硬烤光阻图案上形成一碱性表面；将含有第二光敏性复合物的第二层接触前述光阻图案的碱性表面，其中第二光敏性复合物包含有第二树脂成分以及光酸产生剂；将第二层暴露于活化辐射的照射中；并且对经照射后的第二层进行显影，形成间隔物于即将被图案化的层上，其中该间隔物包含显影过程中所未去除的部分第二层。

在碱性表面及第二层之间的交联反应有助于间隔物的形成。间隔物随后用以形成更小特征尺寸的软光罩，将其下层材料图案化。承上，由于化学反应的发生十分重要，形成各特征图案的材料被限制在特定的种类，其大多是软质材料。软质材料在较高处理温度的需求之下，是一个难以克服的问题。

上文的「现有技术」说明仅提供背景技术，并未承认上文的「现有技术」说明公开本发明的标的，不构成本发明的现有技术，且上文的「现有技术」的任何说明均不应作为本案的任一部分。

发明内容

本发明公开一种半导体自对准图案化方法。本发明的一目的在于制造具低于20纳米的最小特征尺寸的半导体晶片。本发明提供的方法免于使用深紫外光微影技术、大规模平行电子束微影或是任何化学反应，该些技术或步骤在图形特征形成过程中会限定材料种类及制程温度。

在一实施例中，本发明的方法包含有提供一基板的步骤，基板包含第一层及第二层，其中第一层位于第二层之上，移除第一层的一部份以形成第一图案，沉积第一共形层于第一图案上，沉积第二共形层于第一共形层上，移除第二共形层的一部分，使露出第一共形层的一部分，交替地薄化第一共形层及第二共形层，以形成第二图案。

在一些实施例中，交替地薄化第一共形层及第二共形层的步骤包含有通过第一蚀刻薄化第一共形层，通过第二蚀刻薄化第二共形层，通过第三蚀刻薄化第一共形层。

在一些实施例中，移除第一层的一部份以形成第一图案的步骤包含有提供多个线形特征位于第一层上，其中每一线形特征包含二侧壁，形成多个间隔物覆盖每一线形特征的二侧壁，移除多个线形特征，转移多个间隔物的图形至第一层。

在一实施例中，多个线形特征包含线宽及线距，线宽及线距比值为5:7，其中线宽可为35纳米至50纳米，且线距可为49纳米至70纳米。在另一实施例中，第二图案具有7纳米至10纳米的最小特征尺寸。

在一实施例中，间隔物及第一共形层为相同材料，且第一共形层及第二共形层为不同材料。在另一实施例中，第一共形层及第二共形层的蚀刻选择比大于10。