TW538453B - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
538453 五、發明說明(1) 【發明領域】 e 本發明係有關於一種半導體裝置之製造方 關於一種利用微影與蝕刻製程以製造㈣^打》,特別有 法。 之閘極的方 【發明背景】 第27至33圖顯不習知製造半導體带詈 中標示(A)的部分係為上視圖’標示為的部其 視圖之切線XI 00 一 Xi 00之剖面結構圖。 刀糸為沿上 如第27圖所示,先於一矽基底1〇1上表 雜質,以形成一井102。於此+ _ 士 &域推雜一 ^ ^ 开 此步驟中,若摻雜P型雜皙吐 :如:填離子’則可形成一p型井;若摻 :質時’ ^㈣子,則可形成一N型井。然後,利用淺雜/隔時,例 術,於矽基底1 〇 之上表面之部分區域中形成一戌 技 絕緣層103,其材質乃為氧化石夕。請參閱第 ^隔立離 的上視圖,未形成淺溝隔離絕緣層i ‘ :分 1U3可用來定義元件製造區域。 豕層 如第28圖所示,以TEOS作為氣體源之化學氣 (cm製程’可於扣2與淺溝隔離絕緣層1Q3^相個儿積 ^^/^^。然後利用^方式’可於氧化石夕層 ^ ^ . ^ L彳乍為軋體源之CVD方式,可於多晶矽層1〇5之 形成—氧化㈣n接著’於氧化⑪層106之
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第5頁 538453 五、發明說明(2) 整個表面上形成一負型光阻 一如第29圖所示,使用一光罩110,以對光阻107進行曝 光製程。此光罩1 1 0包含有一圖案,其具有複數個開口 11且開口 1 1 1之圖形係與閘極圖案相同。此光罩1 1 〇的 結構包含有一光遮蔽層1〇9,係形成於一玻璃基底1〇8上。 请參閱第29圖之(A)部份的上視圖,光罩11〇包含有三個開 口 111 i〜111k,其中兩個開口11Η與"。係沿著閘極延伸 方向(圖示之垂直方向)相鄰。 第30圖顯示第29圖之光阻1〇7經過曝光步驟之後的結 果。參閱第30圖之(Α)部份的上視圖,光阻1〇7包含有複數 個曝光區域11 2,其中曝光區域丨丨2丨〜丨丨2 k之位置係相對應 於光罩110之開口llli〜lllk的位置。 、如第3 1圖所示,以顯影方式,將光阻丨〇 7之未被曝光 區域去除,因此氧化矽層1〇6表面上僅存留位於曝光區域 112i 〜112k 之光阻ll3i 〜U3k。 如第32圖所示,利用光阻113定義出氧化矽層1〇6的圖 形。特別是,可利用光阻丨丨3作為一蝕刻罩幕,以非等向 性乾蝕刻製程來定義出氧化矽層丨〇 6的圖形,其中沿矽基 底1 01之深度方向之蝕刻速率較大。如此可去除未被光阻 11 3覆蓋之氧化矽層1 〇 6,進而暴露下方之多晶矽層丨〇 5。 至於被光阻113覆蓋之氧化矽層1〇6係存留下來,而成為第 3 2圖中標示11 4 i與11 4 k之氧化矽層11 4,且殘留於多晶矽 層105之表面上。其後,將光阻U3去除。 如第3 3圖所示’以氧化矽層丨丨4作為蝕刻罩幕(硬罩 Η
2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 麵 第6頁 538453 五、發明說明(3) 幕)進行非等向性齡飾約I便】P ^ , 向/V 1 其中沿矽基底101之深度方 -Ο μη^η^Μ ^ ^ ^ ^ ^'1 ί JtmU^ 構㈣包含有一氧化石夕層⑽、-多晶 :=:ΐ 一氧,層114k ’其中氧切層116k可作為 33«^(Α),ρ#6,^^β , r,^##11'7i 井102與隔離絕緣層103之表面上, ’、成; 極結構⑽相同。以下對於閉極結構 描述係以標號11 7通稱。 (J之 然後,以CVD製程於整個表面上沉積一 以非等向性蝕刻製程將此氧化矽声 、 θ再 將雜質摻入井U)2之上表面,便可子佈植製程 成:對源/汲極區。後續可進行 籌 / 一半導體裝置。 便I作疋成 甶上述之習 獻丨 ▼ ▼ ” 衣 N耻衣直之万法可知,第2 q hi夕
二光阻107進行之曝光製程,係使用具有開口圖宰:光圖罩 110,其中開口圖案係與閘極佈届圖宏知h &/、九罩 行顯影之後,歹兔留之部份則成為°光阻; 由:阻107進 刻氧化之後,殘留之部:/:== 以氧切層U4為罩幕,可定義w極結構m的圖案而後
538453 五、發明說明(4) 然而,於第29圖之光阻107的曝光步驟中,開口111之 處會受到光干擾的影響,結果使得曝光區域112之轉 处I:成為圓弧形,如第3 〇圖所示。當開口 111之沿著閘 2度(圖示之水平方向)的量測尺寸隨著半導體裝置的面 =小而減少日寺’則沿著閑極寬度方向量測,曝光區域 的尺寸會小於開口U1的尺寸。由於曝光區域112的尺 古:終會反映出閘極結構丨丨7的尺寸,因此沿著閘極寬度 量測,製作出的閘極結構117的尺寸會小於開口ln的 、所以^知製造半導體裝置之方法會產生一個問 二也就,僅使用單一個光罩11〇對光阻1〇7進行曝光的情 “,〜著閘極寬度方向量測,閘極結構丨丨7的尺寸會小 :,罩1 1 0之開口 1丨i的尺寸。如此一來,閘極結構11 7的 ΐ二ϊίί大,會降低M0SFET的電性表現’而且會妨礙半 導體積體電路之整合程度。 為I解決這個問題,一種技術式是依據閘極結構117 厂夕里的預測尺寸,提高閘極寬度方向之開口 11 ^的量 寸’不過此減少量的預測尺寸需要反覆的實驗驗證。 =且,對於第29圖之相鄰的開口丨丨丨丨與丨丨丨〗而言,開口 法m ?所能增加的寬度會受到限制,®此這種技術無 去根本解決習知產生的問題。 【發明概要】 本發明之目的再於提出一種半導體裝置之製造方法, 匕下列步驟··提供一半導體基底;於該半導體基底上形
第8頁 538453 五、發明說明(5) ί:具:f電性之第一薄膜;於該第-薄 二圖荦‘ί第二薄膜上形成一第一光阻; 一:案之第—光罩,對該第一光阻進行曝 顯影製程;利用該第-光阻作 = 成-第三薄膜,該第三薄膜 寬度;形成:第且:第三薄膜之寬度係大 膜;利用士且:二Ϊ阻’以覆蓋該第一薄 ,θ 具有一第二圖案之第二光罩, 對該第二光阻進行顯影製程 第罩j,將該第三薄膜定義形成一第 薄膜作為罩*,將該第—薄膜姓 声大;述目的,本發明之一特徵在於 :ί :極之閘極寬度,而後將第三薄膜 ί:ί膜,再利用第四薄膜定義出閘極 確&義出閘極的閘極寬度。 本發明之另一目的在於提出另一種半 括下列步驟:提供一半導體基底 ίΐΐ 一具有導電性之第一薄膜;於該 古第^臈;於該第二薄臈上形成一第一案之第一光罩,對該第-光阻 一光阻進行顯影製程;利用該第-=第:薄膜定義形成—第三薄膜,該第 一閘極與一第二間極之預定位置 -開極與該第二開極係沿著閉極寬度方向 膜上形成一第二 具有一第 利用一 光製程 為罩幕 係位於 於該閘 膜以及 對該第 ;利用 四薄膜 刻成為 ,第三 之兩端 。因此 導體裝 :於該 第一薄 光阻; 進行曝 光阻作 三薄膜 上方, 相鄰; ;對該第 ,將該第 一閘極之 極之閘極 該第三薄 二光阻進 該第二光 ;以及利 該閘極。 薄膜之寬 去除以形 ,可以準 置之製造 半導體基 膜上形成 利用一具 光製程; 為罩幕, 係延伸跨 其中該第 形成一第
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一光阻,以覆蓋該第一以 * · , 一第二圖案之第二光罩,對 μ第二薄膜,利用一具有 中該第二圖宰# ^ 2 第二光阻進行曝光製程,其 、;對該第二光阻進行顯影製程?3第-閘極相鄰之各-幕,將該第三薄膜定義彡# ,利用該第一光阻作為罩 溥膜作為罩幕,將該第一壤_二溥臈,以及利用该第四 極。 f第/專膜蝕刻成為該第—、第二閘 的,本發明之另 閘極與第二閘極 成第四薄膜,再 因此,可以使第 下’以達成具有 一特徵在於,可 置之操作速度。 一特徵在於,將 度變化。 特徵在於,半 晶體的 單元之電 依據上述目 延伸跨越於第— 第三薄膜定義形 一、第二閘極。 在最小線寬條件 本發明之再 以提高半導體裝 本發明之再 可以避免閘極寬 本發明之再 用於一 S R A Μ記憶 元尺寸。 本發明之再一特徵在於, 用於一記憶單元陣列之電晶體 元尺寸。 一 一特徵在於,第三薄膜係 之預定位置上方,然後將 利用第四薄膜定義出第 一、第二閘極之距離維持 高積集度之半導體裝置。 以縮短閘極之閘極長度, 該第三薄膜之厚度變薄, 導體裝置之製造方法可應 閘極製程,以縮小記憶單 半導體裝置之製造方法可應 的閘極製程,以縮小記憶單 本發明之再一 用於一巨集電路單 特,在於’半導體裝置之製造方法可應 兀區域之電晶體的閘極製程,以縮小記
【發明之詳細說明】 為讓本發明$ μ、+、 顯易懂,下文特兴中^ ^八他目的、特徵、和優點能更明 細說明如下:、牛較佳實施例,並配合所附圖式,作詳 【第一實施例】 晴參閱第1至13圖,太欲卩口松 體装置之製造方法干音圖、立由换發明第一實施例之半導 圖,標示為m的都心'圖,’、中裇不(A)的部分係為上視 構圖。、’、、、、邓/刀係為沿上視圖之切線xi-xi之剖面結 質 如 如 術 31 成圖所/;,先於,底1上表面區域摻雜-雜 一井於此步驟中,若摻雜p型雜質時,例 :::,::可形成一 P型井;若捧雜_雜質時,例 於矽:二〗形成一N型井。然後,利用淺溝隔離技 緣層3,/二ίίί面之部分區域中形成-淺溝隔離絕 的i視圖Λ Λ氧签化石夕。請參閱第1 ®之⑴部分顯示 Μ0= 隔離絕緣層3的區域係用來作為一 夾a盖之兀件製造區域’也就是說淺溝隔離絕緣層3可用 來定義元件製造區域。 曰J用 如第2圖所示’以蘭作為氣體源之化學氣相沉積 ()製耘,可於井2與淺溝隔離絕緣層3之整個表面上形 成一氧化矽層4。然後利用CVD方式,可於氧化矽層4之整
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五、發明說明(8) 個表面上形成一多晶矽層1 〇 5。隨後利用熱氧化製程或是 以TEOS作為氣體源之CVD方式,可於多晶矽層5之整個表面 上形成一氧化矽層6。接著,於氧化矽層6之整個表面上形 成負型光阻7。另外,氧化矽層4、6可以其他絕緣材料 取代,例如:氮氧化矽(Si ON),亦可以其他鐵電材料取 代,例如:二氧化鈦(Ti〇2)、五氧化二鈦(Ti2〇5)等等。 如第3圖所示,使用一光罩丨〇,以對光阻7進行曝光製 程。此光罩10包含有一預定光遮蔽圖案,其乃將複數個 (本實施例有兩個)光遮蔽層9a、9b形成於一玻璃基底8 上。值得注意的是,光遮蔽層9a、9b之圖案輪廓不同於閘 極之預定成型輪廓。 第13圖顯示一M0SFET結構之預定成型輪廓。請比較第 13圖與第3圖之(A)部分,沿著閘極長度方向(亦即圖示之 水平方向)量測到光遮蔽層9&、9b的尺寸,係相當於閘極 結構25i、25j、25k之閘極長度,其中,光遮蔽層9b的位 置設於閘極結構25k上方,而且沿著閘極寬度方向(亦即圖 不之垂直方向)量測到光遮蔽層9a的尺寸,係大於閘極結 構25k之閘極寬度,也就是說,光遮蔽層9b之製作尺寸, 係自閘極結構25k之閘極寬度方向往外延伸。另外,光遮 蔽層9a的位置設於閘極結構25 i與2 5j上方,且持續過越閘 極結構25i的上方區域以及與閘極結構25j的上方區域,而 且光遮蔽層9a之製作尺寸,係自閘極結構25i與託】之閘極 寬度方向往外延伸。如第1 3圖之(A)部分所示,兩相鄰之 閘極結構25 i與25 j係位於閘極寬度方向之同一直線上。
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參閱第4圖之(A)·”:::7:過曝光步驟之後的結果。 光區域12a、12b,: = 2阻7包含有複數個未曝 9a、9b的位置。至;糸相/應於光罩10之光遮蔽層 部分,Α — ί 未曝光區域12a、12b以外的 為+光區域11。當光阻7進行第3圖所示之暖 、〆驟時,光遮蔽層9a、9b的轉角處會受到光干涉之影 :果! =4會岡使1曝光區域12a、l2b的轉角處形成圓弧二 結果如第4圖(A)部分所示。 將光阻7之曝光區域U去 位於未曝光區域12a、
如第5圖所示,以顯影方式, 除’因此氧化矽層6表面上僅存留 12b 之光阻13a、13b。 如第6圖所示,利用光阻13a、m定義出氧切層6的 形特別疋,可利用光阻1 3 a、1 3 b作為一蝕刻罩幕,以 非等向性乾蝕刻製程來定義出氧化矽層6的圖形,其中沿 矽基底1之深度方向之蝕刻速率較大。如此可去除未被光 阻13a、13b覆蓋之氧化石夕層6,進而暴露下方之多晶矽層 5。至於被光阻13a、1扑覆蓋之氧化矽層6係存留下來,而 成為第6圖中標示之氧化矽層Ha、Ub,且殘留於多晶矽 層5之表面上。其後,將光阻i3a、13b去除。 如第7圖所示,提供一正型光阻15,以覆蓋住氧化矽 層14a、14b以及多晶矽層5之表面。然後,如第8圖所示, 利用具有開口圖案之光罩i 8 ’以對光阻i 5進行曝光製 程,其中光罩18之製作是將一光遮蔽層17形成於一玻璃基 底16上。請參閱第8圖之(A)部分,%罩18包含有複數個開
538453 五、發明說明(10) 口19(本實例為3個開口19s、19t、19U),而且開口19之輪 廓不完全與預定閘極輪廓相同。 比較第8圖與第13圖之(A)部分,沿閘極寬度方向觀察 得知,閘極結構25i、25k之第一端係定義於開口19s之底 邊,閘極結構25j、25k之第二端係定義於開口19u之頂 邊,而閘極結構25i之第二端與閘極結構25 j之第一端係分 別定義於開口l9t之頂邊與底邊。因此,光罩18之開口圖 案是用來定義閘極結構25 i〜25k之兩端點位置。 第9圖顯示第8圖之光阻18經過曝光步驟之後的結果。 ,閱第9圖之(A)部份的上視圖,光阻18包含有複數個曝光 區域20s、20t、20u,其位置係相對應於光罩18之開口19 = 阻18進行第8圖所示之曝光步驟時,開口19 ?η 处曰又到光干涉之影響,因此會使曝光區域20s、 2j'、2〇u的轉角處形成圓弧形,結果如第9圖部分所 去广如^ 示,以顯影方式,將光阻18之曝光區域2〇 矛、可於光阻15内形成複數個開口 21S、211、21u,Η 與:r在置開=二 14b ;在開口21t中,第一^之氧化石夕層"a與 如楚」中 暴露中間部分之氧化矽層14a。 如第11圖所示,可利用本 露於開口2ls〜21u内之氧作為,罩幕’將暴 阳二乳化夕層14a、14b去除,至於祜杏 阻15覆盍而存留之氧化 於破先 /層、14b係標不成為一氧化 第14頁 2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 538453
層22i〜22k 〇 如第12圖所示,將光 上方之氧化石夕層22i〜22k, 位置上。 阻1 5去除,則存留於多晶矽層5 係位於閘極結構25 i〜25之預定 進杆示’以氧化石夕層22作為餘刻罩幕(硬罩幕) 蝕刿、· ί 2性乾蝕刻製程’其中沿矽基底1之深度方向之 及葡仆产’可將未被氧化矽層22覆蓋之多晶矽層5以 θ去除,以暴露出下方之井2與隔離絕緣層3。 層壯圖之⑻部份的剖面示意圖’井2上方之多 ==有一氧化石夕層24k、-多晶石夕㈣k以及- 多曰:夕;23!了氧化矽層糾可作為一閘極絕緣層,而 夕曰曰矽層23k可作為一閘極。請參閱第13圖之(^部 2圖’閘極結構25i、25j係形成於井2與隔離 面上,且多層結構材質乃與閘極結構2 表 問極結構25i、25j、25k之描述係以標號下對於 然後,以CVD製程於整個表面上沉積一氧化矽声 二非等向性蝕刻製程將此氧化矽層回蝕刻 25之側壁上形成一側壁子❶跟著 j =、、、。構 雜質摻入井2之上表面,便可於 ^ 子佈植1程將 w』於閘極結構25之兩側形忐一 對源/汲極區。依據上述製程步驟,可办 後續可進行内連線製程,便製作& 本道 1姑 。 由上述可知,完成第3圖:二^ 行第5圖之光阻7的顯影步驟,#進行第6圖之氧切層=
538453 五、發明說明(12) 餘刻步驟。後續,進行第8圖之光阻1 5的曝光步驟後,會 進行第1 0圖之光阻1 5的顯影步驟,再進行第1丨圖之氧化石夕 層14a、14b的蝕刻步驟。另一種方式來說,光阻7利用光 罩1 〇進行曝光之後,馬上利用光罩1 8進行曝光,因此僅對 光阻7進行一次顯影,也僅對氧化矽層6進行一次蝕刻。此 種方式也可應用在第12圖之氧化石夕層22之製作步驟上。 在上述之第一實施例的半導體裝置製造方法中,係先 將氧化矽層14b之寬度製作成為大於閘極結構25k之閘極寬 度,然後將氧化矽層14b之前第二端去除,再以氧化矽層 2 2k作為罩幕以定義形成閘極結構25k。因此藉由光罩μ之 開口19s的底邊以及開口19u的頂邊,可以精確定義出閘極 結構2 5 k之閉極寬度。 •而且,係先將氧化矽層14a延伸跨越閘極結構25i與 2^上方,再將氧化矽層14a之中間部分去除以分離成^部 氧化梦層如與22卜後續利用氧化梦層如 與22 1作為罩幕’可定義形成閘極結構25 i與25j。因此, f此藉由光罩18之開口21t的頂邊與底邊,可以精確定義 出閘極結構25 i、25 j之最小線寬。 置之】in特:平9-289153號公報中揭露-種半導體裝 ^ 的在於抑制因光干涉所導致之閘極頂 極氧化層以及一閘極屛· r κ、认分时 &上形成一閘 Ημ · (c) M mθ ,(b)於該閘極層上形成一第一光 程:⑷d一!一光罩對該第一光阻層進行曝光製 第一光阻層進行顯影製程;(e)以該第-光阻 第16頁 2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 538453 五、發明說明(13) 層為罩幕以蝕刻該閘極層;(f )形成一第二光阻層;(g )利 用一第'一光罩對該第一光阻層進行曝光製程;(h)對該第 二光阻層進行顯影製程;以及(i )以該第二光阻層為罩幕 以蝕刻該閘極層。 在這個方法中,步驟(e)、( i)均需蝕刻閘極層,於此 兩步驟中的過蝕刻現象均會損傷矽基底。相對來說,本發 明第一實施例的半導體裝置製造方法中,僅於第13圖之蝕 刻步驟的過蝕刻現象會損傷矽基底1 一次。因此,相較於 曰本專利特開平9 - 2 8 91 5 3號公報’本發明第一實施例可有 效降低石夕基底1之損害。 【第二實施例】 請參閱第1 4至2 1圖,其顯示本發明第二實施例之半導 體裝置之製造方法示意圖,其中標示(A )的部分係為上視 圖’標示為(B)的部分係為沿上視圖之切線χ丨-χ 1之剖士 構圖。 ^ 首先,依照第一實施例之相同步驟,製作出第6圖所 不,結構。然後,如第14圖所示,利用等向性蝕刻製程, ,氧化矽層14a、14b之一預定部分去除,例如:可使用氫 氣酸進行濕式餘刻。如此可使氧化矽層丨4a、丨4b變薄,而 成為一氧化矽層30a、30b。 _如第15圖所示,於整個表面上提供光阻15,以覆蓋住 氧化矽層30a、30b。然後,如第16圖所示,利用光罩18, 對光阻1 5進行曝光製程,結果如第丨7圖所示,其顯示經過
538453 五、發明說明(14) 曝光後之光阻1 5的圖案。 如第1 8圖所示,進行_吾彡制 2。去除,以於光阻15上形成開光阻15之曝光區域 露氧化矽層3〇a =在開口〜中,係暴 化石夕層3〇a之中間部分 ^ ’在開口川中,係暴露氧 内之^ 不’以光阻15為-罩幕,將暴露於開口21 之氧化#厚^ 3、3〇b去除,則被光阻15覆蓋而未被去除 心氧化梦層30a、繼,則標示成為一氧化梦層3π、3"、 =20圖所示’將光阻15去除。如第21圖所示,,以 ^化=31 4乍為敍刻罩幕(硬罩幕)進 中沿石夕基底i之深度方向之韻刻速率較大乾可餘將二 :中化石夕層31覆蓋之多晶石夕層5以及氧化石夕層4去&,以 方ίΓ與:離絕緣層3。請參閱第21圖之⑻部份 35,第二:VR、井2上方之多層結構係構成-閘極結構 層34k、—多之曰(==票以示及之閉^結構35k包含有一氧化石夕 „ 0 日夕層33k以及一氧化矽層31k,豆中氯化矽 ^ mw33k可作為一閉 35ί/·Λ第 ()°P份的上視冑,閘極結構如、 35j係形成於井2與隔離絕緣層3之表面上,且多 質乃與閘極結臟相同。以下對於閘極結構35i?、;5j、 3 5 k之描述係以標號3 5通稱。 然後,於閘極結構35之侧壁上形成一側壁子,跟著,
I 第18頁 2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 538453 五、發明說明(15) 於閘極結構35之兩 據上述製程步驟, 製程,便製作完成 在上述之第二 於第1 4圖中將氧化 構35之線寬較小。 半導體裝置製造方 度。 而且,第二實 薄化步驟(第1 4圖) 可以避免於進行氧 刻到氧化矽層31之 同時,這樣可以增 助於應用在高積集 側之井2上表面形成一對源/汲極區。依 可製作完成MOSFET。後續可進行内連線 一半導體裝置。 ' 實施例的半導體裝置製造方法中,係先 石夕層14a、14b之厚度變薄,因此閘極結 相較於第一實施例,採用第二實施例的 法所元成的Μ 0 S F E T具有較快的操作速 施例疋先進行氧化碎層1 4 a、1 4 b之厚度 ,再定義氧化矽層3 1的端點(第1 9圖), 化石夕層1 4 a、1 4 b之等向钕刻製程時,餘 端點,所以如此可防止閘極線寬變化。 加氧化石夕層3 1 i與3 1 j之間的距離,將有 度製程。 【第三實施例】 第一本ί明it實施例之半導體裝置之製造方法,係依據 、第一實&例之製造方法,來製作3削記憶單元 曰日體的閘極。參閱第2 2圖,复顯干太路日梦 CD Alf 兵顯不本發明第三實施例之 SRAM記憶單元佈局之上視圖。 此禮师局圖已從於► pq女蜜名,丨 特開平第1 0- 1 78 11 0號揭露,故於屮尤i姑埋斗、本專利 構。 故於此不再解釋其佈局結 曰首先’於-矽基底上依序形成一閘極絕緣層以及 日日矽層,再於多晶矽層表面 ^ 夕 叫上覆盍一氧化矽層。然後,利
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用 第一光罩進行微影製程,並搭配非等向餘刻製程可定 義出氧化矽層的圖案。結果,可形成一條線型的氧化矽 層’其輪廓如圖中虛線所示,其位置乃位於驅動電晶體 N1、承載電晶體pi、存取電晶體N4之閘極上方。而且,另 外一條線型的氧化矽層,其輪廓如圖中虛線所示,其位置 乃位於驅動電晶體N2、承載電晶體p2、存取電晶體N3之閘 極上方。此步驟方法係如同第一實施例之第6圖所示。 其後’利用一第二光罩進行微影製程,並搭配非等向 蝕刻製程可將一部份之氧化矽層去除,此步驟方法係如同 第一實施例之第1 2圖所示。 跟著,以存留之氧化矽層作為一硬罩幕,將部分之多 晶矽層去除,已定義形成上述各個電晶體之閘極,此步驟 方法係如同第一實施例之第丨3圖所示。 在上述之第三實施例的半導體裝置製造方法中,係依 據第-、第二實施例之製造方法,來製_am記憶單元之 電晶體的閘極。如此可使存取電晶體^與承載電晶體^之 =閘極距離、存取電晶體N3與承載電晶體p2之間的閑極 距,、驅動電晶體之間的閘極距離均維持在—最小距離之 線寬’進而達到縮小單元尺寸的目 【第四實施例】 本發明第四實施例之半 第一、第二實施例之製造方 之SRAM記憶單元之電晶體的 導體裝置之製造方法,係依據 法’來製作一個不同於第22圖 問極。參閱第23圖,其顯示本
538453 五、發明說明(17) 記憶單元佈局之上視圖。 再解釋平第2_,543號揭露, 曰矽:先五::矽基底上依序形成-閘極絕緣層 晶Γί面上覆蓋-氧”層。 義出氧切層的Γΐ影非等广刻 層,其輪廓如圖中;後;;:形成一條線型的 U 之閘極上方。而且,另外-條 體4曰承ίί圖中虛線所示,其位置乃位於 實施例之胸所示。_上方。此步驟方法係 餘列用一第二光罩進行微影製程,並搭 m:部份之氧化矽層去除,此步驟方 第一貝施例之第1 2圖所示。 跟著,以存留之氧化矽層作為—硬將 ==已定義形成上述各個電晶體之間極 方法係如同第一實施例之第丨3圖所示。 在上述之第四實施例的半導體 據第一、第二實施例之製造太、么=置良把万沄 雷曰驴& n h ^ L l w方法,來製作SRAM記 電曰曰體的閘極。如此可使存取電晶體 閘極距離維持在一最小距離 ,、水戰 寸的目。 離之線見’進而達到縮 此種佈局 故於此不 以及一多 然後,利 製程可定 氧化矽 電晶體 線型的氧 驅動電晶 如同第一 配非等向 法係如同 部分之多 ,此步驟 中,係依 憶單元之 體之間的 小單元尺
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【第五實施例】 本發明第四實施例之半導體裝置之製造方法,係依據 一、第二實施例之製造方法,來製作一個記憶單元陣列 之電晶,的閘極。參閱第24圖,其顯示本發明第五實施例 之記憶單元陣列之上視圖。此種記憶單元陣列包含有複數 個矩陣=列之電晶體,且電晶體會與一位置解碼器電路 線、一資料讀取/寫入電路線形成電連接。第24圖僅顯示 此電晶體之閘極圖案。 首先,於一矽基底上依序形成一閘極絕緣層以及一多 晶矽層,再於多晶矽層表面上覆蓋一氧化矽層。然後,利 ^ ,一光罩進行微影製程,並搭配非等向蝕刻製程可定 f出氧化矽層的圖案。結果,可形成一列線型的氧化矽 層,其輪廓如圖中虛線所示,其位置乃位每一列閘極之 方。此步驟方法係如同第一實施例之第6圖所示。 其後,利用一第二光罩進行微影製程,
π程二將一部份之氧化矽層去除,此步驟;法係如u 第一實施例之第1 2圖所示。 J 曰欲以存留之氧切層作為—硬罩|,將部分之多 義形成上述各個電晶體之閉㉟,此步ί 方法係如同第一實施例之第丨3圖所示。 少鄉 在上述之第五實施例的半導體裝置製造方法 據第-、第二實施例之製造方法’來製糸: 列之電晶體的閘極。如此可使每一列之 f隐早兀陣 在一最小距離之線寬,進而達到縮小單 維持 卞7^尺寸的目。
538453 五、發明說明(19) -- 本發明第五實施例的半導體裝置製造方法,不僅可以 應用在具有列向排列之閘極的記憶單元陣列中, 用在具有直向排列之閉極的記憶單元陣列中,如同第25 g 戶斤示0 【第六實施例】 本發明施例μ導體裝置之製造方&,係依據 第一、第二實施例之製造方法,來製作一半導體晶片之巨 集電路單元(macrocell)之電晶體的閘極。參 其顯示本發明第六實施例之巨集電路 $ %吩早兀陣列之上視圖。 在此種巨集電路單元中,每個單元區塊中包含有複數個 CMOS電晶體。 首先,於一矽基底上依序形成一閘極絕緣層以及一多 晶矽層’再於多晶矽層表面上覆蓋一氧化矽層。然後,利 用-第-光罩進行微影製程’並搭配非等向餘刻製程可定 義出氧化石夕層的圖案。結果’可形成一列線型的氧化矽 層,其輪廓如圖中虛線所示,其位置乃位每一列閘極之上 方。此步驟方法係如同第一實施例之第6圖所示。 其後,利用一第二光罩進行微影製程,並搭配非等 餘刻,程可將—部份之氧切層去除,此步驟方法係 第一實施例之第1 2圖所示。 跟著,以存留之氧化矽層作為一硬罩幕,將部分之多 晶矽層去除’ &定義形成上述各個電晶體之閘⑯,此 方法係如同第一實施例之第1 3圖所示。
538453 五、發明說明(20) 在上述之第六實施例的半導體裝置製 據第一、第二實施例之製造方法,來製作一道中,係依 巨集電路單元(macr〇cel丨)之電晶體的閘極。體晶片之 相鄰之單元區塊的閘極距離維一 匕可使兩 而達到縮小單元尺寸的目。 ^小距離之線寬,進 本發明第五實施例的半導體裝置製 ”在具有列向排列之閑極的記憶單元陣列::僅可以 =具有直向排列之閘極的記憶單元陣列中,二= 以限Κί:明佳實施例揭…’然其並非用 神和_,當可此=者’在不脫…明之精 護範圍當視後附之申;專二飾去=本發明之保 τ明辱利耗圍所界定者為準。 ❿
538453 圖式簡單說明 第1圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第2圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第3圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第4圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第5圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第6圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第7圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法不意圖。 第8圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第9圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置之 製造方法示意圖。 第10圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置 之製造方法示意圖。 第11圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置 之製造方法示意圖。 第12圖(A)〜(B)顯示本發明第一實施例之半導體裝置 之製造方法示意圖。
2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 第25頁 538453 圖式簡單說明 第13圖(A)〜(B)顯-丄 之製造方法示意圖顯不本發明第一實施例之半 第14 圖(Α)〜(Β)_ ~ 之製造方法示意圖不本發明第二實施例之半 第 15 圖(Α)~(Β)_ - 之製造方法示意圖不本發明第二實施例之半導體裝置 之盤3 :(-Α):⑻顯示本發明第二實施例之半導體梦W 之製造方法不意圖。 卞等體裝置 第17圖(Α)〜(Β)顯示 之製造方法示意圖。不發月弟I秘例之+導體裝置 第 18 圖(Α)〜 之製造方法示意圖不本發明第二實施例之半導體裝置 導體裝置 導體裝置 第1 9圖(A)(B)顯示本明第二實施例之 體裝置 體裝置 體裝置 元佈局之 之製造方法示意圖 第2 0圖(A)(B)顯示本發明第二實施例之 之製造方法示意圖。 等 第21圖(A)〜(B)顯示本發明第二實施例之半 之製造方法示意圖。 守 第22圖顯示本發明第三實施例之SRAM記憶單 上視圖。 f 、第23圖顯示本發明第四實施例之SRAM記憶單元佈局 上視圖。 π < 第24圖顯示本發明第五實施例之記憶單元陣列之上 圖 視
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I i 第26頁 2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 538453 圖式簡單說明 第2 5圖顯示本發明第五實施例之記憶單元陣 圖。 j <上视 第2 6圖顯示本發明第六實施例之巨集電路單 上視圖。 1早列之 第27圖(A)〜(B)顯示習知製造半導體裝置 示意圖。 乃去步驟 第28圖(A)〜(B)顯示習知製造半導體裝置之 不意圖。 /步驟 第29圖(A)〜(B)顯示習知製造半導 示意圖。 〜乃去步驟 體裝置之方法步 體裝置之方法步 體裝置之方法步 體裝置之方法步 第30圖(A)〜(B)顯示習知製造半導 示意圖。 第31圖(A)〜(B)顯示習知製造半導 示意圖。 第32圖(A)〜(B)顯示習知製造半導 示意圖。 第33圖(A)〜(B)顯示習知製造半導 不意圖。 【符號說明】 習知技術 井〜102 ; 氧化矽層〜1 〇 4 ; 氧化矽層〜1 〇 6 ; 矽基底〜1 01 ; 淺溝隔離絕緣層〜丨0 3 ·, 多晶矽層〜105 ;
2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 第27頁 538453 圖式簡單說明 光阻〜1 0 7 ; 光遮蔽層〜1 0 9 ; 開口〜111 ; 光阻〜113 ; 多晶矽層〜11 5 ; 閘極結構117。 本發明技術 石夕基底〜1 ; 淺溝隔離絕緣層〜3 ; 多晶矽層〜5 ; 光阻〜7 ; 光遮蔽層〜9 ; 曝光區域〜11 ; 光阻〜13 ; 光阻〜15 ; 光遮蔽層〜17 ; 開口〜19 ; 開口〜21 ; 多晶矽層〜23 ; 閘極結構〜25 ; 氧化矽層〜3 1 ; 氧化矽層〜3 4 ; 驅動電晶體〜N1、N2 ; 玻璃基底〜108 ; 光罩〜110 ; 曝光區域〜112 ; 氧化矽層〜11 4 ; 氧化石夕層〜11 6 ; 井〜2 ; 氧化矽層〜4 ; 氧化石夕層〜6 ; 玻璃基底〜8 ; 光罩〜1 0 ; 未曝光區域〜12 ; 氧化矽層〜1 4 ; 玻璃基底〜16 ; 光罩〜1 8 ; 曝光區域〜20 ; 氧化矽層〜2 2 ; 氧化矽層〜24 ; 氧化矽層〜3 0 ; 多晶石夕層〜3 3 ; 閘極結構〜35 ; 承載電晶體〜PI、P2 ;
2108-4717-PF(N);Cherry.ptd 第28頁 538453 圖式簡單說明 存取電晶體〜N3、N4。 ΗΒΗ 第29頁 2108-4717-PF(N);Cherry.ptd
Claims (1)
- 538453 . _案號91105185_年々月3曰_修正本 __ 六、申請專利範圍 \Λ :匕 1 · 一種半導體裝置之製造方法,包括下列步驟:// (a) 提供一半導體基底; (b) 於該半導體基底上形成一具有導電性之第一薄 膜; (c) 於該第一薄膜上形成一第二薄膜; (d )於該第二薄膜上形成一第一光阻; (e)利用一具有一第一圖案之第一光罩,對該第一光 阻進行曝光製程; (f )對該進行過步驟(e)之曝光製程的第一光阻進行顯 影製程; (g) 利用該進行過步驟(f )之顯影製程的第一光阻作為 罩幕,將該第二薄膜定義形成一第三薄膜,該第三薄膜係 位於一閘極之預定位置上方,且該第三薄膜之寬度係大於 該閘極之閘極寬度; (h) 形成一第二光阻,以覆蓋該第一薄膜以及於步驟 (g )完成之該第三薄膜; (i) 利用一具有一第二圖案之第二光罩,對該第二光 阻進行曝光製程; (j) 對該進行過步驟(i)之曝光製程的第二光阻進行顯 影製程; (k) 利用該進行過步驟(j)之顯影製程的第二光阻作為 罩幕,將該第三薄膜定義形成一第四薄膜;以及 (l) 利用該第四薄膜作為罩幕,將該第一薄膜蝕刻成 為該閘極。2108-4717-PFl(N).ptc 第30頁 538453 , _案號9Π05185_年月日__ 六、申請專利範圍 2 · —種半導體裝置之製造方法,包括下列步驟: (a) 提供一半導體基底; (b) 於該半導體基底上形成一具有導電性之第一薄 膜; (c) 於該第一薄膜上形成一第二薄膜; (d) 於該第二薄膜上形成一第一光阻; (e) 利用一具有一第一圖案之第一光罩,對該第一光 阻進行曝光製程; (f )對該進行過步驟(e)之曝光製程的第一光阻進行顯 影製程; (g)利用該進行過步驟(f )之顯影製程的第一光阻作為 罩幕,將該第二薄膜定義形成一第三薄膜,該第三薄膜係 延伸跨越於一第一閘極與一第二閘極之預定位置上方,其 中該第一閘極與該第二閘極係沿著閘極寬度方向相鄰; (h )形成一第二光阻,以覆蓋該第一薄膜以及於步驟 (g)完成之該第三薄膜; (i)利用一具有一第二圖案之第二光罩,對該第二光 阻進行曝光製程,其中該第二圖案係定義該第一閘極與該 第二閘極相鄰之各一端; (j )對該進行過步驟(i )之曝光製程的第二光阻進行顯 影製程; (k) 利用該進行過步驟(j)之顯影製程的第二光阻作為 罩幕,將該第三薄膜定義形成一第四薄膜;以及 (l) 利用該第四薄膜作為罩幕,將該第一薄膜蝕刻成2108-4717-PFl(N).ptc 第31頁 538453 雇 _案號 91105185_年月日__ 六、申請專利範圍 為該閘極。 3. —種半導體裝置之製造方法,該半導體裝置具有一 導電圖案,該製造方法包括下列步驟: (b )形成一具有導電性之第一薄膜; (c) 於該第一薄膜上形成一第二薄膜; (d) 於該第二薄膜上形成一第一光阻; (e) 利用一第一光罩,對該第一光阻進行曝光製程; (f )對該進行過步驟(e)之曝光製程的第一光阻進行顯 影製程; (g) 利用該進行過步驟(f )之顯影製程的第一光阻作為 罩幕,將該第二薄膜定義形成一第三薄膜; (h) 形成一第二光阻,以覆蓋該第一薄膜以及該第三 薄膜; (i )利用一第二光罩,對該第二光阻進行曝光製程; (j )對該進行過步驟(i )之曝光製程的第二光阻進行顯 影製程; (k)利用該進行過步驟(j)之顯影製程的第二光阻作為 罩幕,將該第三薄膜定義形成一第四薄膜,其中於蝕刻該 第一圖案薄膜的過程中,係去除該第一薄膜之至少一個端 點;以及 (1 )利用該第四薄膜作為蝕刻罩幕,將該第一薄膜蝕 刻成為該導電圖案。 4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之半導體裝置之 製造方法,其中於完成該步驟(g)之後,另包含有一步驟2108-4717-PFl(N).ptc 第32頁 538453 _案號91105185_年月日_«_ 六、申請專利範圍 (m):將該第三薄膜之厚度變薄。 5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體裝置之製造方 法,其中該步驟(m)係於步驟(k )之前進行。 6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之半導體裝置之 製造方法,其中該半導體裝置之製造方法可應用於一SRAM 記憶單元之電晶體的閘極製程。 7. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之半導體裝置之 製造方法,其中該半導體裝置之製造方法可應用於一記憶 單元陣列之電晶體的閘極製程。 8. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之半導體裝置之 製造方法,其中該半導體裝置之製造方法可應用於一巨集 電路單元區域之電晶體的閘極製程。2108-4717-PFl(N).ptc 第33頁
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