具有镶嵌结构的半导体元件的制备方法与流程

本公开关于一种半导体元件的制备方法。特别涉及一种通过一蚀刻终止层制备具有一镶嵌结构的半导体元件的方法。

背景技术：

1、半导体元件使用在不同的电子应用，例如个人电脑、手机、数码相机，或其他电子设备。半导体元件的尺寸逐渐地变小，以符合计算能力所逐渐增加的需求。然而，在尺寸变小的工艺期间，增加不同的问题，且如此的问题在数量与复杂度上持续增加。因此，仍然持续着在达到改善品质、良率、效能与可靠度以及降低复杂度方面的挑战。

2、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”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文“的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

技术实现思路

1、本公开的一实施例提供一种半导体元件的制备方法，包括提供一光遮罩，该光遮罩包括在一遮罩基底上的一不透光层，并围绕在该遮罩基底上的一半透明层；提供一元件堆叠，该元件堆叠包括在一基底上的一第一介电层以及在该第一介电层上的一第二介电层；形成一预先处理遮罩层在该元件堆叠上；使用该光遮罩图案化该预先处理遮罩层以形成一图案化遮罩层，该图案化遮罩层包括对应该不透光层的一遮罩区、对应该半透明层的一沟槽区以及对应通孔特征的该遮罩开口的一通孔洞；执行一镶嵌蚀刻工艺以形成一通孔开口在该第一介电层中以及形成一沟槽开口在该第二介电层中；以及形成一通孔在该通孔开口中以及形成一沟槽在该沟槽开控中，进而配置成该半导体元件。该半透明层包括通孔特征的一遮罩开口，该遮罩开口暴露该遮罩基底的一部分。该沟槽区的一厚度小于该遮罩区的一厚度。

2、本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法，包括提供一光遮罩，该光遮罩包括一半透明层以及一不透光层，该半透明层在一遮罩基底上并包括通孔特征的一遮罩开口，而通孔特征的该遮罩开口暴露该遮罩基底的一部分，该不透光层在该半透明层上并包括沟槽特征的一遮罩开口，而沟槽特征的该遮罩开口暴露该半透明层的一部分以及该遮罩基底的该部分；提供一元件堆叠，该元件堆叠包括在一基底上的一第一介电层以及在该第一介电层上的一第二介电层；形成一预先处理遮罩层在该元件堆叠上；使用该光遮罩图案化该预先处理遮罩层以形成一图案化遮罩层，该图案化遮罩层包括对应该不透光层的一遮罩区、对应该半透明层的该部分的一沟槽区以及对应通孔特征的该遮罩开口的一通孔洞；执行一镶嵌蚀刻工艺以形成一通孔开口在该第一介电层中以及形成一沟槽开口在该第二介电层中；以及形成一通孔在该通孔开口中以及形成一沟槽在该沟槽开口中，进而配置成该半导体元件。该沟槽区的一厚度小于该遮罩区的一厚度。

3、本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法，包括提供一光遮罩，该光遮罩包括在一遮罩基底上的一不透光层，并围绕在该遮罩基底上的一半透明层；提供一元件堆叠，该元件堆叠包括在一基底上的一第一介电层、在该第一介电层上的一第一蚀刻终止层，以及在该第一蚀刻终止层上的一第二介电层；形成一预先处理遮罩层在该元件堆叠上；使用该光遮罩图案化该预先处理遮罩层以形成一图案化遮罩层，该图案化遮罩层包括对应该不透光层的一遮罩区、对应该半透明层的一沟槽区，以及对应通孔特征的该遮罩开口的一通孔洞；执行一镶嵌蚀刻工艺以沿着该第一蚀刻终止层与该第一介电层而形成一通孔开口，以及形成一沟槽开口在该第二介电层中；以及形成一通孔在该通孔开口中以及形成一沟槽在该沟槽开口中，以配置成该半导体元件。该半透明层包括通孔特征的一遮罩开口，该遮罩开口暴露该遮罩基底的一部分。该沟槽区的一厚度小于该遮罩区的一厚度。

4、本公开的一实施例提供一种光遮罩的制备方法，包括提供一遮罩基底；形成一不透光层在该遮罩基底上；图案化写入该不透光层以形成沟槽特征的一遮罩开口在该不透光层中，并暴露该遮罩基底；形成一半透明层在沟槽特征的该遮罩开口中，以覆盖该遮罩基底；以及图案写入该半透明层以形成通孔特征的一遮罩开口，进而暴露该遮罩基底的部分。

5、由于本公开该半导体元件的制备方法的设计，该半导体元件的该通孔开口与该沟槽开口可通过使用包括该半透明层的该光遮罩而以一单步骤的镶嵌蚀刻工艺所形成。因此，可降低制备该半导体元件的工艺复杂度。此外，通过使用该第一蚀刻终止层，可减缓或避免该第一介电层的未期望的移除。换言之，在该镶嵌蚀刻工艺期间，可减缓或避免该负载效应。因此，可改善所得的该半导体元件的可靠度与品质。

6、上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，从而使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离权利要求所界定的本公开的构思和范围。

技术特征：

1.一种半导体元件的制备方法，包括：

2.如权利要求1所述的半导体元件的制备方法，其中该沟槽区的该厚度对该遮罩区的该厚度的一厚度比是介于大约25％到大约85％之间。

3.如权利要求2所述的半导体元件的制备方法，其中该沟槽区的该厚度对该遮罩区的该厚度的该厚度比是介于大约45％到大约65％之间。

4.如权利要求3所述的半导体元件的制备方法，其中提供该光遮罩包括：

5.如权利要求4所述的半导体元件的制备方法，其中该不透光层的一厚度以及该半透明层的一厚度大致是相同的。

6.如权利要求4所述的半导体元件的制备方法，其中该不透光层的一厚度以及该半透明层的一厚度大致是不同的。

7.如权利要求5所述的半导体元件的制备方法，其中该不透光层包括铬。

8.如权利要求7所述的半导体元件的制备方法，其中该半透明层包括硅化钼或氮化硅。

9.如权利要求8所述的半导体元件的制备方法，其中该半透明层的一不透明度对该不透光层的一不透明度的一不透明度比是介于大约5％到大约95％之间。

10.如权利要求8所述的半导体元件的制备方法，其中该半透明层的一不透明度对该不透光层的一不透明度的一不透明度比是介于大约45％到大约75％之间。

11.如权利要求10所述的半导体元件的制备方法，其中在该镶嵌蚀刻工艺期间，该第一介电层的一蚀刻率与该第二介电层的一蚀刻率大致是相同的。

12.如权利要求11所述的半导体元件的制备方法，其中该遮罩基底包括石英或玻璃。

13.一种半导体元件的制备方法，包括：

技术总结
本公开提供一种半导体元件的制备方法。包括提供光遮罩，该光遮罩包括在遮罩基底上的不透光层，并围绕在该遮罩基底上的半透明层；形成预先处理遮罩层在元件堆叠上；使用该光遮罩图案化该预先处理遮罩层以形成图案化遮罩层，该图案化遮罩层包括对应于该不透光层的遮罩区、对应于该半透明层的沟槽区以及对应于通孔特征的该遮罩开口的通孔洞；执行镶嵌蚀刻工艺以形成通孔开口以及沟槽开口在该元件堆叠中。该元件堆叠包括第一介电层、第一蚀刻终止层以及第二介电层，第一介电层设置在基底上，第一蚀刻终止层设置在第一介电层上，第二介电层设置在第一蚀刻终止层上。镶嵌蚀刻工艺形成沟槽开口，沟槽开口在第一蚀刻终止层上具有底部。

技术研发人员：潘威祯
受保护的技术使用者：南亚科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15