制作选择栅与字线的双重图案方法与流程

本发明涉及一种制作选择栅与字线的双重图案方法，更具体言之，其涉及一种以负型双重图案制作选择栅与字线的方法。

背景技术：

1、光刻制作工艺为利用曝光显影步骤来将光掩模上的电路图案缩微转印至晶片上，由此制作出特定线路图形的制作工艺。然而，随着半导体制作工艺的微缩，传统的光学光刻技术已面临了实作瓶颈。以现今主流的193纳米(nm)波长的氟化氩(arf)激光光源为例，其可达到的最小晶体管半间距(half-pitch)为65纳米，若再搭配业界现有的浸润式光刻(immersion lithography)技术，晶体管半间距则可以再推进至45纳米，但这已是光刻曝光的物理极限。若要实现45纳米以下制作工艺半间距的要求，则需仰赖更高阶的光刻技术，如浸润式光刻搭配双图案法(double patterning)技术、极紫外光(extreme ultra violet,euv)技术、无光掩模光刻(maskless lithography,ml2)技术，以及纳米转印(nano-imprint)等技术。

2、在上述所提的各种光刻技术中，自对准双重图案法(self-aligned doublepatterning,sadp)是目前有别于双光刻蚀刻法(litho-etch-litho-etch)、在商用化实作中最成熟的技术之一，其能够使用现有的设备来达成更微细的线路制作，而无需换购极为昂贵黄光机台或是进行大规模的资本投资。在业界双图案技术与相关设备逐渐成熟的环境下，原本面临物理极限的193纳米浸润式光刻因而得以延伸应用至32纳米与22纳米制作工艺节点，成为下一世代光刻制作工艺的主流技术。

3、所谓的双重图案技术，即为将原本单一绸密的半导体线路图形分成两个交错或互补的图案，并通过浸润式光刻等光刻技术分别转印之，再将曝光在晶片上的两个图案结合达到最后完整的电路图案，其可减轻依赖第一次光掩模与第二次光掩模重叠精准度的需求。将此技术应用在现今存储型闪存存储器(nand flash)的制作工艺中，其可在存储区块(block)中制作出间距在28纳米以下的字线(word line)或位线(bit line)结构，有效地增进存储器在单位面积下所能达到的存储容量。

4、对于现今一般现有的自对准双重图案技术在存储型闪存存储器的制作中，特别是关于串列区(string)中字线与选择栅(select gate,sg)等结构的制作中，其多采用正型自对准双重图案法(positive sadp)，其中以双重图案中的间隔层来定义串列图案而以双重图案中的芯层与缺口来定义串列图案之间的间隔。此做法在线宽(critical dimension)20纳米以上的制作工艺节点时没有问题，但在现今半导体线路布局的往更小的图形线宽与密度日趋致密的趋势发展下，以正型自对准双重图案法来制作串列串图案的缺点逐渐暴露出来，包含选择栅的宽度只能是特定的尺寸、选择栅与相邻字线之间的间距无法调整、光致抗蚀剂叠层偏移(overlay shift)的裕度不足、以及微负载效应(micro loading effect)导致边缘图形缺陷等缺点。

5、故此，为了因应目前半导体线路布局的图形线宽不断微缩以及图形密度日趋致密的趋势，本领域的技术人士亟需研究并改良目前业界习用的双重图案技术，以期能解决上述现有问题。

技术实现思路

1、有鉴于前述现有自对准双重图案法(sadp)在存储型闪存存储器的制作方面的缺陷，本发明提出了一种新颖的自对准双重图案法，其特点在采用负型自对准双重图案法(negative sadp)来制作串列区(string)中的字线与选择栅等结构，可以有效解决前述使用正型自对准双重图案法所会遇到的各种问题。

2、本发明的目的在于提出一种制作选择栅与字线的双重图案方法，包含提供一基底，其上具有一目标层、在该目标层上形成第一串列图案，其中该些第一串列图案往第一方向延伸并在与该第一方向正交的第二方向上间隔排列，该些第一串列图案包含在该第二方向上宽度较小的字线图案与在该第二方向上宽度较大的选择栅图案、在该些第一串列图案与该基底上形成一共形的间隔层，其中该间隔层在部分的该些第一串列图案之间形成沟槽，该些沟槽往该第一方向延伸并在该第二方向上与该些第一串列图案间隔排列、在该间隔层上形成一填充层，该填充层填满该些沟槽、移除该些沟槽外的该填充层，如此该些沟槽中剩余的该填充层形成第二串列图案，该些第二串列图案往该第一方向延伸并在该第二方向上与该些第一串列图案间隔排列、进行第一蚀刻制作工艺，各向异性地移除裸露的该间隔层，如此该些第一串列图案与该些第二串列图案在该目标层上构成间隔排列的目标图案、以及以该些目标图案为蚀刻掩模进行第二蚀刻制作工艺，各向异性地移除裸露的该目标层，如此形成字线与选择栅。

3、本发明的这类目的与其他目的在阅者读过下文中以多种图示与绘图来描述的优选实施例的细节说明后应可变得更为明了显见。

技术特征：

1.一种制作选择栅与字线的双重图案方法，包含：

2.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中在该目标层上形成该些第一串列图案的步骤包含：

3.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，还包含在形成该些第一串列图案之后与形成该间隔层之前进行修整制作工艺，减少该些第一串列图案在该第二方向上的宽度。

4.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，还包含在移除该些沟槽外的该填充层之后与该第一蚀刻制作工艺之前进行回蚀刻制作工艺，移除该些第一串列图案的顶面水平以上的该间隔层与该些第二串列图案，如此裸露出该些第一串列图案并使该些第一串列图案、该些第二串列图案以及该间隔层的顶面齐平。

5.如权利要求4所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该些第一串列图案上具有硬掩模层，该回蚀刻制作工艺进行至移除该些硬掩模层后停止。

6.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，还包含在移除该些沟槽外的该填充层之后与进行该第一蚀刻制作工艺之前进行下列步骤：

7.如权利要求6所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该第二光致抗蚀剂同时界定有周边区域上的栅极图案，该第三蚀刻制作工艺同时在该周边区域上的该填充层中形成该栅极图案。

8.如权利要求6所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该第二光致抗蚀剂更裸露出该些第二串列图案在该第一方向上超出该些第一串列图案的相连部分，第三蚀刻制作工艺该移除该些相连部分，如此形成独立的该些第二串列图案，其中该些独立的第二串列图案与部分的该些第一串列图案交互排列成该些字线图案。

9.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该些字线图案在该第二方向上的宽度为第一宽度，该些第一串列图案中的该些字线图案在该第二方向上的间距为三倍的该第一宽度，该共形的间隔层的厚度为该第一宽度，该些沟槽在该第二方向上的宽度为该第一宽度。

10.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该些字线图案在该第二方向上的宽度为第一宽度，该些选择栅图案在该第二方向上的宽度为三倍至五倍的该第一宽度，部分的该些选择栅图案与相邻的该字线图案在该第二方向上的间距为该第一宽度，部分的该选择栅图案与相邻的该字线图案在该第二方向上的间距大于该第一宽度但小于两倍的该第一宽度。

11.如权利要求10所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该间隔层在间距大于该第一宽度但小于两倍的该第一宽度的该选择栅图案与相邻的该字线图案之间会合并而不形成该沟槽。

12.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中该些字线图案在该第二方向上的宽度为第一宽度，该些选择栅图案在该第二方向上的宽度并非该第一宽度的单数整数倍。

13.如权利要求1所述的制作选择栅与字线的双重图案方法，其中还包含硬掩模层介于该目标层与该些目标图案之间，该第二蚀刻制作工艺先将该些目标图案转移到该硬掩模层，再以该硬掩模层为掩模各向异性地移除裸露的该目标层，如此形成字线与选择栅。

技术总结
本发明提出了一种制作选择栅与字线的双重图案方法，包含在一目标层上形成第一串列图案，该第一串列图案包含字线图案与选择栅图案、在第一串列图案上形成共形的间隔层，其中该间隔层在第一串列图案之间形成沟槽、在该间隔层上形成一填充层，该填充层填满该些沟槽、移除沟槽外的填充层，如此沟槽中的填充层形成第二串列图案，第二串列图案与第一串列图案间隔排列、移除裸露的间隔层，如此第一串列图案与第二串列图案在目标层上构成间隔排列的目标图案、以及以该些目标图案为掩模进行蚀刻制作工艺移除裸露的目标层，如此形成字线与选择栅。

技术研发人员：庄易晔,王子嵩,陈立达,高舜裕
受保护的技术使用者：力晶积成电子制造股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17