TWI766698B - 半導體結構的製造方法 - Google Patents

Abstract

製造方法包括形成一材料疊層於基底上並覆蓋其陣列區及周邊區；形成第一圖案化遮罩層於材料疊層上；將第一圖案化遮罩層的圖案轉移至材料疊層，而在陣列區及周邊區中形成第一陣列圖案及第一周邊圖案；提供第二圖案化遮罩層於第一陣列圖案及第一周邊圖案的上方，且第二和第一圖案化遮罩層的圖案錯開；將第二圖案化遮罩層的圖案向下轉移，而於陣列區與周邊區中形成第一、第二犧牲圖案；同時將第一陣列圖案、第一犧牲圖案、第一周邊圖案及第二犧牲圖案進行圖案轉移，以分別在陣列區和周邊區中形成第二陣列圖案與第二周邊圖案。

Description

半導體結構的製造方法

本揭露實施例是關於一種半導體結構的製造方法，且特別是有關於圖案化半導體結構之陣列區與周邊區的材料層的製造方法。

近年來，隨著動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)裝置的製造技術持續朝向元件尺寸的微縮化發展，許多挑戰隨之而生。例如，傳統對於半導體結構的陣列區與周邊區的材料層是分開進行圖案化步驟，且因應縮小的元件尺寸，需使用多道精密的步驟進行圖案製作，製程時間長且成本也相當昂貴。因此，業界仍需要改進動態隨機存取記憶體裝置的製造方法，特別是克服在縮小的元件尺寸下進行圖案化製程所可能產生的各種問題。

本揭露提供一種半導體結構的製造方法，包括：在基底的上方形成第一材料疊層，基底包括陣列區及周邊區，其中第一材料疊層覆蓋陣列區與周邊區，且第一材料疊層包含第一圖案轉移層及第二圖案轉移層；形成第一圖案化遮罩層於陣列區與周邊區的第一材料疊層上，第一圖案化遮罩層係暴露出第一材料疊層的部分頂面；以第一圖案化遮罩層為遮罩去除一部分的第一材料疊層，以將第一圖案化遮罩層的圖案轉移至第二圖案轉移層，而在陣列區及周邊區中分別形成第一陣列圖案及第一周邊圖案；在第一陣列圖案及第一周邊圖案的上方提供第二圖案化遮罩層對應於陣列區與周邊區，其中第二圖案化遮罩層的圖案係與第一圖案化遮罩層的圖案(例如在第一方向上)錯開；以第二圖案化遮罩層為蝕刻遮罩，以將第二圖案化遮罩層的圖案向下轉移，而於陣列區與周邊區中分別形成第一犧牲圖案及第二犧牲圖案；以及將第一陣列圖案與第一犧牲圖案進行圖案轉移，以在陣列區形成第二陣列圖案，同時將第一周邊圖案與第二犧牲圖案進行圖案轉移，以在周邊區中形成第二周邊圖案。

另外，在一實施例中，在形成第二陣列圖案和第二周邊圖案之後，半導體結構的製造方法更包括：形成第二材料疊層於第二陣列圖案與第二周邊圖案之上；形成第三圖案化遮罩層於陣列區與周邊區的第二材料疊層上；以及根據第三圖案化遮罩層的圖案進行自對準雙重圖案製程，以形成圖案化材料堆疊層，其中圖案化材料堆疊層包含第三陣列圖案形成於陣列區中。

另外，在一實施例中，在形成第三陣列圖案之後，半導體結構的製造方法更包括：形成第四圖案化遮罩層以覆蓋周邊區以及暴露出陣列區的第三陣列圖案；以及以第四圖案化遮罩層以及第三陣列圖案為遮罩，去除下方材料層暴露出來的部分及對應的第二陣列圖案的部分，以將第二陣列圖案轉換為最終陣列圖案。

參照第1A、1B圖，提供基底10以及第一材料疊層ML-1，基底10包括陣列區A1以及周邊區A2。在一實施例中，基底10的材料可包含半導體材料。一實施例中，基底10係包括矽、砷化鎵、氮化鎵、矽化鍺、其他合適之材料或前述之組合。一實施例中，基底10係為絕緣層上覆矽(silicon on insulator)基底。基底10內以及基底10的上方可以形成各種部件，例如埋入式字元線、隔離結構、位元線等，此處為簡化圖式與說明，係在圖式中省略此些部件。

第一材料疊層ML-1形成於基底10的上方，並覆蓋陣列區A1與周邊區A2。第一材料疊層ML-1包含多種材料，例如可包含依序形成於基底10上方的介電層14、圖案轉移層L1、介電層18、以及圖案轉移層L2。在一實施例中，第一材料疊層ML-1所包含的多種材料層的形成方法例如可包括物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。在一實施例中，介電層14和介電層18係包括絕緣材料，例如氮化矽(SiN)。在一示例中，介電層18的厚度大約是(但不限於)30nm，介電層14的厚度大約是(但不限於)70nm。

在一實施例中，圖案轉移層L1包含依序形成於介電層14上方的含氮層15、多晶矽層16、以及含碳層17。含氮層15例如是與介電層14包含不同材料。在此示例中，含氮層15係為一富氧之氮氧化矽(O-rich SiON)。含碳層17包括碳化物，例如類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層，且厚度可以(但不限制)是大約70nm至大約100nm。在此示例中，含碳層17是一高選擇透明含碳層。此處，圖案轉移層L1是以包括含氮層15、多晶矽層16、以及含碳層17進行說明，但本揭露不限於此，在其他實施例中，圖案轉移層L1也可以是其他合適用於圖案轉移的材料層之組合。

在一實施例中，圖案轉移層L2包含依序形成於介電層18上方的多晶矽層21、含碳層22、以及抗反射層23。含碳層22例如包括碳化物，例如類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層。在此示例中，含碳層22是一旋塗式碳層。抗反射層23的材料例如包括有機聚合物、碳或氮氧化矽等。此處，圖案轉移層L2是以包括含氮層15、多晶矽層16、以及含碳層17進行說明，但本揭露不限於此，在其他實施例中，圖案轉移層L2也可以是其他合適用於圖案轉移的材料層之組合。

在一實施例中，基底10與第一材料疊層ML-1之間還具有目標材料層12以及其他材料層，以覆蓋陣列區A1與周邊區A2。例如，在基底10與第一材料疊層ML-1之間更包括依序形成於基底10的上方的蓋層11、目標材料層12、以及碳化物層13。蓋層11、目標材料層12、以及碳化物層13的形成方法例如可包括PVD、CVD、ALD、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。

蓋層11例如是氮化矽層或其他合適的絕緣材料。目標材料層12例如是單一層或是多層的導電材料。在一實施例中，目標材料層12可包括鎢、氮化鎢、銅、鋁銅合金、多晶矽、矽鍺、其他合適的導電材料或前述之組合。在此示例中，目標材料層12例如可包括氮化鎢層12-1和鎢層12-2。碳化物層13例如包括類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層。在此示例中，碳化物層13是一高選擇透明含碳層。

請再參照第1A、1B圖，在第一材料疊層ML-1的上方提供圖案化遮罩層24(例如一圖案化光阻層)，其中圖案化遮罩層24係暴露出第一材料疊層ML-1的部分頂面。圖案化遮罩層24係包含遮罩圖案24a以及遮罩圖案24b，分別形成於陣列區A1與周邊區A2的抗反射層23之上，且暴露出抗反射層23的部分頂面。此外，遮罩圖案24a中包括開口241，而遮罩圖案24b中包括開口242。

接著，請參照第1A-1B、2-5、6A、6B圖說明，本揭露首先透過兩階段的微影蝕刻製程在定義出周邊區A2中的最終周邊圖案(例如第6A、6B圖所示之第二周邊圖案29b)的同時，定義出陣列區A1中沿著一個特定方向的線性圖案(例如第6A、6B圖所示之第二陣列圖案29a)。概略而言，本案先透過第一階段的微影蝕刻製程(如第1A-1B圖及第2-3圖所說明)形成較大線寬的第一陣列圖案21a及第一周邊圖案21b(第3圖)，接著再進行第二階段的微影蝕刻製程(如第4-5圖及第6A-6B圖所說明)進一步增加第一陣列圖案21a及第一周邊圖案21b的圖案密度而形成第二陣列圖案29a及第二周邊圖案29b(第6A-6B圖)。

請參照第1A-1B 圖及第2圖，接著，以圖案化遮罩層24為遮罩，去除未被圖案化遮罩層24覆蓋的圖案轉移層L2。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除被開口241與開口242所暴露出來的抗反射層23以及下方對應的含碳層22與多晶矽層21的部分。如圖所示，蝕刻後，圖案化遮罩層24的圖案被轉移至下方的圖案轉移層L2而形成抗反射層230、含碳層220以及多晶矽層210。在此示例步驟中，介電層18可作為一蝕刻停止層。

之後，如第3圖所示，去除圖案化遮罩層24、含碳層220以及抗反射層230，而留下多晶矽層210。多晶矽層210包括在陣列區A1中的第一陣列圖案21a以及在周邊區A2中的第一周邊圖案21b。此外，第一陣列圖案21a中包括開口211，而第一周邊圖案21b中包括開口212。開口211和開口212係露出介電層18的部分頂面。在一實施例中，第一陣列圖案21a和例如是沿著方向D2延伸。此外，第一陣列圖案21a和第一周邊圖案21b例如是在方向D1上相距。

接著，如第4圖所示，於多晶矽層210的上方依序形成含碳層25和抗反射層26。含碳層25和抗反射層26的形成方法可包括PVD、CVD、ALD、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。含碳層25完全覆蓋第一陣列圖案21a以及第一周邊圖案21b，且填滿開口211和開口212。含碳層25例如包括碳化物，例如類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層。在此示例中，含碳層25是一旋塗式碳層。抗反射層26例如是包括有機聚合物、碳或氮氧化矽等。

請再參照第4圖，在抗反射層26上形成圖案化遮罩層27(例如一圖案化光阻層)，其中圖案化遮罩層27係包含遮罩圖案27a以及遮罩圖案27b，分別形成於陣列區A1與周邊區A2的抗反射層26之上，且暴露出抗反射層26的部分頂面。此外，遮罩圖案27a中包括開口271，而遮罩圖案27b中包括開口272。再者，圖案化遮罩層27與多晶矽層210的圖案(亦即，圖案化遮罩層24的圖案)錯開，例如在方向D1上錯開。例如第4圖所示，遮罩圖案27a的開口271對應下方的多晶矽層210的第一陣列圖案21a，遮罩圖案27b的開口272對應下方的多晶矽層210的第一周邊圖案21b。在一實施例中，遮罩圖案24a的延伸方向與遮罩圖案27a的延伸方向大致相同。

值得注意的是，圖式中周邊區A2的遮罩圖案27b僅示出與陣列區A1處相鄰部分的其中一種示例圖案，周邊區A2在其他未示出的區域亦可利用如陣列區A1處圖案錯開的方式增加周邊圖案的密度，因此遮罩圖案27b的實際圖案係視應用設計而定。

接著，如第5圖所示，以圖案化遮罩層27為遮罩，去除未被圖案化遮罩層27覆蓋的抗反射層26和含碳層25。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除被開口271與開口272所暴露出來的抗反射層26以及下方對應的含碳層25的部分。如圖所示，蝕刻後，圖案化遮罩層27的圖案被轉移至下方而形成含碳層250和抗反射層260。在此示例步驟中，介電層18可作為一蝕刻停止層。之後，去除圖案化遮罩層27，例如以一灰化製程去除。

如第5圖所示，堆疊的含碳層250和抗反射層260構成犧牲圖案層25S。而犧牲圖案層25S包括在陣列區A1中的第一犧牲圖案25S-a以及在周邊區A2中的第二犧牲圖案25S-b。在一實施例中，第一犧牲圖案25S-a例如是沿著方向D2延伸。再者，第一犧牲圖案25S-a和第二犧牲圖案25S-b例如是在方向D1上相距。此外，在此示例中，陣列區A1中的第一犧牲圖案25S-a和第一陣列圖案21a係在介電層18上交錯設置。周邊區A2中的第二犧牲圖案25S-b則視最後欲形成的周邊圖案而覆蓋一部分的第一周邊圖案21b或是與一部分的第一周邊圖案21b錯開設置，本揭露對此並不多做限制。

接著，如第6A、6B圖所示，以犧牲圖案層25S和多晶矽層210為遮罩，去除未被犧牲圖案層25S和多晶矽層210覆蓋的介電層18以及圖案轉移層L1。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除被犧牲圖案層25S和多晶矽層210的開口處所暴露出來的介電層18以及下方對應的含碳層17、多晶矽層16和含氮層15的部分。蝕刻後，犧牲圖案層25S和多晶矽層210的圖案被轉移至下方的介電層18和圖案轉移層L1而形成留下的介電層(未顯示)、留下的含碳層(未顯示)、多晶矽層160和含氮層150。在此示例的步驟中，介電層14係作為一蝕刻停止層。

之後，可藉由包括灰化製程、蝕刻製程等一或多道步驟去除犧牲圖案層25S、多晶矽層210、留下的介電層18和留下的含碳層17。如第6B圖所示，多晶矽層160以及含氮層150構成多晶矽圖案層29。多晶矽圖案層29包括在陣列區A1中的第二陣列圖案29a以及在周邊區A2中的第二周邊圖案29b。此外，第二陣列圖案29a中包括開口291，而第二周邊圖案29b中包括開口292。開口291和開口292係露出介電層14的部分頂面。

至此，本揭露已透過上述兩階段的微影製程定義出周邊區A2中的最終周邊圖案(即第二周邊圖案29b)，並在定義出周邊區A2中的最終周邊圖案29b的同時，定義出陣列區A1中沿著一特定方向延伸的圖案(第二陣列圖案29a)。接著，請參照第7A、7B、8-13圖說明，本揭露接著以一自對準雙重圖案(self-aligned double patterning；SADP)製程定義出陣列區A1中沿著另一方向延伸的圖案(例如第13圖之第三陣列圖案43a’)。

參照第7A、7B圖，於多晶矽圖案層29的上方形成第二材料疊層ML-2。第二材料疊層ML-2包含多種材料，例如可包含依序形成於多晶矽圖案層29上方的含碳層31、氮化層32、氧化矽層33以及圖案轉移層L3。第二材料疊層ML-2所包含的多種材料層的形成方法例如可包括PVD、CVD、ALD、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。含碳層31完全覆蓋第二陣列圖案29a和第二周邊圖案29b，且填滿開口291和開口292。含碳層31例如包括類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層。在此示例中，含碳層31是一旋塗式碳層。氮化層32例如是與介電層14包含不同材料。在此示例中，氮化層32例如可包括富氮之氮氧化矽(N-rich SiON)。氧化矽層33例如可包括四乙基矽氧烷(Tetraethyl orthosilicate，TEOS) 層。

在一實施例中，圖案轉移層L3包含依序形成於氧化矽層33上方的多晶矽層34、含碳層35、以及抗反射層36。含碳層35例如包括碳化物，例如類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層。在此示例中，含碳層35是一旋塗式碳層。抗反射層36的材料例如包括有機聚合物、碳或氮氧化矽等。此處，圖案轉移層L3是以包括多晶矽層34、含碳層35、以及抗反射層36進行說明，但本揭露不限於此，在其他實施例中，圖案轉移層L3也可以是其他合適用於圖案轉移的材料層之組合。

請再參照第7A、7B圖，在第二材料疊層ML-2上形成圖案化遮罩層37(例如一圖案化光阻層)，其中圖案化遮罩層37係暴露出第二材料疊層ML-2的部分頂面。圖案化遮罩層37係包含遮罩圖案37a以及遮罩圖案37b，分別形成於陣列區A1與周邊區A2的抗反射層36之上，且暴露出抗反射層36的部分頂面。此外，遮罩圖案37a中包括開口371，而遮罩圖案37b中包括開口372。

如第7A、7B圖所示，遮罩圖案37a包含在方向D1上相距，且沿著方向Dc延伸的線型圖案。方向Dc例如與方向D1具有大於0度且小於90度的夾角，但本揭露不限於此，在其他實施例中，遮罩圖案37a也可以包括在方向D2上相距，且大致沿著方向D1延伸的線型圖案。

接著，請參照第8圖，以圖案化遮罩層37為蝕刻遮罩，去除未被圖案化遮罩層37覆蓋的圖案轉移層L3。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除被開口371和開口372處所暴露出來的抗反射層36以及下方對應的含碳層35與多晶矽層34的部分。蝕刻後，圖案化遮罩層37的圖案被轉移至下方的圖案轉移層L3而形成留下的抗反射層36(未顯示)、含碳層350與多晶矽層340。在此示例步驟中，氧化矽層33作為一蝕刻停止層。

之後，可藉由包括灰化製程、蝕刻製程等去除圖案化遮罩層37以及留下的抗反射層36。如第8圖所示，含碳層350與多晶矽層340構成核心圖案層38。核心圖案層38包括在陣列區A1中的第一核心圖案38a以及在周邊區A2中的第二核心圖案38b。

接著，如第9圖所示，在氧化矽層33和核心圖案層38的上方沉積間隙壁材料層41。間隙壁材料層41順應性的覆蓋核心圖案層38。例如，間隙壁材料層41覆蓋第一核心圖案38a和第二核心圖案38b的頂面和側壁，以及覆蓋露出來的氧化矽層330的部分。間隙壁材料層41例如可包含氧化物，且其形成方法可包括PVD、CVD、ALD、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。間隙壁材料層41可以與氧化矽層33包含相同或不同材料。在此示例中，間隙壁材料層41係為一四乙基矽氧烷(TEOS)層。

之後，如第10圖所示，在間隙壁材料層41的上方形成平坦化層42。平坦化層42完全覆蓋間隙壁材料層41，並填滿間隙壁材料層41之間的空隙。平坦化層42例如包括有機介電層，例如可以是類金剛石碳、非晶形碳膜、高選擇透明含碳層、或其他合適的材料，且其形成方法可包括PVD、CVD、ALD、旋轉塗佈、其他合適的製程或前述之組合。在此示例中，平坦化層42是一旋塗式碳層。

接著，如第11圖所示，去除部分的平坦化層42和部分的間隙壁材料層41直到暴露出核心圖案層38的頂面。去除部分的平坦化層42和部分的間隙壁材料層41的方法例如可包括回蝕製程或化學機械研磨製程。在此去除步驟後，留下的平坦化層42R係填充於留下的間隙壁材料層41之間，且平坦化層42R的頂面係與間隙壁材料層41的頂面大致上齊平。

之後，請參照第12圖，以平坦化層42R及核心圖案層38為遮罩，去除未被平坦化層42R及核心圖案層38覆蓋的間隙壁材料層41及氧化矽層33，而形成圖案化堆疊層43。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除未被平坦化層42R及核心圖案層38覆蓋的間隙壁材料層41及氧化矽層33，直到暴露出氮化層32為止。在此示例步驟中，氮化層32可作為一蝕刻停止層。

如第12圖所示，蝕刻後所形成的圖案化堆疊層43係包括交替排列的兩種三層材料堆疊。其中，第一種三層材料堆疊由上而下係包含含碳層350、多晶矽層340和氧化矽層330；另一種三層材料堆疊係包含由上而下係包含平坦化層420、間隙壁材料層410和氧化矽層330。再者，若以形成的區域做區分，圖案化堆疊層43包括在陣列區A1中的多個第一堆疊43a以及在周邊區A2中的多個第二堆疊43b。

請參照第13圖，之後，去除含碳層350及平坦化層420，以形成圖案化材料堆疊層43’。圖案化材料堆疊層43’包括在陣列區A1中的第一材料堆疊43a’以及在周邊區A2中的第二材料堆疊43b’。此示例中，第一材料堆疊43a’可作為第三陣列圖案。在此示例中，第三陣列圖案43a’包含在方向D1上相距，且沿著方向Dc(如第7A圖所示)延伸的線型圖案。在其他實施例中，遮罩圖案37a也可以包括在方向D2上相距，且大致沿著方向D1延伸的線型圖案。

至此，本揭露通過使用上述SADP製程在陣列區A1中定義出沿另一方向延伸的圖案(即第三陣列圖案43a’)。之後，請參照第13-16圖及相關製程說明，本揭露接著通過一蝕刻製程，以第三陣列圖案43a’為蝕刻遮罩對下方材料層進行蝕刻，以將下方的第二陣列圖案29a轉化成一最終陣列圖案(例如第16圖所示之最終陣列圖案290a)。

再參照第13圖，在周邊區A2的第二材料堆疊43b’及氮化層32上形成圖案化遮罩層46(例如圖案化光阻層)。圖案化遮罩層46覆蓋第二材料堆疊43b’並填入第二材料堆疊43b’間的開口，而暴露出陣列區A1的第三陣列圖案43a’。在一實施例中，圖案化遮罩層46亦可進一步覆蓋住陣列區A1中鄰近周邊區A2的一部分(如第13圖所示)。然而，本揭露不限於此，可視實際應用時後續對應陣列區A1與周邊區A2交界處欲形成的目標圖案，而決定圖案化遮罩層46是否覆蓋鄰近前述交界處的一部分陣列區A1。

接著，請參照第14圖，以圖案化遮罩層46以及第三陣列圖案43a’為遮罩，去除下方材料層暴露出來的部分，例如蝕刻去除氮化層32暴露出來的部分，直到露出含碳層31，留下的氮化層32形成氮化層320。接著，可藉由包括灰化製程、蝕刻製程等一或多道步驟去除圖案化遮罩層46以及圖案化材料堆疊層43’。在此示例中，係於去除圖案化遮罩層46後，去除圖案化材料堆疊層43’而留下氮化層320。如第14圖所示，氮化層320包括在陣列區A1中的第一氮化圖案32a以及在周邊區A2中的第二氮化圖案32b。

接著，如第15圖所示，以氮化層320為遮罩，去除未被氮化層320覆蓋的含碳層31以及多晶矽圖案層29，而形成含碳層310以及多晶矽圖案層290。在一實施例中，例如是以乾式蝕刻製程，去除未被第一氮化圖案32a覆蓋的含碳層31以及下方對應的第二陣列圖案29a的部分，而形成氮化層320、含碳層310以及最終陣列圖案290a。在此示例的步驟中，介電層14可作為一蝕刻停止層。

第16A圖第16B圖。之後，參照第16A和16B圖，可藉由包括灰化製程、蝕刻製程等一或多道步驟去除氮化層320以及含碳層310，而暴露出多晶矽圖案層290。在一實施例中，此去除步驟中也可能移除一部分的介電層14。如第16A、16B圖所示，多晶矽圖案層290包括最終陣列圖案290a及第二周邊圖案(最終周邊圖案)29b。特別說明的是，至此，本揭露在經歷第1至3圖與第4至6圖所示例的兩階段微影蝕刻步驟，以及第7至15圖所示例的SADP步驟後，即可定義出高密度的目標陣列圖案。由於本揭露僅需使用一次的SADP步驟，因此僅需使用一次高階的浸潤式微影(immersion lithography)技術，故可大幅度的降低製造成本。

接著，請參照第17圖，可利用蝕刻製程，將多晶矽圖案層290的圖案轉移至目標材料層12中。例如，在此示例中，係以多晶矽圖案層290為遮罩，對下方的材料層例如介電層14、碳化物層13、目標材料層12以及蓋層11進行蝕刻。蝕刻後，多晶矽圖案層290的最終陣列圖案290a以及第二周邊圖案29b被轉移至目標材料層12，而分別在目標材料層12中形成目標陣列圖案120a及目標周邊圖案120b。在一DRAM裝置的應用例中，目標陣列圖案120a可與電容接觸墊(capacitor contact pad)的圖案相應。

根據本揭露一實施例提出的半導體結構的製造方法，係先以第1至3圖與第4至6圖所示例的兩階段的微影蝕刻製程同時定義出周邊區A2的最終周邊圖案以及陣列區A1沿著一第一方向上的線性圖案。接著，再藉第7至15圖所示例的SADP製程，定義出陣列區A1沿一第二方向的線性圖案後，再以第二方向的線性圖案為蝕刻遮罩對陣列區A1沿第一方向的線性圖案進行蝕刻，以製得陣列區A1的最終陣列圖案。最後再將最終陣列圖案及最終周邊圖案同時轉移至目標材料層，以在目標材料層上形成本揭露的目標陣列圖案及目標周邊圖案。

綜合上述，由於本揭露係在定義周邊區A2的圖案的同時，定義出陣列區A1沿著第一方向上的圖案，相較於陣列圖案和周邊圖案分開製作的傳統製程，本揭露所提出的半導體結構的製造方法可簡化製程步驟並降低成本。此外，由於本揭露僅需使用一次的SADP製程即可製得高密度的陣列圖案，因此僅需使用一次高階的浸潤式微影技術，相較於傳統需使用多次(例如超過四次)複雜且昂貴的SADP製程才能製得同樣密度的陣列圖案而言，可大幅度的降低製造成本。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:基底

11:蓋層

12:目標材料層

12-1:氮化鎢層

12-2:鎢層

120a:目標陣列圖案

120b:目標周邊圖案

13:碳化物層

14,18:介電層

15,150:含氮層

16,160,21,210,34,340:多晶矽層

17,22,220,25,250,31,310,35,350:含碳層

21a:第一陣列圖案

21b:第一周邊圖案

211,212,241,242,271,272,291,292,371,372:開口

23,230,26,260,36:抗反射層

24,27,37,46:圖案化遮罩層

24a,24b,27a,27b,37a,37b:遮罩圖案

25S:犧牲圖案層

25S-a:第一犧牲圖案

25S-b:第二犧牲圖案

29,290:多晶矽圖案層

29a:第二陣列圖案

29b:第二周邊圖案(最終周邊圖案)

290a:最終陣列圖案

32,320:氮化層

32a:第一氮化圖案

32b:第二氮化圖案

33,330:氧化矽層

38:核心圖案層

38a:第一核心圖案

38b:第二核心圖案

41,410:間隙壁材料層

42,420,42R:平坦化層

43:圖案化堆疊層

43a:第一堆疊

43b:第二堆疊

43’:圖案化材料堆疊層

43a’:第一材料堆疊(第三陣列圖案)

43b’:第二材料堆疊

A1:陣列區

A2:周邊區

B-B:線

D1,D2,D3,Dc:方向

ML-1:第一材料疊層

ML-2:第二材料疊層

L1,L2,L3:圖案轉移層

第1A、1B、2-5、6A、6B、7A、7B、8-15、16A、16B、17圖是根據本揭露的一實施例之半導體結構在不同製造階段的示意圖，其中，第1B圖是沿著第1A圖的俯視示意圖中的線B-B所擷取的剖面示意圖； 第6B圖分別是沿著第6A圖的俯視示意圖中的線B-B所擷取的剖面示意圖； 第7B圖分別是沿著第7A圖的俯視示意圖中的線B-B所擷取的剖面示意圖； 第16B圖分別是沿著第16A圖的俯視示意圖中的線B-B所擷取的剖面示意圖。

10:基底

A1:陣列區

A2:周邊區

L1:圖案轉移層

11:蓋層

12:目標材料層

12-1:氮化鎢層

12-2:鎢層

13:碳化物層

14,18:介電層

15:含氮層

16,210:多晶矽層

21a:第一陣列圖案

21b:第一周邊圖案

17,250:含碳層

260:抗反射層

25S:犧牲圖案層

25S-a:第一犧牲圖案

25S-b:第二犧牲圖案

D1,D2,D3:方向

Claims (14)

1. 一種半導體結構的製造方法，包括：在一基底的上方形成第一材料疊層，該基底包括一陣列區及一周邊區，其中該第一材料疊層覆蓋該陣列區與該周邊區，且該第一材料疊層包含第一圖案轉移層及第二圖案轉移層；形成一第一圖案化遮罩層於該陣列區與該周邊區的該第一材料疊層上，該第一圖案化遮罩層係暴露出該第一材料疊層的部分頂面；以該第一圖案化遮罩層為遮罩去除一部分的該第一材料疊層，以將該第一圖案化遮罩層的圖案轉移至該第二圖案轉移層，而在該陣列區及該周邊區中分別形成一第一陣列圖案及一第一周邊圖案；在該第一陣列圖案及該第一周邊圖案的上方提供一第二圖案化遮罩層對應於該陣列區與該周邊區，其中該第二圖案化遮罩層於該陣列區的圖案係與該第一圖案化遮罩層於該陣列區的圖案錯開；以該第二圖案化遮罩層為遮罩，以將該第二圖案化遮罩層的圖案向下轉移，而於該陣列區與該周邊區中分別形成一第一犧牲圖案及一第二犧牲圖案；以及將該第一陣列圖案與該第一犧牲圖案進行圖案轉移，以在該陣列區形成一第二陣列圖案，同時將該第一周邊圖案與該第二犧牲圖案進行圖案轉移，以在該周邊區中形成一第二周邊圖案。
2. 如請求項1所述之半導體結構的製造方法，其中該基底與該第一圖案轉移層之間具有一第一介電層，且該第二陣列圖案與該第二周邊圖案係形成於該第一介電層上。
3. 如請求項2所述之半導體結構的製造方法，其中該第二圖案轉移層與該第一圖案轉移層之間具有一第二介電層，其中該第一陣列圖案、該第一周邊圖案、該第一犧牲圖案及該第二犧牲圖案係形成於該第二介電層上。
4. 如請求項1所述之半導體結構的製造方法，其中在形成該第一陣列圖案及該第一周邊圖案後，更包括：沉積一含碳層於該第一陣列圖案及該第一周邊圖案上，以完全的覆蓋該第一陣列圖案及該第一周邊圖案；以及形成一抗反射層於該含碳層上，其中該第二圖案化遮罩層係形成於該抗反射層上；其中，以該第二圖案化遮罩層為遮罩時，係將該第二圖案化遮罩層的圖案轉移至該抗反射層與該含碳層中，而形成該第一犧牲圖案及該第二犧牲圖案。
5. 如請求項1所述之半導體結構的製造方法，更包括：形成一第二材料疊層於該第二陣列圖案與該第二周邊圖案之上；形成一第三圖案化遮罩層於該陣列區與該周邊區的該第二材料疊層上；以及根據該第三圖案化遮罩層的圖案進行一自對準雙重圖案製程，以形成一圖案化材料堆疊層，其中該圖案化材料堆疊層包含一第三陣列圖案形成於該陣列區中。
6. 如請求項5所述之半導體結構的製造方法，其中形成該第二材料疊層的步驟更包括：沉積一含碳層於該第二陣列圖案及該第二周邊圖案上；沉積一氮化層於該含碳層上；沉積一氧化矽層於該氮化層上；以及形成一第三圖案轉移層於該氧化矽層上；其中，該第三圖案化遮罩層係形成於該第三圖案轉移層上。
7. 如請求項6所述之半導體結構的製造方法，其中該自對準雙重圖案製程係包括：將該第三圖案化遮罩層的圖案轉移至該第三圖案轉移層，而形成一核心圖案層，其中該核心圖案層包括在該陣列區及該周邊區中所形成的第一核心圖案及第二核心圖案；在該氧化矽層和該核心圖案層的上方沉積一間隙壁材料層，且該間隙壁材料層順應性的覆蓋該核心圖案層；形成一平坦化層完全覆蓋該間隙壁材料層；去除部分的該平坦化層和部分的該間隙壁材料層直到暴露出該核心圖案層的頂面，留下的該平坦化層係填充於留下的該間隙壁材料層之間；去除該間隙壁材料層的留下部分，以暴露出該氧化矽層；以該平坦化層的留下部分以及該核心圖案層為遮罩，去除未被該平坦化層的留下部分以及該核心圖案層覆蓋的該間隙壁材料層及該氧化矽層，直到暴露出該氮化層；以及去除該含碳層和留下的該平坦化層，以形成該圖案化材料堆疊層。
8. 如請求項5所述之半導體結構的製造方法，其中該第三圖案化遮罩層在該陣列區的圖案的延伸方向係與第一方向呈小於90度的夾角，或者該第三圖案化遮罩層的圖案係沿著該第一方向上延伸。
9. 如請求項5所述之半導體結構的製造方法，更包括：形成一第四圖案化遮罩層以覆蓋該周邊區以及暴露出該陣列區的該第三陣列圖案；以及以該第四圖案化遮罩層以及該第三陣列圖案為遮罩，去除下方一材料層暴露出來的部分及對應的該第二陣列圖案的部分，以將該第二陣列圖案轉換為一最終陣列圖案。
10. 如請求項9所述之半導體結構的製造方法，其中該基底與該第一材料疊層之間具有一目標材料層覆蓋該陣列區與該周邊區。
11. 如請求項10所述之半導體結構的製造方法，更包括：將該陣列區的該最終陣列圖案以及該周邊區的該第二周邊圖案同時轉移至該目標材料層，以在該陣列區及該周邊區中分別形成一目標陣列圖案及一目標周邊圖案。
12. 如請求項11所述之半導體結構的製造方法，其中該目標陣列圖案係為一動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)裝置的該陣列區中的電容接觸墊(capacitive contact pads)。
13. 如請求項10所述之半導體結構的製造方法，其中該基底與該第一材料疊層之間更包括： 一含碳層形成於該目標材料層上，且該含碳層覆蓋該陣列區與該周邊區；其中該第三陣列圖案位於該含碳層的上方，該第二陣列圖案與該第二周邊圖案位於該含碳層中。
14. 如請求項13所述之半導體結構的製造方法，更包括：一第一介電層形成於該目標材料層上，其中該第一介電層位於該含碳層上；其中，在將該第二陣列圖案轉換為該目標陣列圖案的步驟後，該陣列區的該最終陣列圖案以及該周邊區的該第二周邊圖案係形成於該第一介電層上。

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