圖案化的方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關于一種圖案化的方法。首先,在基底上形成材料層。然后,在材料層上形成灰化層。接著,在灰化層上形成圖案化轉(zhuǎn)移層。之后,以圖案化轉(zhuǎn)移層的補償層為掩模,來圖案化灰化層,以形成圖案化灰化層。繼之,以圖案化灰化層為掩模,來圖案化材料層。藉由本發(fā)明可以在維持元件密度的情況下制作較寬的字線,避免短溝道效應,提升元件的效能。另外,此方法可應用到制作較小的接觸窗或介層窗,在不需更動現(xiàn)行設備及光刻膠的情況下,提高圖案密度高達兩倍。此外,本發(fā)明提供的圖案化的方法可以制作自對準的雙鑲嵌開口,其制造工藝裕度大且可以輕易達到雙鑲嵌開口的疊對規(guī)格。
【專利說明】圖案化的方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00910150240.9的名稱為“圖案化的方法”的發(fā)明專利申請的分案申請,原申請的申請日是2009年06月23日。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種半導體制造工藝方法,特別是涉及一種圖案化的方法。
【背景技術】
[0003]隨著記憶體元件的集成度的日益提升,記憶體元件的尺寸亦隨之縮小。因此,溝道區(qū)的長度也逐漸縮短,以增加元件的操作速度。然而,當溝道區(qū)的長度縮短至一定程度之后,貝1J會產(chǎn)生短溝道效應(short channel effects),進而導致元件的效能降低。
[0004]在非揮發(fā)性記憶體元件中,由于溝道區(qū)位于字線的下方,為了增加溝道區(qū)的長度,現(xiàn)有習知的一種做法是利用維持間距(Pitch)不變,但增加字線之線寬(或減少字線間之間距)的方式,以在維持元件密度的情況下避免短溝道效應。然而,字線之線寬受到微影制造工藝之曝光極限尺寸的限制。舉例來說,形成字線的方法是先在基底上形成導體層,然后,在導體層上形成圖案化光刻膠層。圖案化光刻膠層具有開口,且覆蓋欲形成字線的部分導體層。當欲形成的字線太寬時,圖案化光刻膠層的開口變小,因此會有光刻膠殘留(scum)于開口的現(xiàn)象。如此一來,制造工藝裕度(process window)非常有限。有鑒于此,如何制作較寬的字線,且同時避免因制造工藝裕度狹窄而造成的光刻膠殘留的現(xiàn)象,已成為目前業(yè)界相當重視的課題之一。
[0005]由此可見,上述現(xiàn)有的圖案化的方法在方法與使用上,顯然仍存在有不便與缺陷,而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題,相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道,但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成,而一般方法又沒有適切的方法能夠解決上述問題,此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的圖案化的方法,實屬當前重要研發(fā)課題之一,亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于,克服現(xiàn)有的圖案化的方法存在的缺陷,而提供一種新的圖案化的方法,所要解決的技術問題是使其制造工藝裕度較寬,可以在維持元件密度的情況下,用現(xiàn)有的機臺制造較寬的線寬或較小的開口,非常適于實用。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種圖案化的方法,其包括以下步驟:在一基底上形成一材料層;在該材料層上形成一第一灰化層;在該第一灰化層上形成一圖案化第一轉(zhuǎn)移層;以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層,以形成一圖案化第一灰化層;以及以該圖案化第一灰化層為掩模,來圖案化該材料層。
[0008]本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0009]前述的圖案化的方法,其中該第一灰化層的材料包括非晶碳。
[0010]前述的圖案化的方法,其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括:形成一掩模層以覆蓋該圖案化第一轉(zhuǎn)移層;移除部分該掩模層以曝露該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的上表面;移除該圖案化第一轉(zhuǎn)移層以形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層;以及以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層。
[0011]前述的圖案化的方法,其中形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的步驟包括:在該第一灰化層上依序形成一第一轉(zhuǎn)移層、一第二灰化層、一頂蓋層及一圖案化光刻膠層;對該圖案化光刻膠層進行一第一削減制造工藝,以形成一經(jīng)削減的該圖案化光刻膠層;以該經(jīng)削減的該圖案化光刻膠層為掩模,依序來圖案化該頂蓋層及該第二灰化層,以形成一圖案化頂蓋層及一圖案化第二灰化層;形成一掩模層以覆蓋該圖案化頂蓋層及該圖案化第二灰化層;移除該圖案化頂蓋層及部分該掩模層;移除該圖案化第二灰化層以形成一圖案化掩模層;以及以該圖案化掩模層為掩模,來圖案化該第一轉(zhuǎn)移層。
[0012]前述的圖案化的方法,其中形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的步驟包括:在該第一灰化層上依序形成一第一轉(zhuǎn)移層及一圖案化光刻膠層;沉積一聚合物在該圖案化光刻膠層的側(cè)壁;以及以該圖案化光刻膠層及該聚合物為掩模,來圖案化該第一轉(zhuǎn)移層;以及移除該圖案化光刻膠層及該聚合物。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種圖案化的方法,其包括以下步驟:在一基底上依序形成一材料層、一第一灰化層及一圖案化第一轉(zhuǎn)移層;以及依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層。
[0014]本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0015]前述的圖案化的方法,其中該第一灰化層的材料包括非晶碳。
[0016]前述的圖案化的方法,其中依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的圖案或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括:以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層,以形成一圖案化第一灰化層;以及以該圖案化第一灰化層為掩模,來圖案化該材料層。
[0017]前述的圖案化的方法,其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括:形成一掩模層以覆蓋該圖案化第一轉(zhuǎn)移層;移除部分該掩模層以曝露該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的上表面;移除該圖案化第一轉(zhuǎn)移層以形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層;以及以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層。
[0018]前述的圖案化的方法,該第一灰化層包括一底灰化層及一頂灰化層,且該圖案化第一轉(zhuǎn)移層在該頂灰化層上,該方法更包括形成一圖案化第二轉(zhuǎn)移層在該底灰化層及該頂灰化層之間,其中該圖案化第二轉(zhuǎn)移層的關鍵尺寸大于該圖案化第一轉(zhuǎn)移層之關鍵尺寸;以及其中依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的圖案或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括:以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層及該圖案化第二轉(zhuǎn)移層為掩模,移除部分該底灰化層及部分該頂灰化層,以形成一圖案化灰化結(jié)構(gòu);及以該圖案化灰化結(jié)構(gòu)為掩模,移除部分該材料層,以于該材料層中形成一雙鑲嵌開口。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上可知,為達到上述目的,本發(fā)明提供了一種圖案化的方法。首先,在基底上形成材料層。然后,在材料層上形成灰化層。接著,在灰化層上形成圖案化轉(zhuǎn)移層。之后,以圖案化轉(zhuǎn)移層的補償層為掩模,來圖案化灰化層,以形成圖案化灰化層。繼之,以圖案化灰化層為掩模,來圖案化材料層。在形成圖案化轉(zhuǎn)移層的步驟中,可以進行至少一次的削減制造工藝或至少一次的聚合物沉積制造工藝以減少開口寬度。
[0020]借由上述技術方案,本發(fā)明圖案化的方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明提供的圖案化的方法可以在維持元件密度的情況下制作較寬的字線,避免短溝道效應,提升元件的效能。另外,此方法可應用到制作較小的接觸窗或介層窗,在不需更動現(xiàn)行設備及光刻膠的情況下,提高圖案密度高達兩倍。此外,本發(fā)明提供的圖案化的方法可以制作自對準的雙鑲嵌開口,其制造工藝裕度大且可以輕易達到雙鑲嵌開口的疊對規(guī)格。
[0021]綜上所述,本發(fā)明在技術上有顯著的進步,具有明顯的積極效果,誠為一新穎、進步、實用的新設計。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段,而可依照說明書的內(nèi)容予以實施,并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂,以下特舉較佳實施例,并配合附圖,詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1A到圖1I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0024]圖2A到圖21是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0025]圖3A到圖3E是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0026]圖4A到圖4F是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0027]圖5A到圖51是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0028]100、200、300、400:基底
[0029]101、201、404、408:介電層
[0030]102,202,302,410:材料層
[0031]102a、202a、302a:圖案化材料層
[0032]103、105、111、211、213、215、217、303、307、311:開口
[0033]104,203,207,304,412,420:灰化層
[0034]104a、203a、207a、217a、304a:圖案化灰化層
[0035]106、205、306、414、422:轉(zhuǎn)移層
[0036]116a、116a、205a、306a、414a、422a:圖案化轉(zhuǎn)移層
[0037]106a、106a’、206a、206a’:圖案化圖案轉(zhuǎn)移層
[0038]108、208、310、316、418、426:圖案化光刻膠層
[0039]118,218:經(jīng)削減的圖案化光刻膠層
[0040]110、210、305:掩模層
[0041]120:補償層209:頂蓋層
[0042]220、305a:圖案化掩模層209a、219a:圖案化頂蓋層
[0043]315、317:圖案306a’:圖案化中間層
[0044]308、314、416、424:底抗反射涂布層
[0045]312、318:聚合物402、406:阻擋層
[0046]415、423:開口圖案421:灰化結(jié)構(gòu)
[0047]428、430:開口432:雙鑲嵌開口
[0048]W1、W2、W3、W4、W5:寬度
【具體實施方式】
[0049]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效,以下結(jié)合附圖及較佳實施例,對依據(jù)本發(fā)明提出的圖案化的方法其【具體實施方式】、方法、步驟、特征及其功效,詳細說明如后。
[0050]第一實施例
[0051]圖1A到圖1I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0052]首先,請參閱圖1A所示,在基底100上依序形成材料層102、灰化層(ashablelayer) 104、轉(zhuǎn)移層106及圖案化光刻膠層108?;?00例如是硅基底。材料層102的材料例如是導體材料,如金屬、多晶娃(polysilicon)、多晶娃化金屬(polycide)或金屬娃化物(metal silicide)。在此實施例中,材料層102的材料例如是多晶硅,其厚度例如是約800埃?;一瘜?04為非感光層(non-photosensitive layer),其材料例如是非晶碳(amorphous carbon, a-C),且其厚度例如是約1500埃。轉(zhuǎn)移層106的材料例如是氧化娃或氮氧化硅。在此實施例中,轉(zhuǎn)移層106的材料例如是氧化硅,其厚度例如是約500埃。另夕卜,材料層102、灰化層104及轉(zhuǎn)移層106的形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝(即制程,以下均稱為制造工藝)。圖案化光刻膠層108的線寬為Wl,Wl例如是等于曝光極限尺寸(exposure limit dimens1n)。此外,可選擇性地在材料層102形成之前,先在基底100上形成介電層101。介電層101例如是氧化硅層或是氧化硅/氮化硅/氧化硅(0N0)層,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。
[0053]接著,請參閱圖1B所示,對圖案化光刻膠層108進行第一削減制造工藝(trimmingprocess),以形成經(jīng)削減的圖案化光刻膠層118。第一削減制造工藝例如是蝕刻制造工藝,所使用的反應氣體包括O2&CF4。然后,以經(jīng)削減的圖案化光刻膠層118為掩模,來圖案化轉(zhuǎn)移層106,以形成圖案化轉(zhuǎn)移層106a。圖案化轉(zhuǎn)移層106a的線寬為W2。在此步驟中,Wl削減為W2,因為Wl等于曝光極限尺寸,因此W2會小于曝光極限尺寸,其中,W2約為Wl的90%或更小。圖案化此轉(zhuǎn)移層106的方法例如是進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括 CF4、CHF3 及 Ar。
[0054]繼之,請參閱圖1C所示,對圖案化轉(zhuǎn)移層106a進行第二削減制造工藝,以形成圖案化轉(zhuǎn)移層116a。圖案化轉(zhuǎn)移層116a的線寬為W3。在此步驟中,W2削減為W3,W3同樣小于曝光極限尺寸。圖1B與圖1C的步驟可以在同一反應室(chamber)中完成。之后,移除經(jīng)削減的圖案化光刻膠層118。特別要說明的是,不管第一削減制造工藝或第二削減制造工藝都可以是選擇性的。也就是說,可以僅藉由第一削減制造工藝或第二削減制造工藝來形成圖案化轉(zhuǎn)移層116a。
[0055]如圖1A至圖1C所示,在基底100上依序形成材料層102及灰化層104。然后,在灰化層104上形成圖案化轉(zhuǎn)移層116a。
[0056]接著,請參閱圖1D所示,形成掩模層110以覆蓋圖案化轉(zhuǎn)移層116a。掩模層110的材料例如是含硅材料如多晶硅,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。然后,請參閱圖1E所示,移除部分掩模層110以曝露出圖案化轉(zhuǎn)移層116a的上表面。剩余的掩模層110形成圖案化轉(zhuǎn)移層116a的補償層(complementary layer) 120。換句話說,補償層120是圖案化轉(zhuǎn)移層116a的反向影像(reverse image)。移除部分掩模層110的方法包括進行化學機械研磨制造工藝。由于掩模層110(如多晶硅層)對圖案化轉(zhuǎn)移層116a(如氧化硅層)的研磨選擇比夠高,例如是介于約100:1到200:1之間,所以此化學機械研磨制造工藝可以準確地停在圖案化轉(zhuǎn)移層116a的上表面。
[0057]之后,請參閱圖1F所示,移除圖案化轉(zhuǎn)移層116a,以在補償層120中形成開口111,且開口 111的寬度為W3。移除圖案化轉(zhuǎn)移層116a的方法包括進行等離子體(干電漿)蝕刻制造工藝。
[0058]繼之,請參閱圖1G所示,以補償層120為掩模,來圖案化灰化層104,以形成圖案化灰化層104a。圖案化灰化層104a具有開口 105,且開口 105的寬度為W3。圖案化此灰化層104的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括Ar及O2。由于灰化層104 (如非晶碳層)對補償層120 (如多晶硅層)的蝕刻選擇比夠高,例如是介于約15:1到35:1之間,所以補償層120的厚度不用太厚,就可以輕易地完成灰化層104的圖案化過程。
[0059]如圖1D至IG所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層116a的補償層120為掩模,來圖案化灰化層104,以形成圖案化灰化層104a。
[0060]接著,請參閱圖1H所示,以圖案化灰化層104a為掩模,來圖案化材料層102,以形成圖案化材料層102a。圖案化材料層102a具有開口 103,且開口 103的寬度為W3。圖案化此材料層102的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括HBrXF4及02。材料層102(如多晶硅層)對圖案化灰化層104a(如非晶碳層)的蝕刻選擇比例如是約大于5,舉例來說,介于約5:1到9:1之間。在此實施例中,因為補償層120和材料層102的材料相同,例如均為多晶硅,因此在圖案化此材料層102的過程中,補償層120也會同時被移除,甚至部分的圖案化灰化層104a也會被移除而形成圓角(rounding corner)的現(xiàn)象。此外,圖1G至圖1H中每一步驟均可視為自對準制造工藝(self-aligned process),因此補償層120中開口 111的寬度與圖案化材料層102a中開口 103的寬度相等。也就是說,開口 103的寬度為W3。
[0061]然后,請參閱圖1I所示,移除圖案化灰化層104a。移除圖案化灰化層104a的方法包括進行干蝕刻制造工藝,如氧氣等離子體剝除制造工藝。接下來,可以進行濕蝕刻制造工藝以清洗殘留在圖案化材料層102a上的圖案化灰化層104a。
[0062]基于上述,在基底100上依序形成材料層102、灰化層104及圖案化轉(zhuǎn)移層116a。然后,依序轉(zhuǎn)移圖案化轉(zhuǎn)移層116a的補償層120的圖案至灰化層104及材料層102。
[0063]第二實施例
[0064]圖2A到圖21是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0065]首先,請參閱圖2A所示,在基底200上依序形成材料層202、灰化層203、轉(zhuǎn)移層205、另一灰化層207、頂蓋層(cap layer) 209及圖案化光刻膠層208?;?00例如是硅基底。材料層202的材料例如是導體材料。在此實施例中,材料層202的材料例如是多晶硅,其厚度例如是約800埃?;一瘜?03的材料例如是非晶碳,且其厚度例如是約1500埃。轉(zhuǎn)移層205的材料例如是氧化硅或氮氧化硅,且其厚度例如是約500埃。灰化層207的材料例如是非晶碳,且其厚度例如是約500埃。頂蓋層209的材料例如是氧化硅或氮氧化硅,且其厚度例如是約300埃。另外,材料層202、灰化層203、轉(zhuǎn)移層205、灰化層207、頂蓋層209的形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。圖案化光刻膠層208的線寬為W1,W1例如是等于曝光極限尺寸。此外,也可以選擇性地在形成材料層202之前,在基底200上形成介電層201。
[0066]接著,請參閱圖2B所示,對圖案化光刻膠層208進行第一削減制造工藝,以形成經(jīng)削減的圖案化光刻膠層218。然后,以經(jīng)削減的圖案化光刻膠層218為掩模,依序來圖案化頂蓋層209及灰化層207,以形成圖案化頂蓋層209a及圖案化灰化層207a。圖案化頂蓋層209a及圖案化灰化層207a的線寬為W2,且W2小于曝光極限尺寸。圖案化此頂蓋層209及灰化層207的方法包括進行蝕刻制造工藝,對頂蓋層209所使用的反應氣體包括CF4及CHF3,對灰化層207所使用的反應氣體包括Ar及O2。
[0067]之后,請參閱圖2C所示,對圖案化頂蓋層209a及圖案化灰化層207a進行第二削減制造工藝,以形成圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層217a。圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層217a的線寬為W3。此步驟中,W2削減為W3,W3同樣小于曝光極限尺寸。圖2B與圖2C的步驟可以在同一反應室中完成。繼之,移除經(jīng)削減的圖案化光刻膠層218。特別要說明的是,不管第一削減制造工藝或第二削減制造工藝都可以是選擇性的。也就是說,可以僅藉由第一削減制造工藝或第二削減制造工藝來形成圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層 217a。
[0068]接著,請參閱圖2D所示,形成掩模層210以覆蓋圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層217a。掩模層210的材料例如是富娃(silicon rich)材料,且其形成方法包括進行涂布(spin coating)制造工藝。在此實施例中,掩模層210的材料為硅含量為5_30wt%的硅聚合物,其厚度為約1500埃左右。
[0069]然后,請參閱圖2E所示,移除圖案化頂蓋層219a及部分掩模層210以曝露出圖案化灰化層217a及形成圖案化掩模層220。圖案化掩模層220為圖案化灰化層217a的補償層。移除圖案化頂蓋層219a及部分掩模層210的方法包括進行回蝕刻法,其使用的反應氣體包括Ar及CF4。
[0070]之后,請參閱圖2F所示,移除圖案化灰化層217a以在圖案化掩模層220中形成開口 211,且開口 211的寬度為W3。移除圖案化灰化層217a的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括Ar、N2及02。
[0071]繼之,請參閱圖2G所示,以圖案化掩模層220為掩模,來圖案化轉(zhuǎn)移層205,以形成圖案化轉(zhuǎn)移層205a。圖案化轉(zhuǎn)移層205a具有開口 217,且開口 217的寬度為W3。圖案化此轉(zhuǎn)移層205的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CF4及CHF3。
[0072]如圖2A至圖2G所示,在基底200上依序形成材料層202及灰化層203。然后,形成圖案化轉(zhuǎn)移層205a在灰化層203上。
[0073]接著,請參閱圖2H所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層205a為掩模,來圖案化灰化層203,以形成圖案化灰化層203a。圖案化灰化層203a具有開口 215,且開口 215的寬度為W3。圖案化此灰化層203的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括Ar、N2及02。此夕卜,在形成圖案化灰化層203a的步驟中,圖案化掩模層220也會同時被移除。
[0074]然后,請參閱圖21所示,在形成圖案化灰化層203a之后,依照第一實施例的圖1H至圖1I描述的方法,以形成圖案化材料層202a,細節(jié)于此不再贅述。圖案化材料層202a具有開口 213,且開口 213的寬度為W3。
[0075]基于上述,在基底200上依序形成材料層202、灰化層203及圖案化轉(zhuǎn)移層205a。然后,依序轉(zhuǎn)移圖案化轉(zhuǎn)移層205a的圖案至灰化層203及材料層202。
[0076]在上述的實施例中,材料層是用以定義字線,但本發(fā)明并不以此為限。本發(fā)明也可以應用到制作接觸窗(contact plug)、介層窗(via plug)或雙鑲嵌開口(dualdamascene opening)。以下將詳細描述。
[0077]第三實施例
[0078]圖3A到圖3E是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0079]首先,請參閱圖3A所示,在基底300上依序形成材料層302、灰化層304、轉(zhuǎn)移層306及圖案化光刻膠層310?;?00例如是硅基底。材料層302的材料例如是介電材料。在此實施例中,材料層302例如是層間介電(inter-layer dielectric, ILD)氧化層,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。圖案化光刻膠層310的開口 311的寬度為W4,且W4例如是等于曝光極限尺寸。此外,也可以選擇性地在轉(zhuǎn)移層306及圖案化光刻膠層310之間形成底抗反射涂布(bottom ant1-reflect1n coating, BARC)層308,底抗反射涂布層308用作抗反射光吸收層。另外,也可以選擇性地在灰化層304及轉(zhuǎn)移層306之間形成掩模層305。掩模層305的材料例如是娃或氮化娃,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。
[0080]接著,請參閱圖3B所示,以圖案化光刻膠層310為掩模,來圖案化底抗反射涂布層308,且聚合物312沉積在圖案化光刻膠層310的側(cè)壁上。也就是說,圖案化光刻膠層310的開口 311的寬度由于聚合物312的沉積,而由W4縮減到W5。因為W4等于曝光極限尺寸,因此W5會小于曝光極限尺寸。圖案化此底抗反射涂布層308的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CF4及CH2F2。
[0081]然后,請參閱圖3C所示,以圖案化光刻膠層310及聚合物312為掩模,來圖案化轉(zhuǎn)移層306,以形成圖案化轉(zhuǎn)移層306a。圖案化轉(zhuǎn)移層306a具有開口 307,且開口 307的寬度為W5。圖案化此轉(zhuǎn)移層306的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CF4及CH2F2。圖3B與圖3C的步驟可以在同一反應室中完成。之后,移除底抗反射涂布層308、圖案化光刻膠層310及聚合物312。
[0082]繼之,請參閱圖3D所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層306a為掩模,來圖案化掩模層305,以形成圖案化掩模層305a。接下來,請參閱圖3E所示,以圖案化掩模層305a為掩模,來圖案化灰化層304,以形成圖案化灰化層304a。在圖案化此灰化層304的步驟中,圖案化轉(zhuǎn)移層306a也會同時被移除。然后,以圖案化灰化層304a為掩模,來圖案化材料層302,以形成具有開口 303的圖案化材料層302a。在圖案化此材料層302的步驟中,圖案化掩模層305a也會同時被移除。接著,移除圖案化灰化層304a。圖3D與圖3E的步驟可以在同一反應室中完成。此外,圖3D至圖3E中每一步驟均可視為自對準制造工藝,因此圖案化轉(zhuǎn)移層306a中開口 307的寬度與圖案化材料層302a中開口 303的寬度相等。也就是說,開口 303的寬度為W5。
[0083]基于上述,在基底300上依序形成材料層302、灰化層304及圖案化轉(zhuǎn)移層306a。然后,依序轉(zhuǎn)移圖案化轉(zhuǎn)移層306a的圖案至灰化層304及材料層302。
[0084]在第三實施例中,以具有陣列區(qū)域的材料層為例來說明,但并不用以限定本發(fā)明。熟知此技藝者應了解,材料層也可以同時具有陣列區(qū)域及周邊區(qū)域。
[0085]第四實施例
[0086]圖4A到圖4F是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的圖案化方法的剖面示意圖。第四實施例與第三實施例類似,其中的差別在于第四實施例的轉(zhuǎn)移層306被圖案化兩次,因此第四實施例的圖案密度會是第三實施例的圖案密度的兩倍。
[0087]首先,提供如圖3B的結(jié)構(gòu)。接著,請參閱圖4A所示,以圖案化光刻膠層310為掩模,來圖案化底抗反射涂布層308,且聚合物312沉積在圖案化光刻膠層310的側(cè)壁上。然后,以圖案化光刻膠層310及聚合物312為掩模,來圖案化轉(zhuǎn)移層306,以形成圖案化中間層306a’。之后,移除底抗反射涂布層308、圖案化光刻膠層310及聚合物312。繼之,請參閱圖4B所示,在圖案化中間層306a’上依序形成底抗反射涂布層314及圖案化光刻膠層316。圖案化光刻膠層316的圖案317與圖案化中間層306a’的圖案315是交錯配置的。
[0088]然后,請參閱4C所示,以圖案化光刻膠層316為掩模,來圖案化底抗反射涂布層314,且聚合物318沉積在圖案化光刻膠層316的側(cè)壁上。接著,請參閱圖4D所示,以圖案化光刻膠層316及聚合物318為掩模,來圖案化此圖案化中間層306a’,以形成圖案化轉(zhuǎn)移層306a。圖4C與圖4D的步驟可以在同一反應室中完成。之后,移除底抗反射涂布層314、圖案化光刻膠層316及聚合物318。
[0089]繼之,請參閱圖4E所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層306a為掩模,來圖案化掩模層305,以形成圖案化掩模層305a。然后,請參閱4F所示,在形成圖案化掩模層305a之后,依照第三實施例的圖3E描述的方法,以形成圖案化材料層302a,細節(jié)于此不再贅述。
[0090]第五實施例
[0091]圖5A到圖51是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的圖案化方法的剖面示意圖。
[0092]首先,請參閱圖3A所示,在基底400上依序形成(由下而上)包括阻擋層402、介電層404、另一阻擋層406、另一介電層408的材料層410?;?00例如是導體基底,且其材料例如是Cu、AlCu或W。阻擋層402及406的材料例如是氮化硅或氮氧化硅,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。介電層404及408的材料例如是氧化硅,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。接著,在材料層410上依序形成灰化層412、轉(zhuǎn)移層414、底抗反射涂布層416及圖案化光刻膠層418。灰化層412的材料例如是非晶碳,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。轉(zhuǎn)移層414的材料例如是氧化硅或氮氧化硅,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。
[0093]然后,請參閱圖5B所示,以圖案化光刻膠層418為掩模,依序來圖案化底抗反射涂布層416及轉(zhuǎn)移層414,以形成具有開口圖案415的圖案化轉(zhuǎn)移層414a。圖案化此底抗反射涂布層416及轉(zhuǎn)移層414的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CF4及02。之后,移除底抗反射涂布層416及圖案化光刻膠層418。
[0094]繼之,請參閱圖5C所示,在圖案化轉(zhuǎn)移層414a上依序形成灰化層420、轉(zhuǎn)移層422、底抗反射涂布層424及圖案化光刻膠層426。灰化層420的材料例如是非晶碳,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。轉(zhuǎn)移層422的材料例如是氧化硅或氮氧化硅,且其形成方法包括進行化學氣相沉積制造工藝。
[0095]然后,請參閱圖所示,以圖案化光刻膠層426為掩模,依序來圖案化底抗反射涂布層424及轉(zhuǎn)移層422,以形成具有開口圖案423的圖案化轉(zhuǎn)移層422a。圖案化此底抗反射涂布層424及轉(zhuǎn)移層422的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CF4及02。如第三實施例所述,在圖案化此底抗反射涂布層424的步驟中,圖案化光刻膠層426的側(cè)壁可能會沉積聚合物,因此圖案化光刻膠層426的開口寬度可以縮減至小于曝光極限尺寸。因此,圖案化轉(zhuǎn)移層422a的開口圖案423的寬度也會小于曝光極限尺寸。
[0096]如圖5A至圖所示,在材料層410上依序形成(由下而上)包括灰化層412及灰化層420的灰化結(jié)構(gòu)421,其中圖案化轉(zhuǎn)移層414a位于灰化層412及灰化層420之間。然后,在灰化結(jié)構(gòu)421上形成圖案化轉(zhuǎn)移層422a。
[0097]接著,請參閱圖5E所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層422a為掩模,依序移除部分灰化層420及部分灰化層412,以依序轉(zhuǎn)移開口圖案423至灰化層420及灰化層412。依序移除部分灰化層420及部分灰化層412的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括O2及Ar。
[0098]然后,請參閱圖5F所示,以灰化層420為掩模,依序移除部分介電層408及部分阻擋層406,以依序轉(zhuǎn)移開口圖案423至介電層408及阻擋層406。依序移除部分介電層408及部分阻擋層406的方法包括進行蝕刻制造工藝,其中對介電層408所使用的氣體包括C5F8、Ar及02,對阻擋層406所使用的氣體包括CHF3、CH2F2、02及Ar。此外,在依序移除部分介電層408及部分阻擋層406的步驟中,圖案化轉(zhuǎn)移層422a也會同時被移除。
[0099]之后,請參閱圖5G所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層414a為掩模,移除部分灰化層412,以轉(zhuǎn)移開口圖案415至灰化層412。移除部分灰化層412的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括O2及Ar。
[0100]繼之,請參閱圖5H所示,以具有開口圖案415的灰化層412為掩模,移除部分介電層408及部分介電層404,以形成雙鑲嵌開口 432。詳而言之,轉(zhuǎn)移開口圖案415至介電層408,以在介電層408中形成開口 430。轉(zhuǎn)移開口圖案423至介電層404,以在介電層404中形成開口 428。移除部分介電層408及部分介電層404的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括C5F8、Ar及02。此外,在移除部分介電層408及部分介電層404的步驟中,圖案化轉(zhuǎn)移層414a也會同時被移除。
[0101]然后,請參閱圖51所示,移除被雙鑲嵌開口 432曝露出的阻擋層406及阻擋層402。移除被雙鑲嵌開口 432曝露出的阻擋層406及阻擋層402的方法包括進行蝕刻制造工藝,其使用的反應氣體包括CHF3、CH2F2、02及Ar。接著,藉由進行例如是氧氣等離子體灰化制造工藝來移除灰化層412。特別要注意的是,圖至圖51中每一步驟均可視為自對準制造工藝,且可在同一反應室中完成,因此制造方法非常簡單且快速。
[0102]如圖5E至圖51所示,以圖案化轉(zhuǎn)移層414a及圖案化轉(zhuǎn)移層422a為掩模,來圖案化灰化結(jié)構(gòu)421。然后,以圖案化灰化結(jié)構(gòu)為掩模,來圖案化材料層410,以在材料層410中形成雙鑲嵌開口 432。雙鑲嵌開口 432包括開口 428及開口 430。開口 428位于阻擋層402及介電層404中,且開口 430位于阻擋層406及介電層408中。開口 428位在開口 430的正下方,且開口 428的寬度小于開口 430的寬度。
[0103]在此實施例中,雙鑲嵌開口 432的尺寸由開口圖案415及423的寬度決定。因此,在形成雙鑲嵌開口 432之前,可以先進行開口圖案415及開口圖案423之間的疊對(overlay)量測。當疊對量測的結(jié)果超出所需規(guī)格,可經(jīng)由幾個步驟重制(rework)并進行再圖案化以形成灰化結(jié)構(gòu)421、圖案化轉(zhuǎn)移層414a及圖案化轉(zhuǎn)移層422a。
[0104]綜上所述,當本發(fā)明應用在制作非揮發(fā)性記憶體的字線時,在間距(pitch)維持不變的情況下,由于本發(fā)明的圖案化的方法可以縮小元件開口,因此可以制作出具有較大線寬的字線。如此一來,可以在維持元件密度的情況下避免短溝道效應,提升元件的效能。
[0105]此外,本發(fā)明的圖案化的方法也可以應用在制作較小的接觸窗或介層窗,可以在不需更動現(xiàn)行設備及光刻膠的情形下,提高圖案密度高達兩倍。因此,可以大量節(jié)省成本,大幅提升競爭力。
[0106]另外,本發(fā)明的圖案化的方法在制作雙鑲嵌開口時,可以允許較大的制造工藝裕度。在形成雙鑲嵌開口之前,可以先行確認雙鑲嵌開口的疊對量測,因此可以避免錯誤疊對(misalignment)發(fā)生。
[0107]以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術人員,在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi),當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種圖案化的方法,其特征在于其包括以下步驟: 在一基底上形成一材料層; 在該材料層上形成一第一灰化層; 在該第一灰化層上形成一圖案化第一轉(zhuǎn)移層; 以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層,以形成一圖案化第一灰化層;以及 以該圖案化第一灰化層為掩模,來圖案化該材料層。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖案化的方法,其特征在于其中該第一灰化層的材料包括非晶碳。
3.根據(jù)權利要求1所述的圖案化的方法,其特征在于其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括: 形成一掩模層以覆蓋該圖案化第一轉(zhuǎn)移層; 移除部分該掩模層以曝露該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的上表面; 移除該圖案化第一轉(zhuǎn)移層以形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層;以及 以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層。
4.根據(jù)權利要求1所述的圖案化的方法,其特征在于其中形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的步驟包括: 在該第一灰化層上依序形成一第一轉(zhuǎn)移層、一第二灰化層、一頂蓋層及一圖案化光刻膠層; 對該圖案化光刻膠層進行一第一削減制造工藝,以形成一經(jīng)削減的該圖案化光刻膠層; 以該經(jīng)削減的該圖案化光刻膠層為掩模,依序來圖案化該頂蓋層及該第二灰化層,以形成一圖案化頂蓋層及一圖案化第二灰化層; 形成一掩模層以覆蓋該圖案化頂蓋層及該圖案化第二灰化層; 移除該圖案化頂蓋層及部分該掩模層; 移除該圖案化第二灰化層以形成一圖案化掩模層;以及 以該圖案化掩模層為掩模,來圖案化該第一轉(zhuǎn)移層。
5.根據(jù)權利要求1所述的圖案化的方法,其特征在于其中形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的步驟包括: 在該第一灰化層上依序形成一第一轉(zhuǎn)移層及一圖案化光刻膠層; 沉積一聚合物在該圖案化光刻膠層的側(cè)壁;以及 以該圖案化光刻膠層及該聚合物為掩模,來圖案化該第一轉(zhuǎn)移層;以及 移除該圖案化光刻膠層及該聚合物。
6.一種圖案化的方法,其特征在于其包括以下步驟: 在一基底上依序形成一材料層、一第一灰化層及一圖案化第一轉(zhuǎn)移層;以及 依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層。
7.根據(jù)權利要求6所述的圖案化的方法,其特征在于其中該第一灰化層的材料包括非晶碳。
8.根據(jù)權利要求6所述的圖案化的方法,其特征在于其中依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的圖案或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括: 以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層,以形成一圖案化第一灰化層;以及 以該圖案化第一灰化層為掩模,來圖案化該材料層。
9.根據(jù)權利要求8所述的圖案化的方法,其特征在于其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括: 形成一掩模層以覆蓋該圖案化第一轉(zhuǎn)移層; 移除部分該掩模層以曝露該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的上表面; 移除該圖案化第一轉(zhuǎn)移層以形成該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層;以及 以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的該補償層為掩模,來圖案化該第一灰化層。
10.根據(jù)權利要求6所述的圖案化的方法,其特征在于該第一灰化層包括一底灰化層及一頂灰化層,且該圖案化第一轉(zhuǎn)移層在該頂灰化層上,該方法更包括形成一圖案化第二轉(zhuǎn)移層在該底灰化層及該頂灰化層之間, 其中該圖案化第二轉(zhuǎn)移層的關鍵尺寸大于該圖案化第一轉(zhuǎn)移層之關鍵尺寸;以及其中依序轉(zhuǎn)移該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的圖案或該圖案化第一轉(zhuǎn)移層的一補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括: 以該圖案化第一轉(zhuǎn)移層及該圖案化第二轉(zhuǎn)移層為掩模,移除部分該底灰化層及部分該頂灰化層,以形成一圖案化灰化結(jié)構(gòu) '及 以該圖案化灰化結(jié)構(gòu)為掩模,移除部分該材料層,以于該材料層中形成一雙鑲嵌開口。
【文檔編號】H01L21/768GK104269377SQ201410089930
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2009年6月23日 優(yōu)先權日:2009年3月25日
【發(fā)明者】李鴻志 申請人:旺宏電子股份有限公司