TW200834703A - Method of manufacturing opening and mask layer - Google Patents

Description

200834703 93146 21748twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體元件的製造方法、且特別 是有關於一種開口與罩幕層的製造方法。 【先前技術】 隨著積體電路技術的發展，為強化元件的速度與功 能，積體電路内所要求電晶體的密度也就大大地增加。為 了提南單位面積内的電晶體密度，元件縮小化與積集化是 必然的趨勢。其中最舉足輕重的可說是微影製程。 為了縮小元件尺寸，光罩開口的圖案必須隨之縮小， 方能符合需要。但是，這種具有小尺寸開口圖案的光罩， 其製作費時而困難，尤有甚者，受制於光學散射等因素， 光罩上的直角圖案’並無法百分之百地移轉到光阻圖案 上，而會有角緣圓化(r〇unding)的情形。 以深溝渠式動態隨機存取記憶體(DRAM)為例，此種 記憶體為了降低其橫向尺寸，於基底中形成深溝渠，將電 容器垂直地設置於基底中。由於溝渠的開口小，光阻圖案 很容易產生上述角緣圓化的問題，而形成橢圓形的溝渠。 且由於光阻圖案圓化的程度不一，連帶地會造成各個溝渠 的尺寸參差不齊。這種橢圓形、尺寸不一的溝渠會拉近主 動區上的兀件與電容器之間的距離，大大升高元件短路的 機會，降低了元件的電性表現與可靠度。 —fr方面’由於開口的尺寸是由光罩開σ的圖案來決 疋’右疋要調整開口的寬度或長度，勢必得等比例地放大 5 200834703 93146 21748twldoc/n 或縮小，或者必須另行製作一道光罩。這些方法不是無法 滿足元件佈局上的需求，就是製作過程複雜而代價昂貴， 無論何種方法，都無法滿足元件設計多元化的需求，相當 地不便。 胃 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供實施例之目的就是在提供一種 開口的製造綠，可崎免練圓化關題，且能夠各別 地調整開口的寬度或長度。 依照本發明提供實施例之另一目的是提供一種罩幕層 的製造方法，可以形成具有良好減®案的轉層，有利 於後續的钱刻製程。 、本發明提出一種開口的製造方法，適用於材料層中形 成開口。此方法是先於材料層上形成多個保護層，這些保 護層相互平行m向延伸。，於基底上形成抗 ^射層，覆蓋住保護層。於抗反射層上形❹個光阻層， 运些光，層相互平行，往第二方向延伸，其中第二方向約 略垂直第方向。繼而以光阻層為罩幕，移除裸露出之抗 反射層。之後以光阻層與保護層為罩幕，移除部分材料層， 而於材料層中形成開口。 上述開口的製造方法中，開口的形狀包括矩形。 、—上述開口的製造方法中，開口在第二方向上的尺寸可 以藉由調整保護層之間的間距來更改；開口在第—方向上 的尺寸可以藉由調整光阻層之間的間距來更改。 上述開口的»造方法中，抗反射層具有一平坦的表面。 6 200834703 93146 21748twf.doc/n 上述開口的製造方法中，抗反射層的製造方法包括旋 轉塗布法。 上述開口的製造方法中，抗反射層的材質包括有機介 電材料。 置暮口的製造方法中，保護層的製造方法包括先於 …；4"上形成共形的保護層，然後於共形的保護層上 多個圖案化光阻層，這些圖案化光阻層往 弟一方向延伸。接著以圖宰 之共形的保護層。ϋ案化細層為罩幕’移除稞露出 的製造方法中，材料層的材質包括多晶石夕。 製造方法中，移除部分材料層的方 乾式=法。其例如是以含漠氣體進行乾式钱刻法。 上逑開口的製造方法中，保護 氮化砍或氮氧化石夕。 貝匕枯乳化石夕、 ^述開口的製造方法中，移除保護層的 餘刻法，如是以含氟氣體進行乾式#刻法。i括乾式 上述開Π的製造方法巾，材料層是作為 本發明提出一種罩幕層的萝迭—二 1之用。 基底上已形成有墊層與罩幕材二基底’ 些第-光阻層相互平行，絲^夕個弟-光阻層’這 :層為罩幕，移除裸露出之保護層，之後再二弟：先 層:繼而，於基底上形成抗反射層，覆蓋光阻 於抗反射層上形成多個第二光阻層，這些第二光^層ς: 7 200834703 93146 21748twf.doc/n 平行’往第t方向延伸，其中第二方向約略垂直第—方向。 接下來，以第二光阻層為罩幕，移除裸露出之抗反射層。 且層與保護層為罩幕’移除部分罩幕材料層 而形成罩幕層。 上述罩幕層的製造方法中，罩幕層具有一開口。開口 的形狀為矩形。 上述罩幕層的製造方法中，抗反射層具有一平坦的表 面。抗反射層的製造方法例如是旋轉塗布法，其材可 是有機介電材料。 、 上述罩幕層的製造方法中，罩幕材料層的材質包括 晶石夕。 =幕層的製造方法中’移除部分罩幕材料層的方 、匕括乾式侧法。例如是以含漠氣體進行乾式钱刻法。 ^述罩幕層的製造方法中，保護層的材質包括氧化 矽、氮化矽或氮氧化矽。 上述罩幕層的製造方法中，移除保護層的方法包括一 乾式蝕刻法。例如是以含氟氣體進行乾式蝕刻法。 上述罩幕層的製造方法巾’塾層與罩幕材料層， 更包括形成有一層硬罩幕層。 上述罩幕層的製造方法中，更包括於形成 後··先以罩幕層為料，隨化料幕層鱗層，缺^ 硬罩幕層與墊層為罩幕，於基底中形成多個溝渠。、 上途罩幕層的製造方法中’更包括於圖案化硬罩幕肩 與墊層之後、形成溝杀之前，移除罩幕層。 曰 200834703 93146 21748twf.doc/n 本發明利用保護層與（第二）光阻層為罩幕，形成具 有矩形開Π的罩幕層，能夠針對_喊度或長度進行更 動，無須等比例放大或縮小，切尚可避免橢圓形開口的形 成，增加元件佈局的裕度(wind〇w)與可靠度。 “為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易憧’下域舉實關，並配合職圖式，料細說明如

【實施方式】 圖1A至圖压是繪示本發明施 趙圖。本實施例是以罩幕層製造方法 造方法並不限於提出之開口的製 開口的製程Γ 作’也可以用在其他需要形成 幕材’本實施例是先提供罩幕材料層110。罩 護層Ζ的110上形成-層保護層•保 劣女 、如疋氧化石夕、氮氧化秒或氕化矽，JL形 罩幕材=是化學氣相沈積法。賴層⑽較佳是選用』 η〇的材質、1°曰具石f高钱刻選擇比的材質，如罩幕材料層 氮切或12G的材倾料氧化石夕、 50奈米。予度、力為3GG奈米，保護層的厚度约為35〜 200834703 93146 21748twf.doc/n 接著 ，保遷滑120上形成多個光阻層125,這些光 阻層125王條狀，彼此平行並往χ方向延伸。光阻層⑵ 例如是正光阻’其製造方法例如是先以旋轉塗^ coating)方式於保護層12G上形成—整層的光 Ρ 繪示），於曝光後進行圖案的顯影而形成光阻層125曰。1 ^層125之間的間距w可以是隨著光罩圖案的不同而改

之後，請參照圖1B，以光阻層125為罩幕，移除 出之保護層120,形成條狀保護層·，保護層〗施之間 的間距W，約與光阻層12s之間距w等長。移除裸露出之 保遵層12G的方法，例如是乾式_法。在—實施例中， 例如是以含氟氣體，如氟化碳為侧氣體，移除部分保護 層120。繼而，剝除光阻層125，剝除的方法包括濕式去光 阻與乾式去光阻。 而後，請麥照圖ic，形成一層抗反射層13〇，覆蓋住 ，護層120a與罩幕材料層11〇。抗反射層13〇的材質二如 是以旋轉塗布的方式形成的介電材料，如Fpi(flu()rinated polyimide) > PAE(p〇lyarylene ether) ^ FLARE(fluorinated poly(arylethers))、BCB(benzocyclobutene)、非晶系碳 (amorphous carbon)、SILK、MSQ等旋塗式有機介電材料， 或者疋旋塗式玻璃(SOG)之類的介電材料。抗反射層i3〇 是以習知方式形成，例如是以旋轉塗布的方式所形成的， 將上述介電材料均勻地覆蓋塗布於保護層12〇與罩幕材料 層110上，形成一平坦的表面。在一實施例中，抗反射層 200834703 93146 21748tw£doc/n 130的厚度約是介於50〜60奈米之間。 接下來’於抗反射層130上形成光阻層135，這些光 阻層135呈條狀，彼此間相互平行，並且往γ方向延伸。 光阻層135例如是正光阻，其製造方法例如是先以旋轉塗 佈（spin coating)方式於抗反射層130上形成一整層的光 阻材料層（未繪示），於曝光後進行圖案的顯影而形成光 阻層135。光阻層135之間的間距1可以是依照光罩 的不同而調整。 繼而，請參照圖1D，以光阻層135為罩幕，移除裸露 出之抗反射層130,而留下抗反射層13〇a，移除的方法例 ^是乾式蝕刻法。在一實施例中，例如是以含氟氣體，如 氟化碳(CF)，或是含氧氣體，如（^爪2之混合為蝕刻氣體， 移除部分抗反射層130。 二由於抗反射層130與保護層120a的材質不同，在移除 抗反射層130的過程中，並不會一併移除保護層12如，仍 然會保留住保護層120a。 然後，請參照圖1E，以留下之保護層12〇&與光阻層 135為罩幕，圖案化罩幕材料層11〇，形成具有開口 之罩幕層110a。圖案化罩幕材料層11〇的方法，例如是以 乾式钕刻法，舉罩幕材料層11G的材f為多晶㈣例，其 例如是以含溴氣體，如溴化氫作為蝕刻氣體。當然，形成 罩幕層110a之後，便可以將光阻層135移除。 / 由於保護層120a與罩幕材料層11〇具有高度蝕刻選 比，因此，保護層120a不會被移除，而得以與光阻層 11 200834703 93146 21748twf.doc/n 共同作為蝕刻罩幕材料層11〇的罩幕。 ，外’因為保護層120a是往X方向延伸，而光阻層 疋彺Y方向延伸’保護層12()與光阻層135兩者的走 。、-、勺略為互相垂直。這使得罩幕層11Ga中的開口 140，呈 t矩形開σ。其中，開口⑽的寬度W (開π 140在γ 。上的尺寸）與保護層12〇a之間的間距W，大約相等’ ==0的長糾，14〇|χ方向上的尺寸）與光阻 ^之間的間距11大致相同。也就是說m同的光 間距不同的光阻層125 (光阻層125的間距w決定 ^ ΐ/20'的間距W )與光阻層135，便可以分別調整 开0的足度w與長度{〇開口 14〇可以是正方形的開 =可以是長方形的開口。開口 140的細與寬度w 可以進行不同比例的調整。 叙- it成之具有開口的罩幕層可以是應用於深溝渠式 動·機存取記憶體之溝渠的製程上。圖2a至圖2B是繪 不上ί罩幕層應用於基底中形成溝渠的製造流程剖面圖。 租苓照圖2Α，延續圖m之標號 形成於基底獅上。基底刚與罩幕層U〇a之Γ可以是 已ΐΐ有塾氧化層1〇2、塾氮化石夕層104與硬罩 (BS曰G) lit’硬罩幕層⑽的材質可以是硼石夕玻璃 (BSG)。塾氣化層搬、塾氮化石夕層刚 沈積法沈積而形成的。以罩= 刻下方的硬革幕層106、塾氣切層1〇4與整 12 200834703 93146 21748twf.doc/n 然後，請參照圖2B，圖案化硬罩幕層106、墊氮化矽 層104與墊氧化層1〇2之後，再移除罩幕層ll〇a。接著， 利用圖案化的硬罩幕層106、墊氮化矽層104與墊氧化層 102作為蝕刻基底100的罩幕，於基底100中形成溝渠 108。在一實施例中，硬罩幕層106的厚度例如是1800奈 米，溝渠108的深度例如是1000〜3000奈米之間。 由於罩幕層110a的開口 140為矩形開口，因此，後續 形成的溝渠108也會是具有矩形開口的溝渠108。此外， 溝渠108的長度、寬度，與罩幕層ll〇a之開口 140長度£、 寬度w約略相同。也就是說，只要控制開口 14〇長度/、 寬度w ’便能夠改變所欲形成之溝渠1〇8剖面的長度或寬 度，從而得以避免橢圓型溝渠的產生，進一步控制溝渠108 與主動區重疊裕度(overlay window)。對於後續形成於溝渠 108之中的電容面積，也可以獲得良好的控制。 ‘然’本發明之開口、罩幕層的製造方法並不限於使 用在深溝渠式動態隨機存取記憶體的製程中，也可以用在 任何需要形成開口的製程。 本發明上述實施例，利用兩道光罩而形成具有矩形開 口 140的罩幕層11〇a。如此一來，可以避免因微影製程的 限制，而導致角緣圓化(corner rounding)的發生，且各個開 140的圖案尺寸一致，能夠轉保後續餞刻 有助於元件的表現與可靠度。 ^輪^ 再者，由於開口 140的寬度w、長度/可以藉由光阻層 125、光阻層135的間距▽與[各別地進行調整，更能^ 13 200834703 93146 21748twf.d〇c/n 滿求目刖7L件多元化的設計需求，製作出各種尺寸的元件。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬_領域巾具有財知識者，在 神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此 準發保當視後附之中請專利範圍所界定者為

【圖式簡單說明】 圖1A至圖1E是繪示本發明一 流程立體圖。 實施例之罩幕層 的製造 施例之溝渠的製 造流 圖2A至圖2B是繪示本發明一實 私立體圖。 【主要元件符號說明】 100 :基底

102 ·塾氧化層 104 ··墊氮化矽層 106 ··硬罩幕層 108 :溝渠 110 :罩幕材料層： ll〇a:罩幕層 120、120a :保護層 125、135 :光阻層 130、130a :抗反射層 140 ··開口 L :光阻層（135)之間的間距 14 200834703 93146 21748twf.doc/n f開口（140)的長度 W :光阻層（125)之間的間距 W’ ：保護層（120a)之間的間距 w :開口（140)的寬度

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Claims (1)

1. 200834703 93146 21748twf.doc/n 十、申請專利範圍·· 適用於一材料層中形成一開 1. 一種開口的製造方法 口，包括： 於該材料層上形成多個保護層，該些保護層相互平 行，往一第一方向延伸；

   於該基底上形成-抗反射層，覆蓋住該些保護層； 於該抗反射層上形成多個光阻層，該些光阻層相互平 ^向往一第二方向延伸，其中該第二方向約略垂直該第一 以該光阻層為罩幕，移除裸露出之該抗反射層；以及 以該光阻層與該保護層為罩幕，移除部分該材料層， 於該材料層中形成該開口。 1如中請專·圍第i項所述之開口的製造方法，盆 中該開口的形狀包括矩形。 3.如申請專利範圍第丨項所述之開口的製造方法，其 中該開口在該第二方向上的尺寸可以藉由調整該些保護^ 之間的間距來更改。 曰 4·如申喷專利範圍第1項所述之開口的製造方法，其 中該開口在該第-方向上的尺寸可以藉由調整該些光阻^ 之間的間距來更改。 曰 5·如申請專利範圍第丨項所述之開口的製造方法，其 中該抗反射層具有一平坦的表面。 6·如申請專利範圍第〗項所述之開口的製造方法，其 中該抗反射層的製造方法包括旋轉塗布法。 16 200834703 93146 21748twf.doc/n 7·如申請專利範圍第i項所述之開口的製造方法，其 中該抗反射層的材質包括有機介電材料。 8·如申請專利範圍第丨項所述之開口的製造方 中該些保護層的製造方法包括： H i其 於該罩幕材料層上形成一共形的保護層； 於該共形的保護層上形成相互平行的多個圖案化光阻 層，該些圖案化光阻層往該第一方向延伸；以及 >以該些®案化光阻層為罩幕，移除裸露出之該共形的 保護層。 9·如申請專利範圍第丨項所述之開口的 方法，发 中該材料層的材質包括多晶石夕。 〃 10·如申明專利範圍第！項所述之開口的製造方法， 其中移除部分該材料層的方法包括乾式蝕刻法。 、H·如申請專鄉圍第1G項所述之開口的製造方 法，更包括以含>臭氣體進行該乾式姓刻法。 12. 如申請專利範圍第1項所述之開口的製造方法， 其中該保護層的材質包括氧化碎、氮切或氮氧化石夕。 13. 如申請專利範圍第！項所述之開口的製造方法， 其中移除該保護層的方法包括一乾式蝕刻法。 M.如申請專利範圍第13項所述之開口的製造方 法，更包括以含氟氣體進行該乾式蝕刻法。 K如申請專利範圍第！項所述之開。口的製造方法， 其中該材料層是作為罩幕層之用。 16· —種罩幕層的製造方法，包括： 17 200834703 93146 21748twf.doc/n •提供-基底，該基底上已形成有—墊層與—罩幕材料 層， 於該罩幕材料層上形成一保護層； 於該保護層上形成相互平行的多條第一光阻層，該也 第一光阻層往一第一方向延伸；— 以該第一光阻層為罩幕，移除裸露出之該保護層； 移除該第一光阻層； 曰’ 於該基底上形成一抗反射層，覆蓋住該保護層； 於該抗反射層上形成多個第二光阻層，該些第二 層相互平行，往-第二方向延伸，其中該第二略垂 直該第一方向； ^ 以該第二光阻層為罩幕，移除裸露出之抗反射層；以 及 以該第一光阻層與該保濩層為罩幕，移 材料層而形成一罩幕層。 刀/旱參 法L7.巾圍第16項所述之罩幕層的製造方 法，其中該罩幕層具有一開口。 18. 如申請專利範圍第17#賴 法，其中該開口的形狀為矩形。 π日们找万 19. 如申請專利範圍第16項所述之罩 法，其中該抗反射層具有一平坦的表面。 刃衣&万 20. 如中請專利範圍第16項所述之罩幕層的製造方 法，其中該抗反射層的製造方法包括旋轉塗布法。 21·如申晴專利範圍第μ項所述之罢莖 法，其中該抗反射層的材質包括有機介的製造方 18 200834703 y j i 4〇 ζί 748twf.doc/n ΐ.中利範圍第16項所述之罩幕層的製造方 八中該罩幕材料層的材質包括多晶石夕。 23. 如申請專利範圍第化項所述之其中移除部分該罩幕㈣層的方法故= Ϊ方 24. 如申晴專利範圍第23 更包括以含漠氣體進行該乾式餘刻法罩幕層的製造方 25. 如申請專利範圍第16項所 26. 如申請專利範圍第16項所述&礼匕f 法，其中移_賴相方法紐-乾式製造方 27·如申凊專利範圍第26法，更包糾含氟•崎錄如瓶料層的製造方法Λ8中16項所述之罩幕層的製造方 ^層 與該罩幕材料層之間，更包括形成有一硬 29.如申請專利範圍第28項所述之 更包括於形成該罩幕層之後： s的衣把方以該罩幕層為罩幕，圖案化該硬罩幕層與該墊層；以 法 法 法 法 及 以該硬罩幕層與該塾層為罩幕，於該基底中形成一漢 30.如申請專利範圍第29項所述之罩 生 法’更包括於_化該硬罩幕層與雜後 渠之前，移除該罩幕層。 胃之後、形成該溝 渠 19