TWI419201B

TWI419201B - 圖案化的方法

Info

Publication number: TWI419201B
Application number: TW98113885A
Authority: TW
Inventors: Hong Ji Lee
Original assignee: Macronix Int Co Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2013-12-11
Also published as: TW201039376A

Description

圖案化的方法

本發明是有關於一種半導體製程方法，且特別是有關於一種圖案化的方法。

隨著記憶體元件之積集度的日益提升，記憶體元件之尺寸亦隨之縮小。因此，通道區之長度也逐漸縮短，以增加元件之操作速度。然而，當通道區之長度縮短至一定程度之後，則會產生短通道效應(short channel effects)，進而導致元件的效能降低。

在非揮發性記憶體元件中，由於通道區位於字元線的下方，為了增加通道區之長度，習知的一種做法是利用維持間距(pitch)不變，但增加字元線之線寬(或減少字元線間之間距)的方式，以在維持元件密度的情況下避免短通道效應。然而，字元線之線寬受到微影製程之曝光極限尺寸的限制。舉例來說，形成字元線的方法是先在基底上形成導體層，然後，在導體層上形成圖案化光阻層。圖案化光阻層具有開口，且覆蓋欲形成字元線的部分導體層。當欲形成之字元線太寬時，圖案化光阻層的開口變小，因此會有光阻殘留(scum)於開口的現象。如此一來，製程裕度(process window)非常有限。有鑑於此，如何製作較寬的字元線，且同時避免因製程裕度狹窄而造成之光阻殘留的現象，已成為目前業界相當重視的課題之一。

本發明提供一種製程裕度較寬之圖案化的方法，可以在維持元件密度的情況下，用現有的機台製造較寬的線寬或較小的開口。

本發明提供一種圖案化的方法。首先，在基底上形成材料層。然後，在材料層上形成灰化層。接著，在灰化層上形成圖案化轉移層，其中圖案化轉移層具有小於曝光極限尺寸的關鍵尺寸。之後，以圖案化轉移層或圖案化轉移層之補償層為罩幕，來圖案化灰化層，以形成圖案化灰化層。繼之，以圖案化灰化層為罩幕，來圖案化材料層。在形成圖案化轉移層的步驟中，可以進行至少一次的削減製程或至少一次的聚合物沉積製程以減少開口寬度。

綜上所述，本發明提供之圖案化的方法可以在維持元件密度的情況下製作較寬的字元線，避免短通道效應，提升元件的效能。另外，此方法可應用到製作較小的接觸窗或介層窗，在不需更動現行設備及光阻的情況下，提高圖案密度高達兩倍。此外，本發明提供之圖案化的方法可以製作自對準之雙鑲嵌開口，其製程裕度大且可以輕易達到雙鑲嵌開口之疊對規格。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第一實施例

圖1A到1I是根據本發明之第一實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。

首先，請參照圖1A，在基底100上依序形成材料層102、灰化層(ashable layer)104、轉移層106及圖案化光阻層108。基底100例如是矽基底。材料層102的材料例如是導體材料，如金屬、多晶矽(polysilicon)、多晶矽化金屬(polycide)或金屬矽化物(metal silicide)。在此實施例中，材料層102的材料例如是多晶矽，其厚度例如是約800埃。灰化層104為非感光層(non-photosensitive layer)，其材料例如是非晶碳(amorphous carbon；α-C)，且其厚度例如是約1500埃。轉移層106的材料例如是氧化矽或氮氧化矽。在此實施例中，轉移層106的材料例如是氧化矽，其厚度例如是約500埃。另外，材料層102、灰化層104及轉移層106的形成方法包括進行化學氣相沉積製程。圖案化光阻層108之線寬為W1，W1例如是等於曝光極限尺寸(exposure limit dimension)。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例如是氧化矽層或是氧化矽/氮化矽/氧化矽(ONO)層，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。

接著，請參照圖1B，對圖案化光阻層108進行第一削減製程(trimming process)，以形成經削減之圖案化光阻層118。第一削減製程例如是蝕刻製程，所使用的反應氣體包括O₂ 及CF₄ 。然後，以經削減之圖案化光阻層118為罩幕，來圖案化轉移層106，以形成圖案化轉移層106a。圖案化轉移層106a的線寬為W2。在此步驟中，W1削減為W2，因為W1等於曝光極限尺寸，因此W2會小於曝光極限尺寸，其中，W2約為W1的90%或更小。圖案化此轉移層106的方法例如是進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 、CHF₃ 及A。

繼之，請參照圖1C，對圖案化轉移層106a進行第二削減製程，以形成圖案化轉移層116a。圖案化轉移層116a的線寬為W3。在此步驟中，W2削減為W3，W3同樣小於曝光極限尺寸。圖1B與1C的步驟可以在同一反應室(chamber)中完成。之後，移除經削減之圖案化光阻層118。特別要說明的是，不管第一削減製程或第二削減製程都可以是選擇性的。也就是說，可以僅藉由第一削減製程或第二削減製程來形成圖案化轉移層116a。

如圖1A至1C所示，在基底100上依序形成材料層102及灰化層104。然後，在灰化層104上形成圖案化轉移層116a。

接著，請參照圖1D，形成罩幕層110以覆蓋圖案化轉移層116a。罩幕層110的材料例如是含矽材料如多晶矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。然後，請參照圖1E，移除部份罩幕層110以曝露出圖案化轉移層116a的上表面。剩餘的罩幕層110形成圖案化轉移層116a之補償層(complementary layer)120。換句話說，補償層120是圖案化轉移層116a的反向影像(reverse image)。移除部份罩幕層110的方法包括進行化學機械研磨製程。由於罩幕層110(如多晶矽層)對圖案化轉移層116a(如氧化矽層)的研磨選擇比夠高，例如是介於約100:1到200:1之間，所以此化學機械研磨製程可以準確地停在圖案化轉移層116a的上表面。

之後，請參照圖1F，移除圖案化轉移層116a，以在補償層120中形成開口111，且開口111的寬度為W3。移除圖案化轉移層116a的方法包括進行乾電漿蝕刻製程。

繼之，請參照圖1G，以補償層120為罩幕，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製程，其使用的反應氣體包括Ar及O₂ 。由於灰化層104(如非晶碳層)對補償層120(如多晶矽層)的蝕刻選擇比夠高，例如是介於約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。

如圖1D至1G所示，以圖案化轉移層116a之補償層120為罩幕，來圖案化灰化層104，以形成圖案化灰化層104a。

接著，請參照圖1H，以圖案化灰化層104a為罩幕，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製程，其使用的反應氣體包括HBr、CF₄ 及O₂ 。材料層102(如多晶矽層)對圖案化灰化層104a(如非晶碳層)的蝕刻選擇比例如是約大於5，舉例來說，介於約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，例如均為多晶矽，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，甚至部份的圖案化灰化層104a也會被移除而形成圓角(rounding corner)的現象。此外，圖1G至1H中每一步驟均可視為自對準製程(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。

然後，請參照圖11，移除圖案化灰化層104a。移除圖案化灰化層104a的方法包括進行乾蝕刻製程，如氧氣電漿剝除製程。接下來，可以進行濕蝕刻製程以清洗殘留在圖案化材料層102a上的圖案化灰化層104a。

基於上述，在基底100上依序形成材料層102、灰化層104及圖案化轉移層116a。然後，依序轉移圖案化轉移層116a之補償層120的圖案至灰化層104及材料層102。

第二實施例

圖2A到2I是根據本發明之第二實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。

首先，請參照圖2A，在基底200上依序形成材料層202、灰化層203、轉移層205、另一灰化層207、頂蓋層(cap layer)209及圖案化光阻層208。基底200例如是矽基底。材料層202的材料例如是導體材料。在此實施例中，材料層202的材料例如是多晶矽，其厚度例如是約800埃。灰化層203的材料例如是非晶碳，且其厚度例如是約1500埃。轉移層205的材料例如是氧化矽或氮氧化矽，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的材料例如是氧化矽或氮氧化矽，且其厚度例如是約300埃。另外，材料層202、灰化層203、轉移層205、灰化層207、頂蓋層209的形成方法包括進行化學氣相沉積製程。圖案化光阻層208之線寬為W1，W1例如是等於曝光極限尺寸。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。

接著，請參照圖2B，對圖案化光阻層208進行第一削減製程，以形成經削減之圖案化光阻層218。然後，以經削減之圖案化光阻層218為罩幕，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小於曝光極限尺寸。圖案化此頂蓋層209及灰化層207的方法包括進行蝕刻製程，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 。

之後，請參照圖2C，對圖案化頂蓋層209a及圖案化灰化層207a進行第二削減製程，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同樣小於曝光極限尺寸。圖2B與2C的步驟可以在同一反應室中完成。繼之，移除經削減之圖案化光阻層218。特別要說明的是，不管第一削減製程或第二削減製程都可以是選擇性的。也就是說，可以僅藉由第一削減製程或第二削減製程來形成圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層217a。

接著，請參照圖2D，形成罩幕層210以覆蓋圖案化頂蓋層219a及圖案化灰化層217a。罩幕層210的材料例如是富矽(silicon rich)材料，且其形成方法包括進行塗佈(spin coating)製程。在此實施例中，罩幕層210的材料為矽含量為5-30wt%的矽聚合物，其厚度為約1500埃左右。

然後，請參照圖2E，移除圖案化頂蓋層219a及部份罩幕層210以曝露出圖案化灰化層217a及形成圖案化罩幕層220。圖案化罩幕層220為圖案化灰化層217a之補償層。移除圖案化頂蓋層219a及部份罩幕層210的方法包括進行回蝕刻法，其使用的反應氣體包括A及CF₄ 。

之後，請參照圖2F，移除圖案化灰化層217a以在圖案化罩幕層220中形成開口211，且開口211之寬度為W3。移除圖案化灰化層217a的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括A、N₂ 及O₂ 。

繼之，請參照圖2G，以圖案化罩幕層220為罩幕，來圖案化轉移層205，以形成圖案化轉移層205a。圖案化轉移層205a具有開口217，且開口217的寬度為W3。圖案化此轉移層205的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 及CHF₃ 。

如圖2A至2G所示，在基底200上依序形成材料層202及灰化層203。然後，形成圖案化轉移層205a在灰化層203上。

接著，請參照圖2H，以圖案化轉移層205a為罩幕，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製程，其使用的反應氣體包括Ar、N₂ 及O₂ 。此外，在形成圖案化灰化層203a的步驟中，圖案化罩幕層220也會同時被移除。

然後，請參照圖2I，在形成圖案化灰化層203a之後，依照第一實施例之圖1H至1I描述的方法，以形成圖案化材料層202a，細節於此不再贅述。圖案化材料層202a具有開口213，且開口213的寬度為W3。

基於上述，在基底200上依序形成材料層202、灰化層203及圖案化轉移層205a。然後，依序轉移圖案化轉移層205a的圖案至灰化層203及材料層202。

在上述的實施例中，材料層是用以定義字元線，但本發明並不以此為限。本發明也可以應用到製作接觸窗(contact plug)、介層窗(via plug)或雙鑲嵌開口(dual damascene opening)。以下將詳細描述之。

第三實施例

圖3A到3E是根據本發明之第三實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。

首先，請參照圖3A，在基底300上依序形成材料層302、灰化層304、轉移層306及圖案化光阻層310。基底300例如是矽基底。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製程。圖案化光阻層310之開口311的寬度為W4，且W4例如是等於曝光極限尺寸。此外，也可以選擇性地在轉移層306及圖案化光阻層310之間形成底抗反射塗佈(bottom anti-reflection coating；BARC)層308，底抗反射塗佈層308用作抗反射光吸收層。另外，也可以選擇性地在灰化層304及轉移層306之間形成罩幕層305。罩幕層305的材料例如是矽或氮化矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。

接著，請參照圖3B，以圖案化光阻層310為罩幕，來圖案化底抗反射塗佈層308，且聚合物312沉積在圖案化光阻層310的側壁上。也就是說，圖案化光阻層310之開口311的寬度由於聚合物312的沉積，而由W4縮減到W5。因為W4等於曝光極限尺寸，因此W5會小於曝光極限尺寸。圖案化此底抗反射塗佈層308的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 及CH₂ F₂ 。

然後，請參照圖3C，以圖案化光阻層310及聚合物312為罩幕，來圖案化轉移層306，以形成圖案化轉移層306a。圖案化轉移層306a具有開口307，且開口307的寬度為W5。圖案化此轉移層306的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 及CH₂ F₂ 。圖3B與3C的步驟可以在同一反應室中完成。之後，移除底抗反射塗佈層308、圖案化光阻層310及聚合物312。

繼之，請參照圖3D，以圖案化轉移層306a為罩幕，來圖案化罩幕層305，以形成圖案化罩幕層305a。接下來，請參照圖3E，以圖案化罩幕層305a為罩幕，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，圖案化轉移層306a也會同時被移除。然後，以圖案化灰化層304a為罩幕，來圖案化材料層302，以形成具有開口303之圖案化材料層302a。在圖案化此材料層302的步驟中，圖案化罩幕層305a也會同時被移除。接著，移除圖案化灰化層304a。圖3D與3E的步驟可以在同一反應室中完成。此外，圖3D至3E中每一步驟均可視為自對準製程，因此圖案化轉移層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。

基於上述，在基底300上依序形成材料層302、灰化層304及圖案化轉移層306a。然後，依序轉移圖案化轉移層306a的圖案至灰化層304及材料層302。

在第三實施例中，以具有陣列區域之材料層為例來說明之，但並不用以限定本發明。熟知此技藝者應了解，材料層也可以同時具有陣列區域及周邊區域。

第四實施例

圖4A到4F是根據本發明之第四實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。第四實施例與第三實施例類似，其中的差別在於第四實施例之轉移層306被圖案化兩次，因此第四實施例之圖案密度會是第三實施例之圖案密度的兩倍。

首先，提供如圖3B之結構。接著，請參照圖4A，以圖案化光阻層310為罩幕，來圖案化底抗反射塗佈層308，且聚合物312沉積在圖案化光阻層310的側壁上。然後，以圖案化光阻層310及聚合物312為罩幕，來圖案化轉移層306，以形成圖案化中間層306a’。之後，移除底抗反射塗佈層308、圖案化光阻層310及聚合物312。繼之，請參照圖4B，在圖案化中間層306a’上依序形成底抗反射塗佈層314及圖案化光阻層316。圖案化光阻層316的圖案317與圖案化中間層306a’的圖案315是交錯配置的。

然後，請參照4C，以圖案化光阻層316為罩幕，來圖案化底抗反射塗佈層314，且聚合物318沉積在圖案化光阻層316的側壁上。接著，請參照圖4D，以圖案化光阻層316及聚合物318為罩幕，來圖案化此圖案化中間層306a’，以形成圖案化轉移層306a。圖4C與4D的步驟可以在同一反應室中完成。之後，移除底抗反射塗佈層314、圖案化光阻層316及聚合物318。

繼之，請參照圖4E，以圖案化轉移層306a為罩幕，來圖案化罩幕層305，以形成圖案化罩幕層305a。然後，請參照4F，在形成圖案化罩幕層305a之後，依照第三實施例之圖3E描述的方法，以形成圖案化材料層302a，細節於此不再贅述。

第五實施例

圖5A到5I是根據本發明之第五實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。

首先，請參照圖3A，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之材料層410。基底400例如是導體基底，且其材料例如是Cu、AlCu或W。阻擋層402及406的材料例如是氮化矽或氮氧化矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。介電層404及408的材料例如是氧化矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。接著，在材料層410上依序形成灰化層412、轉移層414、底抗反射塗佈層416及圖案化光阻層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製程。轉移層414的材料例如是氧化矽或氮氧化矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。

然後，請參照圖5B，以圖案化光阻層418為罩幕，依序來圖案化底抗反射塗佈層416及轉移層414，以形成具有開口圖案415之圖案化轉移層414a。圖案化此底抗反射塗佈層416及轉移層414的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 及O₂ 。之後，移除底抗反射塗佈層416及圖案化光阻層418。

繼之，請參照圖5C，在圖案化轉移層414a上依序形成灰化層420、轉移層422、底抗反射塗佈層424及圖案化光阻層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製程。轉移層422的材料例如是氧化矽或氮氧化矽，且其形成方法包括進行化學氣相沉積製程。

然後，請參照圖5D，以圖案化光阻層426為罩幕，依序來圖案化底抗反射塗佈層424及轉移層422，以形成具有開口圖案423之圖案化轉移層422a。圖案化此底抗反射塗佈層424及轉移層422的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括CF₄ 及O₂ 。如第三實施例所述，在圖案化此底抗反射塗佈層424的步驟中，圖案化光阻層426的側壁可能會沉積聚合物，因此圖案化光阻層426的開口寬度可以縮減至小於曝光極限尺寸。因此，圖案化轉移層422a之開口圖案423的寬度也會小於曝光極限尺寸。

如圖5A至5D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之灰化結構421，其中圖案化轉移層414a位於灰化層412及灰化層420之間。然後，在灰化結構421上形成圖案化轉移層422a。

接著，請參照圖5E，以圖案化轉移層422a為罩幕，依序移除部份灰化層420及部分灰化層412，以依序轉移開口圖案423至灰化層420及灰化層412。依序移除部份灰化層420及部分灰化層412的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括O₂ 及Ar。

然後，請參照圖5F，以灰化層420為罩幕，依序移除部份介電層408及部份阻擋層406，以依序轉移開口圖案423至介電層408及阻擋層406。依序移除部份介電層408及部份阻擋層406的方法包括進行蝕刻製程，其中對介電層408所使用的氣體包括C₅ F₈ 、Ar及O₂ ，對阻擋層406所使用的氣體包括CHF₃ 、CH₂ F₂ 、O₂ 及Ar。此外，在依序移除部份介電層408及部份阻擋層406的步驟中，圖案化轉移層422a也會同時被移除。

之後，請參照圖5G，以圖案化轉移層414a為罩幕，移除部分灰化層412，以轉移開口圖案415至灰化層412。移除部分灰化層412的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括O₂ 及Ar。

繼之，請參照圖5H，以具有開口圖案415之灰化層412為罩幕，移除部份介電層408及部分介電層404，以形成雙鑲嵌開口432。詳而言之，轉移開口圖案415至介電層408，以於介電層408中形成開口430。轉移開口圖案423至介電層404，以於介電層404中形成開口428。移除部份介電層408及部分介電層404的方法包括進行蝕刻製程，其使用的反應氣體包括C₅ F₈ 、Ar及O₂ 。此外，在移除部份介電層408及部分介電層404的步驟中，圖案化轉移層414a也會同時被移除。

然後，請參照圖5I，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製程，其使用的反應氣體包括CHF₃ 、CH₂ F₂ 、O₂ 及Ar。接著，藉由進行例如是氧氣電漿灰化製程來移除灰化層412。特別要注意的是，圖5D至5I中每一步驟均可視為自對準製程，且可在同一反應室中完成，因此製造方法非常簡單且快速。

如圖5E至5I所示，以圖案化轉移層414a及圖案化轉移層422a為罩幕，來圖案化灰化結構421。然後，以圖案化灰化結構為罩幕，來圖案化材料層410，以於材料層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位於阻擋層402及介電層404中，且開口430位於阻擋層406及介電層408中。開口428位在開口430的正下方，且開口428的寬度小於開口430的寬度。

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。當疊對量測的結果超出所需規格，可經由幾個步驟重製(rework)並進行再圖案化以形成灰化結構421、圖案化轉移層414a及圖案化轉移層422a。

綜上所述，當本發明應用在製作非揮發性記憶體的字元線時，在間距(pitch)維持不變的情況下，由於本發明之圖案化的方法可以縮小元件開口，因此可以製作出具有較大線寬的字元線。如此一來，可以在維持元件密度的情況下避免短通道效應，提升元件的效能。

此外，本發明之圖案化的方法也可以應用在製作較小的接觸窗或介層窗，可以在不需更動現行設備及光阻的情形下，提高圖案密度高達兩倍。因此，可以大量節省成本，大幅提升競爭力。

另外，本發明之圖案化的方法在製作雙鑲嵌開口時，可以允許較大的製程裕度。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)發生。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400．．．基底

101、201、404、408．．．介電層

102、202、302、410．．．材料層

102a、202a、302a．．．圖案化材料層

103、105、111、211、213、215、217、303、307、311．．．開口

104、203、207、304、412、420．．．灰化層

104a、203a、207a、217a、304a．．．圖案化灰化層

106、205、306、414、422．．．轉移層

116a、116a、205a、306a、414a、422a．．．圖案化轉移層

106a、106a’、206a、206a’．．．圖案化圖案轉移層

108、208、310、316、418、426．．．圖案化光阻層

118、218．．．經削減之圖案化光阻層

110、210、305．．．罩幕層

120．．．補償層

209．．．頂蓋層

220、305a．．．圖案化罩幕層

209a、219a．．．圖案化頂蓋層

315、317．．．圖案

306a’．．．圖案化中間層

308、314、416、424．．．底抗反射塗佈層

312、318．．．聚合物

402、406．．．阻擋層

415、423．．．開口圖案

421．．．灰化結構

428、430．．．開口

432．．．雙鑲嵌開口

W1、W2、W3、W4、W5．．．寬度

圖4A到4F是根據本發明之第四實施例所繪示之圖案化方法的剖面示意圖。

100．．．基底

101．．．介電層

102．．．材料層

104．．．灰化層

116a．．．圖案化第一轉移層

W3．．．寬度

Claims

一種圖案化的方法，包括：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移層，其中該圖案化第一轉移層具有小於曝光極限尺寸的關鍵尺寸；以該圖案化第一轉移層之一補償層為罩幕，來圖案化該第一灰化層，以形成一圖案化第一灰化層，其中該第一灰化層的材料包括非晶碳，該補償層的材料包括多晶矽；以及以該圖案化第一灰化層為罩幕，來圖案化該材料層。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層及一圖案化光阻層；對該圖案化光阻層進行一第一削減製程，以形成一經削減之該圖案化光阻層；以及以該經削減之該圖案化光阻層為罩幕，來圖案化該第一轉移層。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟更包括對該圖案化第一轉移層進行一削減製程。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括：形成一罩幕層以覆蓋該圖案化第一轉移層；移除部份該罩幕層以曝露該圖案化第一轉移層的上表面；移除該圖案化第一轉移層以形成該圖案化第一轉移層之該補償層；以及以該圖案化第一轉移層之該補償層為罩幕，來圖案化該第一灰化層。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層、一第二灰化層、一頂蓋層及一圖案化光阻層；對該圖案化光阻層進行一第一削減製程，以形成一經削減之該圖案化光阻層；以該經削減之該圖案化光阻層為罩幕，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；形成一罩幕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罩幕層；移除該圖案化第二灰化層以形成一圖案化罩幕層；以及以該圖案化罩幕層為罩幕，來圖案化該第一轉移層。
如申請專利範圍第5項所述之圖案化的方法，其中該第二灰化層的材料包括非晶碳。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層及一圖案化光阻層；沉積一聚合物在該圖案化光阻層的側壁；以及以該圖案化光阻層及該聚合物為罩幕，來圖案化該第一轉移層；以及移除該圖案化光阻層及該聚合物。
如申請專利範圍第1項所述之圖案化的方法，其中該第一灰化層為包括一底灰化層及一頂灰化層之一灰化結構，且該圖案化第一轉移層在該頂灰化層上。
如申請專利範圍第8項所述之圖案化的方法，更包括形成一圖案化第二轉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移層之關鍵尺寸大於該圖案化第一轉移層之關鍵尺寸；其中圖案化該第一灰化層的步驟包括以該圖案化第一轉移層及該圖案化第二轉移層為罩幕，移除部份該底灰化層及部分該頂灰化層，以形成一圖案化灰化結構；以及其中圖案化該材料層的步驟包括以該圖案化灰化結構為罩幕，移除部份該材料層，以於該材料層中形成一雙鑲嵌開口。
一種圖案化的方法，包括：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移層；以及依序轉移該圖案化第一轉移層之一補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層，其中該第一灰化層的材料包括非晶碳，該補償層的材料包括多晶矽。
如申請專利範圍第10項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層及一圖案化光阻層；對該圖案化光阻層進行一第一削減製程，以形成一經削減之該圖案化光阻層；以及以該經削減之該圖案化光阻層為罩幕，來圖案化該第一轉移層。
如申請專利範圍第10項所述之圖案化的方法，其中依序轉移該圖案化第一轉移層之該補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括：以該圖案化第一轉移層之該補償層為罩幕，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罩幕，來圖案化該材料層。
如申請專利範圍第12項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一灰化層的步驟包括：形成一罩幕層以覆蓋該圖案化第一轉移層；移除部份該罩幕層以曝露該圖案化第一轉移層的上表面；移除該圖案化第一轉移層以形成該圖案化第一轉移層之該補償層；以及以該圖案化第一轉移層之該補償層為罩幕，來圖案化該第一灰化層。
如申請專利範圍第10項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層、一第二灰化層、一頂蓋層及一圖案化光阻層；對該圖案化光阻層進行一第一削減製程，以形成一經削減之該圖案化光阻層；以該經削減之該圖案化光阻層為罩幕，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；形成一罩幕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罩幕層；移除該圖案化第二灰化層以形成一圖案化罩幕層；以及以該圖案化罩幕層為罩幕，來圖案化該第一轉移層。
如申請專利範圍第14項所述之圖案化的方法，其中該第二灰化層的材料包括非晶碳。
如申請專利範圍第10項所述之圖案化的方法，其中形成該圖案化第一轉移層的步驟包括：在該第一灰化層上依序形成一第一轉移層及一圖案化光阻層；沉積一聚合物在該圖案化光阻層的側壁；以及以該圖案化光阻層及該聚合物為罩幕，圖案化該第一轉移層；以及移除該圖案化光阻層及該聚合物。
如申請專利範圍第10項所述之圖案化的方法，其中該第一灰化層為包括一底灰化層及一頂灰化層之一灰化結構，且該圖案化第一轉移層在該頂灰化層上。
如申請專利範圍第17項所述之圖案化的方法，更包括形成一圖案化第二轉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移層之關鍵尺寸大於該圖案化第一轉移層之關鍵尺寸；以及其中依序轉移該圖案化第一轉移層之該補償層的圖案至該第一灰化層及該材料層的步驟包括：以該圖案化第一轉移層之該補償層及該圖案化第二轉移層為罩幕，移除部份該底灰化層及部分該頂灰化層，以形成一圖案化灰化結構；以及以該圖案化灰化結構為罩幕，移除部份該材料層，以於該材料層中形成一雙鑲嵌開口。