TWI668735B

TWI668735B - 半導體裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI668735B
Application number: TW106141853A
Authority: TW
Inventors: Kuan Wei Huang; 黃冠維; Cheng Li Fan; 范振豊; Yu Yu Chen; 陳育裕
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.; 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-08-11
Also published as: CN109427656A; KR102056444B1; US20190067096A1; KR20190024540A; CN109427656B; TW201913724A; US10475700B2

Abstract

減少線扭曲的方法包含在金屬部件上方形成第一圖案化層，以及在第一圖案化層上方沉積第一遮罩層。將第一遮罩層圖案化以在其中形成第一組之一或多個開口，然後將第一遮罩層薄化。將第一遮罩層的圖案轉移至第一圖案化層以在其中形成第二組之一或多個開口。第一圖案化層可由矽或氧化物材料組成。當遮罩層在第一圖案化層上方時，可加寬第一圖案化層中的開口。

Description

半導體裝置及其製造方法

本發明實施例是關於半導體製造技術，特別是有關於降低線扭曲(line wiggling)之半導體裝置及其製造方法。

為了在晶圓上形成積體電路而使用微影製程。一般的微影製程包含施加光阻，以及在光阻上界定圖案。圖案化光阻中的圖案在微影遮罩中界定，且此圖案由微影遮罩的透明部分或不透明部分所界定。接著藉由蝕刻步驟將圖案化光阻中的圖案轉移至下方的部件，其中使用圖案化光阻作為蝕刻遮罩。在蝕刻步驟之後，移除圖案化光阻。

隨著積體電路的尺寸愈來愈小，在光圖案化技術中使用的層堆疊之高的深寬比(aspect ratio)於圖案轉移至非晶矽基底的期間會導致不良的扭曲阻力(wiggling resistance)。線扭曲(line wiggling)接著會導致圖案缺陷。圖案缺陷與線扭曲會破壞金屬圖案線並導致圖案失效。

本發明實施例提供半導體裝置的製造方法，包含在金屬部件上方形成第一圖案化層，在第一圖案化層上方沉積第一遮罩層，將第一遮罩層圖案化，以在其中形成第一組之一或多個開口，將第一遮罩層薄化，將第一遮罩層的圖案轉移至第一圖案化層，以在其中形成第二組之一或多個開口，以及蝕刻第一圖案化層，以加寬第二組之一或多個開口。

本發明實施例提供半導體裝置的製造方法，包含在基底上方形成介電層，其中基底具有一或多個主動裝置，在介電層上方形成第一圖案化層，在第一圖案化層上方形成第一之三層，此第一之三層包含第一材料的頂層、第二材料的中間層和第三材料的底層，將頂層圖案化以形成第一組開口，將頂層薄化以降低第一組開口之高度對寬度的比值，將頂層的圖案轉移至中間層以形成第二組開口，將中間層的圖案轉移至底層以形成第三組開口，通過第三組開口蝕刻第一圖案化層以形成第四組開口，以及加寬第四組開口。

本發明實施例提供半導體裝置，包含基底，其具有一或多個主動裝置形成於其中，接觸件耦接至一或多個主動裝置中的第一主動裝置，以及內連線位於接觸件上方，其中內連線包含耦接至接觸件的金屬線，金屬線具有與接觸件重疊的第一部分，其中金屬線的第一部分具有扭曲特徵，金屬線的第一部分的扭曲特性包含，其中LER_right對應於金屬線的第一部分之右側的線邊緣粗糙度的測量，LER_left對應於金屬線的第一部分之左側的線邊緣粗糙度的測量，以及LWR對應於金屬線的第一部份的線寬粗糙度的測量，其中扭曲特性介於0.7至1.3之間。

10‧‧‧基底

11‧‧‧電晶體

12‧‧‧閘極電極

13‧‧‧閘極間隙壁

14‧‧‧源極/汲極區

15‧‧‧源極/汲極接觸件

16、22‧‧‧介電層

20、100‧‧‧半導體裝置

21‧‧‧金屬化結構

24‧‧‧導電部件

24A‧‧‧金屬線

24B‧‧‧導孔

25‧‧‧阻障層

26‧‧‧蝕刻停止層

26A‧‧‧第一蝕刻停止層

26B‧‧‧第二蝕刻停止層

28‧‧‧目標層

30、32、34‧‧‧遮罩

36‧‧‧心軸層

38、52‧‧‧底層

40、54‧‧‧中間層

42、56‧‧‧頂層

44、46、48、50、51、57、58、60、62、70、72、74、75、76、78、80、82、84、144、150、151、170、175、252、352‧‧‧開口

64、64A、64B、64C‧‧‧導孔

66‧‧‧線

66A、66B、66C‧‧‧導線

68‧‧‧導電內襯

110‧‧‧半導體條

126‧‧‧圖案化蝕刻停止層

128‧‧‧圖案化目標層

130‧‧‧遮罩層

132、134、234、334、434、534、634‧‧‧圖案化遮罩層

136、236‧‧‧圖案化心軸層

138、152‧‧‧圖案化底層

140、154‧‧‧圖案化中間層

142、156‧‧‧圖案化頂層

254‧‧‧間隔層

354‧‧‧間隔遮罩

h₁、h₁’、h₂、h₂’、h₃、h₃’、h₄、h₄’、h₅‧‧‧高度

W₁、W₁’、W₂、W₂’、W₃、W₄、W₄’、W₅‧‧‧寬度

根據以下的詳細說明並配合所附圖式可更加理解本發明實施例的觀點。應注意的是，根據本產業的標準慣例，圖式中的各種部件並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小各種部件的尺寸，以做清楚的說明。

第1-6、6A-6B、7-11圖繪示根據一些實施例，以自對準(self-aligned)雙重圖案微影(double patterning)方法形成減少扭曲(wiggling)的金屬線之各個中間步驟的示意圖。

第12-15、15A、16-19、19A-19C、20-21圖繪示根據一些實施例，以雙重圖案微影方法形成減少扭曲的金屬線之各個中間步驟的示意圖。

第22圖繪示根據一些實施例，根據一圖案所形成的一系列減少扭曲的金屬線的上視圖。

第23至24圖繪示根據一些實施例，在半導體基底中形成半導體條的方法之各個中間步驟的示意圖。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實現本發明實施例之不同部件(feature)。以下敘述各個元件及其排列方式的特定範例，以簡化本發明實施例。當然，這些敘述僅作為範例，並非用以限定本發明實施例。舉例而言，若是以下敘述第一部件形成於第二部件之上或上方，即表示其可能包含第一部件與第二部件是直接接觸的實施例，亦可能包含有附加部件形成於第一部件與第二部件之間，而使第一部件與第二部件可能未直接接觸的實施例。另外，本發明實施例中的不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複是為了簡化與清晰的目的，並非用以表示所討論的不同實施例及/或配置之間的關係。

此外，在此可以使用與空間相關用詞，例如「在...下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，以便於描述圖式中一個元件或部件與另一個(些)元件或部件之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能會有不同方位(旋轉90度或其他方位)，並且在此使用的空間相關用詞也可依此做同樣地解釋。

本發明實施例提供金屬線的製造方法，其在金屬線的形成中減少線扭曲(line wiggling)的數量。線扭曲發生在當高深寬比(aspect ratio)，亦即高度對寬度的比值所界定之遮罩層的圖案轉移至下方的圖案層上時，圖案層用以界定對應於金屬線的開口。遮罩層中的線扭曲會轉移至圖案層，且圖案層中的線扭曲會轉移至導線層。以下實施例降低用以界定遮罩層的另一圖案層的高度對寬度之深寬比，結果遮罩層有較少的線扭曲，其轉移至後續的層以提供也具有較少扭曲的導線層。如此一來，金屬線也會具有較少的線扭曲。本發明實施例可用以提供由多種圖案化技術形成的金屬線，例如自對準雙重圖案微影(self-aligned double patterning，SADP)或雙重圖案微影雙蝕刻(two-patterning-two-etching，2P2E)技術。根據示範實施例繪示說明使用這些技術形成金屬線的製造過程之各階段。

第1至11圖繪示根據一些實施例之使用自對準雙重圖案微影製程在目標層中形成部件的各個中間階段的剖面示意圖。第1圖繪示裝置100，其包含基底10及基底10上方的多個層。基底10可由半導體材料例如矽、矽鍺或其他類似材料所形成。在一些實施例中，基底10是結晶半導體基底，如結晶矽基底、結晶矽碳基底、結晶矽鍺基底、三五族化合物(III-V compound)半導體或其他類似半導體基底。在一實施例中，基底10可包含摻雜或未摻雜的主體矽(bulk silicon)，或絕緣體上的矽(silicon-on-insulator，SOI)基底的主動層。一般而言，絕緣體上的矽(SOI)基底包含一層半導體材料例如矽、鍺、矽鍺、或前述材料的組合在絕緣體上，例如在絕緣體上的矽鍺(silicon germanium on insulator，SGOI)。其他可使用的基底包含多層基底、梯度漸變基底(gradient substrate)或混合定向基底(hybrid orientation substrate)。

裝置20可包含主動裝置及被動裝置，且形成在基底10的頂面上或在基底10內。主動裝置可包含各種主動裝置例如電晶體及其他類似的主動裝置，且被動裝置可包含例如電容器、電阻器、電感器及其他類似裝置，可一起用於產生設計所需的結構與功能部份。可使用任何適合的方法在基底10內或上方形成主動裝置及被動裝置。舉例而言，裝置20中的一個裝置可以是電晶體11，其包含閘極電極12、閘極間隙壁13及源極/汲極區14。閘極和源極/汲極的接觸件(contacts)15可用於電性耦接至電晶體11。電晶體11可以是鰭式或平面場效電晶體(field effect transistor，FET)，且可以是N型或P型電晶體，或是互補式金屬氧化物半導體(complimentary metal-oxide semiconductor，CMOS)的一部分。介電層16可包含一或多層介電材料，在其中的接觸件15電性耦接至主動裝置及被動裝置。

在基底10上方形成金屬化結構21。金屬化結構21 包含介電層22，其中形成有導電部件24。金屬化結構21可以是具有額外層的互連結構或重分布結構的一層。舉例而言，金屬化結構21可包含介電層22，例如金屬間介電(Inter-Metal Dielectric，IMD)層或層間介電(Inter-Layer Dielectric，ILD)層，其可包含具有低介電常數(k值)的介電材料，例如低於3.8、低於約3.0或低於約2.5的介電常數，以及導電部件24。金屬化結構21的介電層22可由磷矽酸鹽玻璃(phosphosilicate glass，PSG)、硼矽酸鹽玻璃(borosilicate glass，BSG)、摻硼磷矽酸鹽玻璃(boron-doped phosphosilicate glass，BPSG)、摻氟矽酸鹽玻璃(fluorine-doped silicate glass，FSG)、四乙氧基矽烷(tetraethyl orthosilicate，TEOS)、黑鑽石(Black Diamond，應用材料公司(Applied Materials Inc.)的註冊商標)、含碳的低介電常數介電材料、氫矽鹽酸類(Hydrogen SilsesQuioxane，HSQ)、甲基矽酸鹽類(MethylSilsesQuioxane，MSQ)或其他類似材料形成。

在基底10及裝置20上方形成金屬化結構21(包含一或多個層)，且為了電路設計金屬化結構21設計成連接各種裝置20以形成功能性的電路(circuitry)。在一實施例中，金屬化結構21由介電材料與導電材料的交替層形成，且可藉由任何適合的製程形成(例如沉積、鑲嵌、雙重鑲嵌等)。在一實施例中，可以有一至四層金屬藉由至少一層間介電層(ILD)與基底10隔開，然而確切的層數是根據設計來決定。

導電部件24可包含金屬線24A及導孔24B。可在金屬化結構21的一層的上部(upper portion)中形成金屬線24A，且金屬線24A可用於路由選擇信號(routing signal)。導孔24B可延伸穿過介電層22以接觸下方的部件。在一實施例中，導電部件24可以是使用例如鑲嵌或雙重鑲嵌製程形成的材料例如銅，藉由在介電層22內形成開口，在開口中填充及/或過度填充(overfill)導電金屬如銅或鎢，且執行平坦化製程，以在介電層22內嵌入導電部件24。然而，可使用任何適合的材料及製程來形成導電部件24。在一些實施例中，阻障層25可圍繞導電部件24，且可用作擴散阻障層，以避免不希望的元素例如銅擴散至周圍的介電層22之介電材料中，舉例而言，如果介電層22的介電材料是低介電常數(low-k)的介電材料。在一些實施例中，導電部件24可以是晶片(die)的接觸件。

蝕刻停止層(etch stop layer，ESL)26可包含介電材料例如碳化矽、氮化矽或其他類似介電材料。蝕刻停止層(ESL)26可由氮化物、以矽碳為基礎的材料、摻碳的氧化物及/或前述的組合形成。蝕刻停止層(ESL)26可由金屬材料形成。蝕刻停止層(ESL)26的形成方法包含電漿增強化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)或其他方法，例如高密度電漿化學氣相沉積法(High-Density Plasma CVD，HDPCVD)、原子層沉積法(Atomic Layer Deposition，ALD)、低壓化學氣相沉積法(low pressure CVD，LPCVD)、物理氣相沉積法(physical vapor deposition，PVD)及其他類似方法。根據一些實施例，蝕刻停止層26也可用作為擴散阻障層，以避免不希望的元素例如銅擴散至後續形成的低介電常數介電層。蝕刻停止層26可包含摻碳的氧化物(Carbon-Doped Oxide， CDO)、併入碳的氧化矽(carbon-incorporated silicon oxide，SiOC)或摻氧的碳化物(Oxygen-Doped Carbide，ODC)。蝕刻停止層26也可由摻氮的碳化矽(Nitrogen-Doped silicon Carbide，NDC)所形成。

蝕刻停止層26可包含一或多個不同的層。在一些實施例中，第一蝕刻停止層26A是用以保護下方的結構，並提供後續蝕刻製程穿過例如第二蝕刻停止層26B的控制點。第一蝕刻停止層26A可沉積至介於約15Å到約50Å的厚度，例如約30Å。也可使用其他適合的厚度。

在一些實施例中，一旦已形成第一蝕刻停止層26A覆蓋導電部件24，即在第一蝕刻停止層26A上方形成第二蝕刻停止層26B。在一些實施例中，第二蝕刻停止層26B是由不同於第一蝕刻停止層26A的材料形成。可使用前述沉積製程形成第二蝕刻停止層26B的材料，且可沉積至介於約15Å到約35Å的厚度，例如約20Å。然而，可使用任何適合的製程以及厚度。

第1圖還繪示在蝕刻停止層26上方形成目標層28。根據本發明之一些實施例，目標層28是由低介電常數(k值)的介電材料形成，其介電常數(k值)低於約3.0、約2.5或甚至更低。可使用選自與形成介電層22的候選材料相同群組的材料形成目標層28。當選自相同群組的候選材料時，介電層22及目標層28的材料可相同或不同。根據一些實施例，目標層28是含有矽和碳的低介電常數的介電層。根據本發明一些實施例，目標層28具有根據複數個圖案形成於其中的開口，且開口中填入金屬線及插塞(plug)。

在一些實施例中，在低介電常數的目標層28上方具有遮罩30。在一些實施例中，遮罩30可以是介電硬遮罩，其可由矽氧化物(例如四乙氧基矽烷(TEOS)氧化物)、無氮抗反射塗層(Nitrogen-Free Anti-Reflective Coating(NFARC)，其為氧化物)、碳化矽、氮氧化矽或其他類似材料形成。遮罩30的製造方法包含電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)、高密度電漿(High-Density Plasma，HDP)沉積法或其他類似的方法。

在遮罩30或目標層28上方形成遮罩32。在一些實施例中，遮罩32可以是硬遮罩。在一些實施例中，遮罩32是金屬硬遮罩，且可包含一或多種金屬例如鈦(Ti)或鉭(Ta)。在一些實施例中，遮罩32的金屬可以是金屬氮化物的形式，例如氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)。在一些實施例中，遮罩32可由非金屬氮化物例如氮化矽、氮氧化物例如氮氧化矽或其他類似材料所形成。遮罩32的形成方法包含物理氣相沉積法(PVD)、射頻物理氣相沉積法(Radio Frequency PVD，RFPVD)、原子層沉積法(ALD)或其他類似方法。

在遮罩32上方形成遮罩34。在一些實施例中，遮罩34可以是硬遮罩，且可被稱作介電硬遮罩。遮罩34可由選自與遮罩30相同的候選材料的材料形成，且可使用選自與形成遮罩30的候選方法相同群組的方法形成遮罩34。遮罩30及34可由相同材料形成，或者也可包含不同的材料。在一些實施例中，可在沉積後將遮罩34圖案化，以露出下方的遮罩32的一部分。在此實施例中，遮罩34可用以蝕刻下方的目標層28至不同的深度。

在遮罩34上方形成心軸層(mandrel layer)36。在一些實施例中，心軸層36是由非晶矽或另一種相較於下方的遮罩34具有高蝕刻選擇性的材料形成。心軸層36可具有介於約300Å至約800Å的厚度，例如約500Å。在一些實施例中，心軸層36可以是例如當使用自對準雙重圖案微影(SADP)技術時的心軸層。在一些實施例中，心軸層36可以是用於單圖案微影單蝕刻(one-patterning-one-etching，1P1E)製程的圖案遮罩層。根據一些實施例，圖案遮罩層可以用在雙重圖案微影雙蝕刻(2P2E)製程中，其中兩相鄰的開口(例如見第19B圖的開口78及80)是在不同微影製程中形成，因此相鄰的開口可位於互相接近的位置，而不會造成光學鄰近效應(optical proximity effect)。可對心軸層36使用額外的圖案化步驟，例如三重圖案微影三蝕刻(three-patterning-three-etching，3P3E)，依此類推，或是前述技術的組合。以下將配合第12-21圖討論多重圖案微影技術。

在心軸層36圖案化(見第6圖的層236)之後，其在後續製程中作為自對準圖案微影製程的心軸，將目標層28圖案化。當開口的高度對寬度之深寬比高時，作為蝕刻製程的結果，在目標層28中產生的金屬部件(例如金屬線)將會扭曲，即不是相對的筆直線。在此敘述的實施例控制將形成的開口之高度對寬度比值，其結果為金屬部件有少許甚至沒有扭曲。

請再參照第1圖，在心軸層36上方形成三層(tri-layer)，其包含底層38、在底層38上方的中間層40、以及在中間層40上方的頂層42。在一些實施例中，底層38及頂層42是由光阻形成，其包含有機材料。中間層40可包含無機材料，其可以是碳化物(例如碳氧化矽)、氮化物(例如氮化矽)、氮氧化物(例如氮氧化矽)、氧化物(例如氧化矽)或其他類似無機材料。中間層40相對於頂層42及底層38具有高蝕刻選擇性，因此頂層42是用作圖案化中間層40的蝕刻遮罩，以及中間層40是用作圖案化底層38的蝕刻遮罩。

底層38的厚度可以介於約250至1200Å，例如約500Å。中間層40的厚度可以介於約100至350Å，例如約260Å。頂層42的厚度可以介於約300至1000Å，例如約500Å。雖然提供這些層的示範範圍及厚度，這些層仍可使用其他的厚度。

在形成頂層42之後，如第1圖所示，使用可接受的微影技術將頂層42圖案化。圖案化的頂層42包含開口44在其中。在裝置100的上視圖中，開口44可具有例如條狀、圓孔或導電圖案的形狀。每一個開口44皆具有高度對寬度比值h₁：W₁。在一些實施例中，開口44的高度h₁對應至頂層42的厚度，且開口44的寬度W₁根據用以圖案化頂層42的微影技術而定。開口44的寬度W₁可介於約150至500Å，例如約300Å。開口44也可使用其他寬度。

接著，請參照第2圖，為了降低開口44的高度對寬度比值，頂層42的厚度(以及第1圖的開口44之對應高度h₁)降低至高度h₁’。可使用任何可接受的技術降低開口44的高度以產生開口144。舉例而言，可執行對頂層42的材料具有選擇性的非等向性蝕刻。在一些實施例中，可使用化學機械研磨(chemical mechanics polishing，CMP)降低頂層42的厚度以產生圖案化頂層142。降低的深寬比h₁’：W₁可介於約0.5至2.0之間，例如約1.0。在一些實施例中，舉例而言，若第1圖中的開口44在降低頂層42高度的製程中加寬，寬度W₁可變為寬度W₁’。在此實施例中，結果深寬比h₁’：W₁’可更大幅度地降低超越深寬比h₁：W₁。

可執行頂層42中的開口44之深寬比的降低，使得後續中間層40的蝕刻相較於如果頂層未薄化來改變開口44的深寬比的情況，將具有更筆直的蝕刻線。

接著，請參照第3圖，蝕刻中間層40以形成圖案化中間層140。使用圖案化頂層142(第2圖)作為蝕刻遮罩以蝕刻中間層40，使得圖案化頂層142的圖案轉移至中間層40，以產生圖案化中間層140。在中間層40的圖案化期間，可部分地或完全地消耗圖案化頂層142。蝕刻中間層40可在圖案化中間層140中產生自開口144延伸的開口46。可使用任何適合的蝕刻技術，例如使用對於圖案化中間層140的材料具選擇性的蝕刻劑之濕式或乾式蝕刻。

請參照第4圖，接著蝕刻底層38以形成圖案化底層138。使用圖案化中間層140作為蝕刻遮罩以蝕刻底層38，使得圖案化中間層140的圖案轉移至底層38，以產生圖案化底層138。圖案化底層138具有自開口46(第3圖)延伸的開口48。如果在圖案化中間層140的圖案化中未完全消耗圖案化頂層142，則在圖案化底層38期間將會完全消耗圖案化頂層142。開口48可在製程變異內為錐狀或具有垂直側壁。可使用任何適合的蝕刻技術，例如使用對於圖案化底層138材料具選擇性的蝕刻劑之濕式或乾式蝕刻。舉例而言，在一些實施例中，蝕刻劑可以是以氧氣(O₂)為基礎或以氮氣/氫氣(N₂/H₂)為基礎的蝕刻劑氣體，其在蝕刻室(etching chamber)中與其他製程氣體一起使用。也可使用其他適合的蝕刻劑氣體。可在介於約20秒至約60秒之間的蝕刻時間t_BT，例如約35秒，在介於約3mTorr至約45mTorr之間的壓力，例如約8mTorr，在介於約15℃至約65℃的溫度下，例如約30℃，在介於約100V至約500V的功率下，例如約300V施加偏壓電壓，以執行底層38的蝕刻製程。亦可使用其他環境條件及蝕刻時間。

第5圖繪示第4圖的心軸層36的非等向性蝕刻，以形成圖案化心軸層136。使用圖案化底層138作為蝕刻遮罩以蝕刻心軸層36，使得圖案化底層138的圖案轉移至心軸層36以產生圖案化心軸層136。圖案化心軸層136具有自開口48(第4圖)延伸的開口50。蝕刻技術可包含使用適合蝕刻劑的乾式蝕刻。在一些實施例中，選擇來蝕刻圖案化心軸層136的蝕刻劑可以是無氟的蝕刻劑，例如以氯為基礎的蝕刻劑。在其他實施例中，可使用其他蝕刻劑，包含以氟為基礎的蝕刻劑。在圖案化心軸層136下方的遮罩34可作為蝕刻穿過心軸層36的蝕刻停止層。蝕刻圖案化心軸層136結果形成開口50。開口51是開口50在圖案化心軸層136中的部分，其具有高度h₂及寬度W₂，其中高度h₂對應於圖案化心軸層136的厚度，寬度W₂對應於寬度W₁，且在製程變異內寬度W₂大致等於寬度W₁或W₁’。結果深寬比h2：W2可介於約0.8至約3.0之間，例如約1.6。

第5圖繪示的蝕刻製程的執行可在介於約15秒至約150秒之間的蝕刻時間t_BT，例如約80秒，在介於約3mTorr至約80mTorr之間的壓力，例如約20mTorr，在介於約25℃至約70 ℃的溫度下，例如約40℃。亦可使用其他環境條件及蝕刻時間。

第6圖繪示裝置100接著進行更進一步蝕刻圖案化心軸層136，以增加圖案化心軸層136中開口50的寬度，並產生圖案化心軸層236。開口150包含穿過剩餘層(即圖案化心軸層236及圖案化底層138)的整個開口。開口151包含開口150位在圖案化心軸層236中的部分。可使用對圖案化心軸層236的材料(例如非晶矽)具選擇性的合適蝕刻劑，藉由濕式蝕刻執行圖案化心軸層236之更進一步的蝕刻。圖案化底層138可保護圖案化心軸層236的頂部，使得開口加寬而不會大幅地改變圖案化心軸層236的圖案。在一些實施例中，結果圖案化心軸層236可依據蝕刻技術及條件而具有倒錐狀(開口151的底部較頂部寬)，如第6A圖所示。在一些實施例中，結果圖案化心軸層236可依據蝕刻技術及條件而具有沙漏形狀，如第6B圖所示。與第6A及6B圖中所繪示一致的實施例在其他方面皆與第6圖相同。開口151的新寬度W₂’可介於約200至550Å之間，例如約400Å。

作為蝕刻加寬開口151的結果，高度對寬度比值可從高度對寬度比值h₂：W₂降低至高度對寬度比值h₂：W₂’。高度對寬度比值h₂：W₂’可介於約0.5至2.5之間，例如約1.3。由於在圖案化心軸層236中的高度對寬度之深寬比已降低，使得後續蝕刻目標層28造成的線扭曲也減少，以下第11圖將進行後續的說明。在一些實施例中，上述第1至6B圖敘述的每一個蝕刻可在相同的蝕刻室中執行，在各個中間步驟之間不會移動裝置100。

請參照第7圖，在蝕刻圖案化心軸層236之後，藉由灰化(ashing)製程移除圖案化底層138。在自對準雙重圖案微影(SADP)製程中，可在圖案化心軸層236上方沉積間隔層254。間隔層可以是合適的氧化物或氮化物之絕緣材料或介電材料，其使用適合的沉積技術沉積，以形成大致順應性的層(舉例而言，使得間隔層254的水平部分與垂直部分相差25%或以下)。此沉積技術可包含例如電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)、高密度電漿化學氣相沉積法(HDPCVD)、原子層沉積法(ALD)、化學氣相沉積法(CVD)、低壓化學氣相沉積法(LPCVD)、物理氣相沉積法(PVD)及其他類似的方法。

接著，如第8圖所示，可使用適合的技術非等向性地蝕刻間隔層254，以移除間隔材料的水平部分，產生自對準的間隔遮罩354。開口252代表位在心軸之間待蝕刻的開口。在一些實施例中，開口252的寬度可介於約80至250Å之間，例如約150Å。

然後，如第9圖所示，可移除圖案化心軸層236中的心軸，以在間隔遮罩354的間隔物之間產生更多開口(例如開口58)。接著，使用自對準間隔遮罩354作為蝕刻遮罩來蝕刻遮罩34，使得自對準間隔遮罩354的圖案轉移至遮罩34，以產生圖案化遮罩層134。圖案化遮罩層134具有自開口352延伸的開口57，以及自移除圖案化心軸236產生的開口所延伸的開口58。可藉由任何適合的技術執行圖案化遮罩層134的蝕刻，例如對於遮罩34的材料具選擇性的濕式或乾式蝕刻。在一些實施例中，圖案化遮罩層134的蝕刻可消耗自對準間隔遮罩354。

請參照第10圖，在蝕刻圖案化遮罩層134之後，圖案化遮罩層134用來將遮罩32圖案化，以形成圖案化遮罩層132。使用圖案化遮罩層134作為蝕刻遮罩來蝕刻遮罩32，使得圖案化遮罩層134的圖案轉移至遮罩32，以產生圖案化遮罩層132。圖案化遮罩層132具有自開口57及58延伸的開口60。所使用的蝕刻劑與蝕刻技術可對於圖案化遮罩層132的材料具選擇性。

在第11圖中，圖案化遮罩層132是用作蝕刻遮罩，以將圖案化遮罩層132的圖案逐漸地轉移至下方的遮罩30、低介電常數之目標層28及蝕刻停止層26，其係藉由依序蝕刻上述各層，並使用一或多個前述層為遮罩進行。藉由延伸開口60至其下方層以形成開口62，且對應於開口填入金屬線及導孔。在一些實施例中，在使用圖案化遮罩層132作為蝕刻下方層的遮罩之前，圖案化遮罩層134的剩餘部分可被不同的製程移除。在一些實施例中，在蝕刻遮罩30的同時，圖案化遮罩層134的剩餘部分可被移除。可使用適合的蝕刻製程例如乾式或濕式蝕刻，且使用對於將蝕刻的個別材料具選擇性的適當蝕刻劑，來蝕刻出圖案化目標層128及圖案化蝕刻停止層126。尤其是，可使用電漿或反應離子蝕刻(Reactive-Ion Etching，RIE)之非等向性蝕刻來蝕刻圖案化目標層128，並使用蝕刻停止層26作為蝕刻停止處，使得在製程變異內產生的溝槽的寬度相對一致。然後，在後續的製程中，可使用圖案化目標層128、遮罩30或圖案化遮罩層132作為遮罩，來蝕刻蝕刻停止層26(例如26A及26B)，以露出金屬部件24。形成在圖案化目標層128中的開口可包含溝槽及/或導孔。舉例而言，當形成的溝槽具有位於圖案化目標層128的最頂面與圖案化目標層128的最底面之間的底部時，導孔可到達露出的金屬部件24。

如三層(tri-layer)的圖案化頂層142的較低深寬比以及後續加寬圖案化心軸層236中的開口151的結果，在上視圖中，圖案化心軸層236形成具有大致筆直(不扭曲)側壁的心軸，其使得自對準間隔遮罩354以及後續形成於其中的開口也具有大致筆直的側壁。

第11圖也繪示在目標層28(第10圖)中的開口中形成導孔64A、64B、64C(統稱為導孔64)。在目標層28的溝槽中也形成導線66A、66B及66C(統稱為線66)。導孔64及導線66可包含導電內襯68，其可以是擴散阻障層、附著層及/或其他類似的層。內襯68可由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭或其他材料形成。導線66及導孔64的內部區域包含導電材料，例如銅、銅合金、銀、金、鎢、鋁或其他類似材料。根據一些實施例，導孔64及導線66的形成包含執行毯覆式沉積以形成內襯68，在內襯上方沉積銅或銅合金的薄晶種層，以及藉由例如電鍍、無電鍍(electro-less plating)、沉積或其他類似製程將金屬材料填入剩餘的開口。接著執行平坦化例如化學機械研磨(CMP)，以讓導線66的表面齊平，且從圖案化目標層128的頂面移除多餘的導電材料。可在平坦化中移除遮罩30(第10圖)，或在平坦化後進行蝕刻移除遮罩30。第11圖之剖面圖可以是例如沿第22圖的A-A線繪製。

在後續的步驟中，可形成額外的蝕刻停止層(圖未繪示)，且在此額外的蝕刻停止層上方形成更多低介電常數介電層、金屬線及導孔(圖未繪示)。其製程步驟與產生的結構可與第1至11圖所示的製程步驟與產生的結構相似。

第12至21圖繪示根據一些實施例使用雙重圖案微影(double patterning)方法，在目標層中形成部件的各個中間階段的剖面示意圖。應了解的是，在這些步驟中描述的製程可改為使用三重圖案微影、四重圖案微影等製程。同樣地，可以理解的是在這些步驟中描述的製程亦可用在單一圖案微影製程。以下所述的製程為雙重圖案微影雙蝕刻(2P2E)製程。然而，應了解的是，可輕易地修改為包含雙重圖案微影單蝕刻技術(2P1E)或其他相似的技術，例如三重圖案微影三蝕刻(3P3E)、三重圖案微影單蝕刻(3P1E)等技術。這些技術皆被認為在本發明實施例的範圍內。

第12圖繪示在製造半導體裝置100中的中間步驟。所示之層包含對應於前述第1圖的層。應注意的是，第12圖中繪示的結構不包含心軸層(第1圖的心軸層36)，但在一些實施例中，包含由相同或相似材料(例如非晶矽)製成的相似層，以作為使用於雙重圖案微影技術中的遮罩層。在一些實施例中，如以下所述，遮罩34作為將進行雙重圖案微影的遮罩層，以在目標層28中圖案化出導線。

在形成頂層42之後，如第12圖所示，使用可接受的微影技術將頂層42圖案化。圖案化的頂層42包含位在其中的開口44。在半導體裝置100的上視圖中，開口44可具有例如條狀、圓孔或導電圖案等形狀。每一個開口44皆具有深寬比h₁：W₁。在一些實施例中，開口44的高度h₁對應於頂層42的厚度，且開口44的寬度W₁取決於用來將頂層42圖案化的微影技術。開口44的寬度W₁可介於約180至450Å之間，例如約300Å。開口44也可使用其他的寬度。

接著，請參照第13圖，為了降低開口44的深寬比，頂層42的厚度(及第12圖的開口44所對應的高度h₁)降低至h₁’。此技術可對應於上述第2圖中所討論的技術。降低的深寬比h₁’：W₁可介於約0.5至2.0之間，例如約1.0。在一些實施例中，舉例而言，如果第12圖的開口44在降低頂層42的高度的相同製程中加寬，寬度W1可變成寬度W₁’。在上述實施例中，結果深寬比h₁’：W₁’可相較於深寬比h₁：W₁下降更大的幅度。

接下來請參照第14圖，蝕刻中間層40以形成圖案化中間層140。使用圖案化頂層142(第13圖)作為蝕刻遮罩以蝕刻中間層40，進而將圖案化頂層142的圖案轉移至中間層40，以產生圖案化中間層140。在圖案化中間層140的圖案化期間，可部分地或完全地消耗圖案化頂層142。蝕刻中間層40可在圖案化中間層140中產生自開口144延伸的開口。可使用任何適合的蝕刻技術，例如使用對圖案化中間層140的材料具選擇性的蝕刻劑之濕式或乾式蝕刻。

接著，蝕刻底層38以形成圖案化底層138。使用圖案化中間層140作為蝕刻遮罩以蝕刻底層38，進而將圖案化中間層140的圖案轉移至底層38，以產生圖案化底層138。圖案化底層138具有從開口144(第13圖)延伸的開口48。如果在圖案化中間層140的圖案化中未完全消耗圖案化頂層142，在底層38的圖案化期間將會完全消耗圖案化頂層142。底層38的圖案化產生圖案化底層138。開口48在製程變異內可為錐狀或可具有垂直側壁。蝕刻技術及條件可包含前述有關於第4圖所討論的內容，在此不再重複。

第15圖繪示第14圖的遮罩34的非等向性蝕刻，以形成圖案化遮罩層134。使用圖案化底層138作為蝕刻遮罩以蝕刻遮罩34，進而將圖案化底層138的圖案轉移至遮罩34，以產生圖案化遮罩層134。圖案化遮罩層134具有從開口48(第14圖)延伸的開口50。蝕刻技術可包含使用合適蝕刻劑的乾式蝕刻。位在圖案化遮罩層134下方的遮罩32可作為蝕刻穿過圖案化遮罩層134的材料的蝕刻停止層。開口51是開口50位在圖案化遮罩層134中的部分，且具有高度h₂和寬度W₂，其中高度h₂對應於圖案化遮罩層134的厚度，寬度W₂對應於寬度W₁，在製程變異內寬度W₂大致等於寬度W₁或寬度W₁’。所產生的深寬比h2：W2可介於約0.8至約3.0之間，例如約1.6。

請參照第15A圖，在一些實施例中，藉由將圖案化遮罩層134蝕刻為修改後的圖案化遮罩層234，開口51可加寬成開口151。開口151可變寬而具有寬度W₂’，以將深寬比由h₂：W₂降低至h₂：W₂’。

第15或15A圖的遮罩34的蝕刻為圖案化遮罩層134或234的第一圖案化和蝕刻。也可執行圖案化遮罩層134或234的第二圖案化。在一些實施例中，可在同一個蝕刻室中執行以上第12至15圖所述的每一個蝕刻製程，而不需在各個中間步驟之間移動半導體裝置100。

請參照第16圖，移除三層遮罩的圖案化底層138，且在圖案化遮罩層134上方形成新的三層遮罩，其包含底層52、中間層54及頂層56。應注意的是，底層52的一部分填入在圖案化遮罩層134的第一圖案化中形成的開口50(見第15圖)。亦應注意的是，可對第15A圖產生的結構執行第二圖案化製程。為簡化說明書，以下敘述將參照第15圖中的結構(除非另有敘述)。然而，應了解的是，在下列製程中亦可適當地以第15A圖的結構取代。

請再參照第16圖，在形成頂層56之後，使用可接受的微影技術將頂層56圖案化。圖案化的頂層56包含開口70在其中。在半導體裝置100的上視圖中，開口70可具有例如條狀、圓孔或導電圖案的形狀。每一個開口70皆具有深寬比h₃：W₃。在一些實施例中，開口70的高度h₃對應至頂層56的厚度，且開口70的寬度W₃根據用以圖案化頂層56的微影技術而定。開口70的寬度W₃可與上述第12圖的開口44的寬度W₁具相同或相似的尺寸。

接著請參照第17圖，為了降低開口70的深寬比，將頂層56的厚度(及第16圖的開口70所對應的高度h₃)降低至圖案化頂層156中的高度h₃’。此技術可對應於上述第2圖中所討論的技術。降低開口70對應的高度以產生開口170。降低的深寬比h₃’：W₃可介於約0.6至2.5之間，例如約1.3。在一些實施例中，寬度W₃可變成寬度W₃’，舉例而言，如果第16圖的開口70在降低頂層56的高度的相同製程中也變寬。在此實施例中，所產生的開口170的深寬比h₃’：W₃’可相較於深寬比h₃：W₃下降更大的幅度。

接下來請參照第18圖，蝕刻中間層54，以形成圖案化中間層154。使用圖案化頂層156(第17圖)作為蝕刻遮罩以蝕刻中間層54，進而將圖案化頂層156的圖案轉移至中間層54，以產生圖案化中間層154。在中間層54的圖案化期間，可部分地或完全地消耗圖案化頂層156。蝕刻中間層54可在圖案化中間層154中產生自開口170延伸的開口。可使用任何適合的蝕刻技術，例如使用對中間層54的材料具選擇性的蝕刻劑之濕式或乾式蝕刻。

接著，蝕刻底層52以形成圖案化底層152。使用圖案化中間層154作為蝕刻遮罩以蝕刻底層52，使得圖案化中間層154的圖案轉移至底層52，以產生圖案化底層152。圖案化底層152具有從開口170(第17圖)延伸的開口72。如果在中間層54的圖案化中未完全消耗圖案化頂層156，在底層52的圖案化期間將會完全消耗圖案化頂層156。底層52的圖案化會產生圖案化底層152。開口72在製程變異內可為錐狀或可具有垂直側壁。蝕刻技術及條件可包含前述關於第4圖所討論的內容，在此不再重複。

第19圖繪示第15圖的圖案化遮罩層134(或第15A圖的圖案化遮罩層234)的非等向性蝕刻，以形成圖案化遮罩層334。使用圖案化底層152作為蝕刻遮罩以蝕刻圖案化遮罩層134，使得圖案化底層152的圖案轉移至圖案化遮罩層134，以產生圖案化遮罩層334。圖案化遮罩層334具有從開口72(第18圖)延伸的開口74。蝕刻技術可包含使用合適蝕刻劑的乾式蝕刻。位在圖案化遮罩層334下方的遮罩32可作為蝕刻穿過圖案化遮罩層334的材料的蝕刻停止層。開口75是開口74之位在圖案化遮罩層334中的部分，且具有高度h₄和寬度W₄，其中高度h₄對應於圖案化遮罩層334的厚度，寬度W₄對應於寬度W₃，寬度W₄在製程變異內大致等於寬度W₃或寬度W₃’。所產生的深寬比h₄：W₄可介於約0.8至約3.0之間，例如約1.6。

請參照第19A圖，在一些實施例中，藉由將圖案化遮罩層334蝕刻為修改後的圖案化遮罩層434，開口75可加寬成開口175。開口175可變寬而具有寬度W₄’，以將深寬比由h₄：W₄降低至h₄：W₄’。在執行圖案化遮罩層134的第一加寬以產生圖案化遮罩層234(見第15A圖)的實施例中，圖案化遮罩層434的每一個剩餘部分將自每一側薄化。

請參照第19B圖，已移除三層遮罩的圖案化底層152。移除三層遮罩的圖案化底層152露出第一圖案化開口50(第15圖)。接下來，第19B圖繪示在一些實施例中，可降低圖案化遮罩層334或圖案化遮罩層434的厚度，以提供具有新的高度h₄’的開口78(來自第二圖案化開口75(第19圖)或開口175(第19A圖))及開口80(來自第一圖案化開口51(第15圖)或開口151(第15A圖))。降低圖案化遮罩層334或434的厚度產生圖案化遮罩層534，可使得開口78和開口80的深寬比更進一步地降低。開口78的深寬比可從h₄：W₄(或W₄’)降低至h₄’：W₄(或W₄’)。所產生的深寬比h₄’：W₄(或W₄’)可介於約0.4至約2.5之間，例如約0.8。開口80的深寬比可從h₂：W₂(或W₂’)(見第15圖或第15A圖)降低至h₄’：W₂(或W₂’)。結果深寬比h₄’：W₂(或W₂’)可介於約0.4至約2.5之間，例如約0.8。

可藉由任何可接受的技術產生降低厚度的圖案化遮罩層534，包含例如使用對圖案化遮罩層534的材料具選擇性的蝕刻劑之非等向性蝕刻。

請參照第19C圖，在一些實施例中，可產生降低厚度且加寬開口兩者的圖案化遮罩層634。可在第19、19A或19B圖的製程之後，執行第19C圖繪示的製程。換言之，使用第19C圖所示製程的實施例可與使用第19A或19B圖所示製程的實施例結合，但上述結合非屬必要。已移除三層遮罩的圖案化底層152(例如見第19圖)，露出對應於開口80的第一圖案化開口50(第15圖)。然後，可藉由執行濕式蝕刻自圖案化遮罩層334(或434、534)的頂部及側壁移除材料，將開口78和開口80加寬至寬度W₅。此蝕刻也降低圖案化遮罩層334的厚度，其縮短開口78及80。開口78的深寬比可從h₄：W₄(或W₄’)降低至h₄’：W₅。結果深寬比h₄’：W₅可介於約0.4至約2.5之間，例如約0.8。開口80的深寬比可從h₂：W₂(或W₂’)(見第15或15A圖)降低至h₄’：W₅。結果深寬比h₄’：W₅可介於約0.4至約2.5之間，例如約0.8。

在一些實施例中，可在第19C圖的製程之後接續第19B圖的製程，以更進一步地降低圖案化遮罩層634的厚度。

請參照第20圖，在蝕刻圖案化遮罩層334(或434、534、634)之後，圖案化遮罩層334是用以將遮罩32圖案化，以形成圖案化遮罩層132。使用圖案化遮罩層334作為蝕刻遮罩來蝕刻遮罩32，使得圖案化遮罩層334的圖案轉移至遮罩32，以產生圖案化遮罩層132。圖案化遮罩層132具有自開口78延伸的開口82(來自第二圖案化)及自開口80延伸的開口84(來自第一圖案化)在圖案化遮罩層132中。所使用的蝕刻劑與蝕刻技術可對於圖案化遮罩層132的材料具選擇性。

在第21圖中，圖案化遮罩層132是用作為蝕刻遮罩，以將圖案化遮罩層132的圖案逐漸地轉移至下方的遮罩30、低介電常數之目標層28及蝕刻停止層26，其係藉由依序蝕刻上述各層並使用一或多個前述層為遮罩進行。藉由延伸開口82及84至其下方層以形成開口62，對應於開口將填入金屬線及導孔。在一些實施例中，在使用圖案化遮罩層132作為蝕刻下方層的遮罩之前，圖案化遮罩層334的剩餘部分可被分開的製程移除。在一些實施例中，在蝕刻遮罩30的同時，圖案化遮罩層334的剩餘部分可被移除。可使用適合的蝕刻製程，例如使用對於將蝕刻的個別材料具選擇性的適當蝕刻劑之乾式或濕式蝕刻，來蝕刻圖案化目標層128及蝕刻停止層126。尤其是，可使用電漿或反應離子蝕刻(Reactive-Ion Etching，RIE)之非等向性蝕刻來蝕刻圖案化目標層128，並使用蝕刻停止層26作為蝕刻停止處，使得產生的溝槽的寬度在製程變異內相對一致。然後，在後續的製程中，可使用圖案化目標層128、遮罩30或圖案化遮罩層132作為遮罩，對蝕刻停止層26(例如26A及26B)蝕刻，以露出金屬部件24。形成在圖案化目標層128中的開口可包含溝槽及/或導孔。舉例而言，當形成的溝槽具有位於圖案化目標層128的最頂面與圖案化目標層128的最底面之間的底部時，導孔可到達露出的金屬部件24。

如三層(tri-layer)的圖案化頂層142(第12圖)和圖案化頂層156(第17圖)的較低深寬比以及後續加寬在圖案化遮罩層334中的開口的結果，在上視圖中，圖案化遮罩層334可具有大致筆直(不扭曲)的側壁，其使得後續形成在目標層28中的開口也同樣地具有大致筆直的側壁。在一些實施例中，可在相同的蝕刻室中執行第16至21圖所述的每一個蝕刻，在各個中間步驟之間不需移動半導體裝置100。

第21圖也繪示導孔64A、64B、64C(統稱為導孔64)形成在目標層28(第20圖)中的開口中。可使用與第11圖有關所討論的相似材料或製程形成這些部件，在此不再重複。第21圖之剖面圖可以是例如沿第22圖的A-A線繪製。

在後續的步驟中，可形成額外的蝕刻停止層(圖未繪示)，且在此額外的蝕刻停止層上方形成更多低介電常數介電層、金屬線及導孔(圖未繪示)。其製程步驟與所產生的結構可與第12至21圖所示相似。

第22圖繪示參照第11和21圖經過平坦化之後的線66的上視圖。線66的一部分之扭曲特徵可由方程式1表示。

在方程式1中，LER_right對應於在線66的一區段內，於線的一側(即右側)量測的線邊緣粗糙度(line edge roughness)，LER_left對應於線的另一側(即左側)量測的線邊緣粗糙度，以及LWR對應於量測的線寬粗糙度(line width roughness)(變異或不均勻)。LWR是基於在線66的一或多個區段中量測LW1至LWn的綜合量測結果來決定。LWR是統計性的量測線在沿一或多個線片段長度之多個點的寬度變異。LWR代表高頻率的線變異。

LER是基於在線的一或多個區段中量測LE1至LEn 的綜合量測結果來決定。這些量測在線的一或多個區段中的每一段之線的左側(LER_left)及右側(LER_right)取得。每一個LE1至LEn的量測值是與接近金屬線的邊緣之參考線90的變異。在一些實施例中，線90可以是對邊緣輪廓而言最配合(best fit)的線或平均的線。LER代表線邊緣的高頻率或低頻率變異。用於LWR或LER計算的量測可在線66的上視圖中進行，例如可分析來自臨界尺寸掃描式電子顯微鏡(critical dimension scanning electron microscope，CD-SEM)的上視圖影像。可使用已知的技術由原始量測數據LWx及LEx分別計算統計量測結果以決定LWR及LER。舉例而言，可選擇LWR及LER為各自量測結果的1個標準偏差值(1-sigma(σ)standard deviation value)。也可使用其他量測結果。線扭曲的方程式1是LWR及LER量測結果的數學組合(mathematical combination)，其表示線扭曲的多個特徵因子。

本發明實施例可提供線66，其由方程式1決定的線扭曲介於約0.7至約1.3之間，例如約1.1。在測試中使用上述實施例，線扭曲可由大於2.0的值下降至1.3。在另一實施例中，線扭曲可由1.4的值降低至1.1的值。使用上述實施例，線扭曲可以減少約20%至60%，例如約40%。除了客觀的量測數據以外，例如在由上而下的CD-SEM影像中，亦可主觀地觀察出使用上述實施例使得金屬線的低頻率扭曲減少。

第23及24圖繪示根據一些實施例之基底的圖案化。第23圖繪示將要圖案化以形成鰭片之基底10，其係作為一或多個鰭式場效電晶體(fin field-effect transistor，FinFET)的一部分。除了基底10中尚未形成主動裝置之外，第23圖所示的各層可相同或相似於第1或12圖所繪示的那些層。圖案化遮罩層36(第1圖)或遮罩34(第12圖)的圖案化步驟可接續上述第1-6B圖或第12-19C圖。在一些實施例中，可省略遮罩30、遮罩32及遮罩34中的一或多層。在一些實例中，可考慮以半導體基底10取代圖案化遮罩層36(第1圖)或遮罩34(第12圖)，並省略以下各層。可使用上述第7-9圖或第20-21圖的製程及材料將遮罩30、遮罩32及遮罩34圖案化。

請參照第24圖，遮罩層130(見伴隨第10-11圖或第20-21圖的敘述)可用於將基底10圖案化以形成半導體條110。如使用上述製程的結果，可形成減少扭曲的半導體條110。

在形成半導體條110之後，半導體條110可用以形成FinFET裝置，例如電晶體11(第1圖)。尤其是，可在半導體條110上方，垂直於半導體條110的方向，形成閘極結構，例如第1圖的閘極電極12及閘極間隙壁13。可形成源極/汲極區，例如第1圖的源極/汲極區14，相鄰於閘極結構。可形成電晶體接觸件15(閘極接觸件及源極/汲極接觸件)以接觸電晶體11。

在此揭露的實施例提供在裝置中以細密間距產生相較於其他技術具有較少扭曲的金屬線的方法。在細密間距寬度中消除或減少扭曲以提供更可靠的內連線。

本發明一實施例包含半導體裝置的製造方法，此方法包含在金屬部件上方形成第一圖案化層。在第一圖案化層上方沉積第一遮罩層。接著，將第一遮罩層圖案化，以在其中形成第一組之一或多個開口。然後薄化第一遮罩層，將第一遮罩層的圖案轉移至第一圖案化層，以在其中形成第二組之一或多個開口。蝕刻第一圖案化層，以加寬第二組之一或多個開口。

另一實施例包含半導體裝置的製造方法，此方法包含在基底上方形成介電層，其中基底含有一或多個主動裝置。在介電層上方形成第一圖案化層。在第一圖案化層上方形成第一的三層(tri-layer)，其中第一的三層包含第一材料的頂層、第二材料的中間層以及第三材料的底層。將頂層圖案化以形成第一組開口，然後薄化頂層以降低第一組開口的高度對寬度的比值。將頂層的圖案轉移至中間層，以形成第二組開口，以及將中間層的圖案轉移至底層，以形成第三組開口。通過第三組開口蝕刻第一圖案化層，以形成第四組開口，然後加寬第四組開口。

另一實施例為半導體裝置，其包含具有一或多個主動裝置形成在其中的基底，以及耦接至一或多個主動裝置中的第一主動裝置的接觸件。此半導體裝置也包含位在接觸件上方的內連線，其中內連線包含耦接至接觸件的金屬線。金屬線具有與接觸件重疊的第一部分，其中金屬線的第一部分具有扭曲特徵。金屬線的第一部分之扭曲特徵可由來計算，其中LER_right對應於金屬線的第一部分之右側的線邊緣粗糙度的測量，LER_left對應於金屬線的第一部分之左側的線邊緣粗糙度的測量，以及LWR對應於金屬線的第一部份的線寬粗糙度的測量，其中扭曲特徵是介於0.7至1.3之間。

以上概述了許多實施例的部件，使本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以更加理解本發明實施例的各方面。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，可輕易地以本發明實施例為基礎來設計或改變其他製程及結構，以實現與在此介紹的實施例相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例相同的優點。本發明所屬技術領域中具有通常知識者也應了解，這些相等的結構並未背離本發明的精神與範圍。在不背離本發明的精神與範圍之前提下，可對本發明實施例進行各種改變、置換及變動。

Claims

一種半導體裝置的製造方法，包括：在一金屬部件上方形成一第一圖案化層；在該第一圖案化層上方沉積一第一遮罩層；將該第一遮罩層圖案化，以在該第一遮罩層中形成一第一組之一或多個開口；薄化該第一遮罩層；將該第一遮罩層的圖案轉移至該第一圖案化層，以形成一第二組之一或多個開口在該第一圖案化層中；以及蝕刻該第一圖案化層，以加寬該第二組之一或多個開口。
如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製造方法，其中當一第二遮罩層在該第一圖案化層上方時，加寬該第二組之一或多個開口。
如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製造方法，其中該第一圖案化層是矽層，且該半導體裝置的製造方法更包括：在加寬該第二組之一或多個開口之後，在該第一圖案化層上方沉積一間隔材料；非等向性地蝕刻該間隔材料，以形成一間隔圖案層；移除該第一圖案化層；以及根據該間隔圖案層蝕刻一目標層，其中該目標層是介於該第一圖案化層與該金屬部件之間。
如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的製造方法，其中該第一圖案化層是氧化物層，且該半導體裝置的製造方法更包括：在該第一圖案化層上方沉積一第二遮罩層；將該第二遮罩層圖案化，以在該第二遮罩層中形成一第三組之一或多個開口；薄化該第二遮罩層；將該第二遮罩層的圖案轉移至該第一圖案化層，以形成一第四組之一或多個開口在該第一圖案化層中；以及根據在該第一圖案化層中的該第二組之一或多個開口和該第四組之一或多個開口蝕刻一目標層。
如申請專利範圍第4項所述之半導體裝置的製造方法，更包括：薄化該第一圖案化層。
如申請專利範圍第3或4項所述之半導體裝置的製造方法，其中蝕刻該目標層在該目標層中形成一第三組之一或多個開口，且該半導體裝置的製造方法更包括：在該目標層的該第三組之一或多個開口中沉積一導電材料，其中該導電材料耦接至該金屬部件。
一種半導體裝置的製造方法，包括：在一基底上方形成一介電層，其中該基底含有一或多個主動裝置；在該介電層上方形成一第一圖案化層；在該第一圖案化層上方形成一第一的三層，其中該第一的三層包括一第一材料的一頂層、一第二材料的一中間層和一第三材料的一底層；將該頂層圖案化，以形成一第一組開口；薄化該頂層，以降低該第一組開口的一高度對寬度的比值；將該頂層的圖案轉移至該中間層，以形成一第二組開口；將該中間層的圖案轉移至該底層，以形成一第三組開口；通過該第三組開口蝕刻該第一圖案化層，以形成一第四組開口；以及加寬該第四組開口。
如申請專利範圍第7項所述之半導體裝置的製造方法，其中該第一圖案化層是矽層，且該半導體裝置的製造方法更包括：在加寬該第四組開口之後，在該第一圖案化層上方沉積一間隔層；移除該間隔層的水平部分；移除該第一圖案化層；使用該間隔層的垂直部分作為一遮罩，蝕刻該介電層，以在該介電層中形成一第五組開口；以及在該第五組開口中沉積一導電材料，其中該導電材料耦接至該一或多個主動裝置。
如申請專利範圍第7項所述之半導體裝置的製造方法，其中該第一圖案化層是氧化物層，且該半導體裝置的製造方法更包括：在蝕刻該第一圖案化層以形成該第四組開口之後，在該第一圖案化層上方沉積一第二的三層，其中該第二的三層具有與該第一的三層相同的結構；根據該第一的三層將該第二的三層圖案化；通過形成於該第二的三層的該底層中的一第五組開口蝕刻該第一圖案化層，以在該第一圖案化層中形成一第六組開口；根據在該第一圖案化層中的該第四組開口和該第六組開口蝕刻該介電層，以形成一第七組開口；以及在該第七組開口中沉積一導電材料，其中該導電材料耦接至該一或多個主動裝置。
一種半導體裝置，包括：一基底，具有一或多個主動裝置形成於其中；一接觸件，耦接至該一或多個主動裝置中的一第一主動裝置；以及一內連線，位在該接觸件上方，其中該內連線包括一金屬線耦接至該接觸件，該金屬線具有與該接觸件重疊的一第一部分，其中該金屬線的該第一部分具有一扭曲特徵，該金屬線的該第一部分的該扭曲特徵包括，其中LER_right對應於該金屬線的該第一部分之右側的線邊緣粗糙度的測量，LER_left對應於該金屬線的該第一部分之左側的線邊緣粗糙度的測量，以及LWR對應於該金屬線的該第一部份的線寬粗糙度的測量，其中該扭曲特徵介於0.7至1.3之間。