TWI738003B - 扇出型電路的線路結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種扇出型電路的線路結構，所述扇出型電路具有一密集線區與一扇出區，所述線路結構包括平行於一第一方向排列在所述密集線區內的多條密集線、位於所述扇出區內的數個接墊以及平行於一第二方向排列在所述扇出區內的多條連接線。連接線分別連接一條密集線與一個接墊，其中該些連接線之至少一條連接線為波形線。

Description

扇出型電路的線路結構及其製造方法

本發明是有關於一種扇出型電路的線路結構及其製造方法。

扇出型電路的線路將記憶體陣列中的字元線的密集線（dense lines）陣列圖案連接至接墊（pad）的接墊圖案。

一般扇出型電路的線路包括具有很多密集線（dense lines）的密集線區以及連接至接墊的扇出區。隨著線路密度增加以及元件小型化的發展，密集線區內的線距與線寬也大幅縮小。為了確保曝光製程中密集線區的解析度，會使用單一方向(與密集線延伸方向正交)的光強度大的光源來進行曝光。然而，這樣的曝光方式會導致在密集線區與扇出區交界處的半孤立線(semi-iso line)曝光發生問題，進而衝擊製程裕度(process window)。由於半孤立線僅單側與其他密集線相鄰，其感受之與密集線延伸方向正交的方向之光強度大於其他密集線，導致光阻坍塌而無法成形。

目前雖有提出改良光罩圖案的研究，但是因為光學上的干涉與繞射作用，而有發生光阻倒塌（Peeling）或非預期圖案(dummy patterns)被印出（Print out）的問題。

本發明提供一種扇出型電路的線路結構，係利用製程裕度大的微影製程所製造出的線路結構，且無非預期圖案形成。

本發明另提供一種扇出型電路的線路結構的製造方法，能取得較大的製程裕度，且不會有非預期圖案形成。

本發明的扇出型電路的線路結構包括多條密集線（dense line）、數個接墊（PAD）以及多條連接線。所述扇出型電路具有一密集線區與一扇出區。密集線是平行於一第一方向排列於所述密集線區內，接墊則位於所述扇出區內，而連接線是平行於一第二方向排列於扇出區內，並分別連接一條密集線與一個接墊，其中該些連接線之至少一條連接線為波形線。

在本發明的一實施例中，上述相鄰的兩條連接線中的波形線的形狀為鏡像對稱。

在本發明的另一實施例中，上述相鄰的兩條連接線中的波形線的形狀為非對稱結構。

在本發明的一實施例中，上述相鄰的兩條連接線之間的最小距離在150nm~200nm之間。

在本發明的一實施例中，上述波形線的週期在70 nm~90 nm之間。

在本發明的一實施例中，上述波形線的振幅在20 nm~40 nm之間。

本發明的扇出型電路的線路結構的製造方法，包括在一導體層上形成一犧牲層，再在犧牲層上形成一圖案化光阻層，這層圖案化光阻層包括平行於一第一方向排列於一密集線區的多條第一線型圖案以及平行於一第二方向排列於一扇出區的多條第二線型圖案，該些第二線型圖案的至少一側邊呈現波浪狀。然後，將所述該些第一線型圖案與所述該些第二線型圖案轉移至犧牲層，以形成數個第一線與數個第二線並露出導體層，其中第二線的至少一側壁呈現波浪狀。在每個第一線的側壁與至少一第二線的側壁上形成間隙壁，再將第一線與第二線去除。利用所述間隙壁作為罩幕，蝕刻去除暴露出的導體層，以使上述導體層成為密集線區內的多條密集線以及扇出區內的多條連接線，其中該些連接線的至少一條連接線為波形線。

在本發明的另一實施例中，形成上述圖案化光阻層的方法包括使用在第二方向上的強度大於在第一方向上的強度的曝光光源。

在本發明的另一實施例中，上述第一方向垂直於上述第二方向。

在本發明的另一實施例中，去除上述第一線與第二線之後還可在所述扇出區中形成數個接墊，分別與所述連接線相連。

基於上述，本發明藉由特定設計的光罩圖案，得以擴大用於扇出型電路之線路製程的製程裕度，因而形成具有特定形貌的線路連接扇出區的接墊與密集線區的密集線，且由於製程裕度大，不易發生光阻倒塌（Peeling）或印出（Print out），所以能防止結構中非預期圖案(dummy Patterns)被形成的問題發生。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下內容提供許多不同的實施方式或實施例，用於實施本發明的不同特徵。而且，這些實施例僅為示範例，並不用來限制本發明的範圍與應用。再者，為了清楚起見，各區域或結構元件的相對尺寸（如長度、厚度、間距等）及相對位置可能縮小或放大。另外，在各圖式中使用相似或相同的元件符號表示相似或相同元件或特徵。

圖1是依照本發明的第一實施例的一種光罩圖案的佈局示意圖。

請參照圖1，本實施例的光罩圖案係用於扇出電路（Fan-out circuit），而扇出電路通常包括一密集線區10a與一扇出區10b。為了同時確保密集線區10a的解析度與整體的製程裕度，會在光罩圖案中增加輔助圖案110。

在一實施例中，光罩圖案中的主要圖案100包括在密集線區10a內平行於一第一方向排列的多個條形圖案（strip patterns）102a、102b、102c與在扇出區10b內平行於一第二方向排列的多個連接圖案（connecting patterns）104a、104b、104c，且每個連接圖案連接一個條形圖案，例如連接圖案104b連接條形圖案102a、連接圖案104c連接條形圖案102b，依此類推。上述第一方向不同於上述第二方向，例如第一方向垂直於第二方向。在另一實施例中，若是要加長線路，主要圖案100還可包括多個塊狀圖案（block patterns）106a、106b、106c，其位在扇出區10b內平行於第二方向排列，且各個塊狀圖案106a、106b、106c的寬度通常會大於連接圖案104a、104b、104c的寬度。上述連接圖案會將一個條形圖案與一個塊狀圖案連接；譬如連接圖案104b會將條形圖案102a與塊狀圖案106b連接、連接圖案104c會將條形圖案102b與塊狀圖案106c連接，依此類推。

至於輔助圖案110是由沿平行於第二方向排列的多個線條圖案112a、112b組成，且輔助圖案110是分別設置於一個條形圖案和兩個相鄰的連接圖案之間的區域中；舉例來說，線條圖案112a是設置於條形圖案102a和兩個相鄰的連接圖案104a和104b之間的區域、線條圖案112b是設置於條形圖案102b和兩個相鄰的連接圖案104b和104c之間的區域，依此類推。而且，輔助圖案110中的線條圖案112a、112b直接接觸一個條形圖案；例如，每個線條圖案112a直接接觸條形圖案102a、每個線條圖案112b直接接觸條形圖案102b，依此類推。

在另一實施例中，若是主要圖案100還包括塊狀圖案106a、106b、106c，則輔助圖案110是設置於一個條形圖案、兩個相鄰的連接圖案和兩個相鄰的塊狀圖案之間的區域；例如線條圖案112a是設置於條形圖案102a、兩個相鄰的連接圖案104a和104b和兩個相鄰的塊狀圖案106a和106b之間的區域，線條圖案112b是設置於條形圖案102b、兩個相鄰的連接圖案104b和104c和兩個相鄰的塊狀圖案106b和106c之間的區域，依此類推。

圖2是圖1的局部（輔助圖案110中的線條圖案112a）放大示意圖。在圖2中，輔助圖案110中的線條圖案112a的長度L例如在200nm~240nm之間、輔助圖案110中的線條圖案112a的寬度W1例如在18 nm~24 nm之間、輔助圖案110中的線條圖案112a之間的間距S1例如在30 nm~50 nm之間，而線條圖案112a與旁邊相鄰的連接圖案104a(或104b)之間的間距S2例如在40nm~80nm之間，但本發明並不限於此。因應不同元件尺寸設計，關於輔助圖案110的各項尺寸設計均可變更。

圖3是第一實施例的另一種光罩圖案的佈局示意圖，其中使用圖1的元件符號來表示相同或類似的構件，且相同的構件的說明可參照以上第一實施例的內容，於此不再贅述。

在圖3中，輔助圖案300除了線條圖案302a、302b還包括外加線條圖案304a、304b。線條圖案302a、302b的位置與圖1的線條圖案112a、112b相近，都會直接接觸條形圖案102a、102b。而外加線條圖案304a是平行於第二方向排列在線條圖案302a之間、外加線條圖案304b是平行於第二方向排列在線條圖案302b之間。而且，外加線條圖案304a、304b並不會接觸條形圖案102a、102b。也就是說，輔助圖案300是由交錯配製的線條圖案302a(或302b)和外加線條圖案304a(或304b)所組成。此外，輔助圖案300中的外加線條圖案304a、304b可直接接觸兩個相鄰的塊狀圖案；例如，一個外加線條圖案304a會直接接觸塊狀圖案106a、一些外加線條圖案304a會直接接觸塊狀圖案106b；一個外加線條圖案304b會直接接觸塊狀圖案106b、一些外加線條圖案304b會直接接觸塊狀圖案106c，依此類推。然而，本發明並不限於此，外加線條圖案304a、304b也可不接觸周圍的圖案。

根據第一實施例的光罩圖案及模擬曝光顯影後光阻圖案顯示於圖4，其中線條代表的是類似圖1的光罩圖案的輪廓，以點繪製的區域代表的是模擬的無光阻圖案區域，白色的區域代表的是模擬的光阻圖案。從圖4可以得到，利用第一實施例的光罩圖案進行曝光顯影，會得到在密集線區10a有多條第一線型圖案400a、400b、400c以及在扇出區10b有多條第二線型圖案402的光阻圖案，其中第二線型圖案402的側邊402a呈現波浪狀。

由於光罩圖案中具有包括條形圖案及與其接觸的輔助圖案(如圖1的102a與112a)所構成的梳狀圖案，所以在使用單一方向(如第二方向)光強度大的光源進行曝光時，這樣的梳狀圖案能解決光強度較強的方向(如第二方向)的曝光問題，進而增加製程裕度。詳細而言，若是沒有輔助圖案，則因為第二方向曝光的光強度過大，所以最接近密集線區10a與扇出區10b的界線的第一線型圖案400a會無法成形。若是採用沿第一方向排列的數條線條圖案作為輔助圖案，則會在接近在密集線區10a與扇出區10b的界線的扇出區10b內形成一條不必要的線型圖案，而有非預期圖案（dummy pattern）被印出（print out）的問題發生。若是採用沿第二方向排列但不接觸條形圖案(如圖1的102a)的數條線條圖案作為輔助圖案，則會因為條形圖案與這種輔助圖案之間的區域受強光照射，而使最接近密集線區10a與扇出區10b的界線的第一線型圖案400a崩壞。

圖5A至圖5E是依照本發明的第二實施例的一種扇出型電路的線路結構的製造流程上視示意圖。

請先參照圖5A，在導體層（未繪示）上先形成一犧牲層500，再於犧牲層500上形成一圖案化光阻層502，且形成圖案化光阻層502的方法例如使用在一第二方向上的強度大於在一第一方向上的強度的曝光光源，並搭配第一實施例的光罩圖案，以增加製程裕度。因此，這層圖案化光阻層502包括平行於第一方向排列在一密集線區50a的多條第一線型圖案504以及平行於第二方向排列在一扇出區50b的多條第二線型圖案506，這些第二線型圖案506的至少一側邊506a呈現波浪狀。在本實施例中，上述第一線型圖案504的週期P1例如在70 nm~90 nm之間；第一線型圖案504的寬度W2例如在35 nm~50 nm之間；第一線型圖案504之間的間距S3例如在20 nm~55 nm之間，但本發明並不限於此。因應不同元件佈局設計，以上關於第一線型圖案504的各項尺寸設計均可變更。雖然圖中顯示兩條第一線型圖案504以及兩條第二線型圖案506，但應知扇出型電路的密集線區50a具有十分密集的多條第一線型圖案504，而扇出區50b對應於這些第一線型圖案504也會具有很多條第二線型圖案506。此外，圖案化光阻層502還可包括平行於第二方向塊狀圖案508，用以後續形成延伸連接至接墊的線路。在本實施例中，上述第一方向垂直於上述第二方向。舉例來說，圖6A是利用圖4的光罩圖案進行第二方向有高的光強度的曝光顯影所得到的圖案化光阻層之掃描式電子顯微影像（SEM image）；圖6B是圖6A的部分放大圖。從圖6B可清楚觀察到線型圖案的側邊呈現波浪狀。

然後，請參照圖5B，將該些第一線型圖案504與該些第二線型圖案506轉移至犧牲層500，以形成數個第一線510與數個第二線512並露出底下的導體層514，其中第二線512的至少一側壁512a也跟第二線型圖案506的側邊506a一樣呈現波浪狀。上述轉移圖案的方法例如以圖案化光阻層502作為罩幕，蝕刻暴露出的犧牲層500，再將圖案化光阻層502去除。

接著，請參照圖5C，在每個第一線510的側壁510a與第二線512的至少一側壁512a上形成間隙壁516。形成間隙壁516的方法例如先在沉積一層材料層（未繪示）覆蓋整個第一線510與第二線512，再回蝕刻前述材料層，直到間隙壁516形成。間隙壁516的材料例如多晶矽、氧化矽、氮化矽等。

隨後，請參照圖5D，將第一線510與第二線512去除，然後以圖5C的間隙壁516作為罩幕，蝕刻去除露出的導體層514而形成密集線區50a內的多條密集線（dense line）514a以及扇出區50b內的多條連接線514b。這些連接線514b中的至少一條為波形線518。另外，連接線514b也包括波形線518以外的直線520或曲線。然後，將間隙壁516移除。由於連接線514b中有至少一條為波形線518，就表示所使用的是具有特定輔助圖案的光罩圖案，並藉此能擴大製程裕度，而不易發生光阻倒塌或印出等問題，並可避免形成結構中非預期圖案。

之後，請參照圖5E，可選擇性地在扇出區50b中形成數個接墊（PAD）522，每個接墊522分別與一條連接線514b相連。舉例來說，先將部分相連的連接線514b利用蝕刻之類的技術分開，再於每條連接線514b的末端利用蒸鍍、電鍍或印刷技術形成接墊522。然而，本發明並不限於此；上述接墊522的設計與製作也可採用其它既有技術，而不在此贅述。

圖7是依照本發明的第三實施例的一種扇出型電路的線路結構的上視示意圖，其中使用圖5E的元件符號來表示相同或類似的構件，且相同的構件的說明可參照第二實施例的內容，於此不再贅述。

請參照圖7，第三實施例的扇出型電路的線路結構700包括多條密集線514a、數個接墊522以及多條連接線514b。密集線514a是平行於一第一方向排列於一密集線區50a內，接墊522則位於扇出區50b內，而連接線514b是平行於一第二方向排列於一扇出區50b內，且一條連接線514b會連接一條密集線514a與一個接墊522，其中至少一條連接線514b為波形線518。在本實施例中，上述波形線518的週期P2例如在70 nm~90 nm之間；波形線518的振幅Amp例如在20 nm~40 nm之間。由於波形線518是因為光罩圖案中輔助圖案的設計，導致光產生干涉與繞射所造成的，所以波形線518的週期P2與振幅Amp也會因為光罩圖案中不同的輔助圖案設計而有變化。另外，依據電路的線路設計，連接線514b也會包括波形線518以外的直線520或曲線。

在圖7中，相鄰的兩條連接線514b中的波形線518的形狀為鏡像對稱。而且，相鄰的兩條連接線514b之間的最小距離d例如在150nm~200nm之間。然而，因應不同元件尺寸設計以及曝光顯影製程，關於波形線518的外型、位置與尺寸均可變更。

舉例來說，若是使用如圖6A的圖案化光阻層進行第二實施例的製程，則會得到相鄰的兩條連接線中的波形線的形狀為非對稱性結構。

圖8是第三實施例的另一種扇出型電路的線路結構的上視示意圖，其中使用圖7的元件符號來表示相同或類似的構件，且相同的構件的說明可參照圖7的相關內容，於此不再贅述。

在圖8中，連接線514b只有波形線518，所以是由波形線518連接一條密集線514a與一個接墊522。

綜上所述，本發明使用具有特定輔助圖案的光罩圖案，以擴大用於扇出型電路之線路製程的製程裕度，並藉此形成具有特定形貌的線路，來連接扇出區的接墊與密集線區的密集線，且由於製程裕度大，不易發生光阻倒塌（Peeling）或印出（Print out）等問題，並可防止結構中非預期圖案被形成的問題發生。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10a、50a:密集線區 10b、50b:扇出區 100:主要圖案 102a、102b、102c:條形圖案 104a、104b、104c:連接圖案 106a、106b、106c:塊狀圖案 110、300:輔助圖案 112a、112b、302a、302b:線條圖案 304a、304b:外加線條圖案 400a、400b、400c、504:第一線型圖案 402、506:第二線型圖案 402a、506a:側邊 500:犧牲層 502:圖案化光阻層 510:第一線 510a、512a:側壁 512:第二線 514:導體層 514a:密集線 514b:連接線 516:間隙壁 518:波形線 520:直線 522:接墊 700:線路結構 Amp:振幅 d:最小距離 L:長度 P1、P2:週期 S1、S2、S3:間距 W1、W2:寬度

圖1是依照本發明的第一實施例的一種光罩圖案的佈局示意圖。 圖2是圖1的局部放大示意圖。 圖3是第一實施例的另一種光罩圖案的佈局示意圖。 圖4是根據第一實施例的一種光罩圖案及模擬曝光顯影後的光阻圖案。 圖5A至圖5E是依照本發明的第二實施例的一種扇出型電路的線路結構的製造流程上視示意圖。 圖6A是利用圖4的光罩圖案進行曝光顯影所得到的圖案化光阻層之掃描式電子顯微影像。 圖6B是圖6A的部分放大圖。 圖7是依照本發明的第三實施例的一種扇出型電路的線路結構的上視示意圖。 圖8是第三實施例的另一種扇出型電路的線路結構的上視示意圖。

50a:密集線區

50b:扇出區

514a:密集線

514b:連接線

518:波形線

520:直線

522:接墊

700:線路結構

Amp:振幅

d:最小距離

P2:週期

Claims (10)

1. 一種扇出型電路的線路結構，所述扇出型電路具有一密集線區與一扇出區，所述線路結構包括：多數條密集線，平行於第一方向排列在所述密集線區內；多數個接墊，位於所述扇出區內；以及多數條連接線，平行於第二方向排列在所述扇出區內，並分別連接所述多數條密集線中的一條與所述多數個接墊中的一個，其中該些所述連接線中的至少一條連接線包括波形線，且所述多數條密集線的線寬約等同於所述多數條連接線的線寬。
2. 如申請專利範圍第1項所述的扇出型電路的線路結構，其中相鄰的兩條所述連接線中的所述波形線的形狀為鏡像對稱。
3. 如申請專利範圍第1項所述的扇出型電路的線路結構，其中相鄰的兩條所述連接線中的所述波形線的形狀為非對稱性結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述的扇出型電路的線路結構，其中相鄰的兩條所述連接線之間的最小距離在150nm~200nm之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的扇出型電路的線路結構，其中所述波形線的週期在70nm~90nm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的扇出型電路的線路結構，其中所述波形線的振幅在20nm~40nm之間。
7. 一種扇出型電路的線路結構的製造方法，所述扇出型電路具有一密集線區與一扇出區，所述方法包括：在一導體層上形成一犧牲層；在所述犧牲層上形成一圖案化光阻層，其包括平行於第一方向排列在所述密集線區的多數條第一線型圖案以及平行於第二方向排列在所述扇出區的多數條第二線型圖案，所述第二線型圖案的至少一側邊呈現波浪狀；將所述多數條第一線型圖案與所述多數條第二線型圖案轉移至所述犧牲層，以形成多數個第一線與多數個第二線並暴露出所述導體層，其中所述第二線的至少一側壁呈現波浪狀；在所述第一線的側壁與所述第二線的所述至少一側壁上形成間隙壁；以及去除所述多數個第一線與所述多數個第二線；利用所述間隙壁作為罩幕，蝕刻去除暴露出的所述導體層，以使所述導體層成為所述密集線區內的多數條密集線以及所述扇出區內的多數條連接線，其中所述連接線中至少一條連接線為波形線。
8. 如申請專利範圍第7項所述的製造方法，其中形成所述圖案化光阻層的方法包括使用在所述第二方向上的強度大於在所述第一方向上的強度的曝光光源。
9. 如申請專利範圍第7項所述的製造方法，其中所述第一方向垂直於所述第二方向。
10. 如申請專利範圍第7項所述的製造方法，其中去除所述多數個第一線與所述多數個第二線之後，更包括在所述扇出區中形成多數個接墊，分別與所述多數條連接線相連。

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