图案化方法技术

技术编号:19698389 阅读:20 留言:0更新日期:2018-12-08 12:55
本发明专利技术公开了一种图案化方法,其包含以下步骤。在基板上依序形成底层、硬罩幕层、缓冲罩幕层和罩幕层。图案化罩幕层与缓冲罩幕层,以形成第一柱状体。在第一柱状体中移除部分缓冲罩幕层。在第一柱状体之间的第一间隙中填入牺牲介电材料。以第一柱状体的罩幕层为罩幕,图案化牺牲介电材料,以形成第二柱状体。在第二柱状体上沉积保形的间隔层,并使间隔层在相邻的第二柱状体之间形成间隔柱状体。间隔柱状体与第二柱状体之间存在第二间隙。蚀刻间隔层以暴露第二间隙下的硬罩幕层。在第二间隙内形成核心罩幕层。移除罩幕层与牺牲介电材料。本发明专利技术的图案化方法可在使用现有机台与微影工艺下缩减图案化的大小及图案间的间距,使工艺裕度的控制较佳。

【技术实现步骤摘要】
图案化方法
本专利技术是有关于图案化的方法,特别是一种形成半导体装置的微图案的方法。
技术介绍
在半导体的工艺中,微影工艺是用来将光罩上的电路图案转移到晶圆上的工艺,其中图案化工艺包括下列步骤。首先,在底板上形成罩幕层。接着,以具有客制化电路图案的光罩对罩幕层进行曝光且显影。然后,以图案化的罩幕层为罩幕对底板进行蚀刻。一般来说,在集成电路产品的工艺中,会进行相当多次的图案化工艺,以将电路图案转移到各材料层上。为了克服微影工艺中光源解析度的限制,发展了一种双重图案化工艺(doublepatterningprocess),以增加元件的积集度。在双重图案化工艺中,使用光罩对底板上的罩幕层进行两次图案化,以形成图案化的罩幕层。换句话说,通过在罩幕层上依序进行两次光阻涂布、曝光、显影以及蚀刻步骤,以将两组不同的图案转移到罩幕层上。如此一来,在图案化的罩幕层中,图案的线宽小于所使用的任何一个光罩上的图案线宽。而后,以图案化的罩幕层为罩幕对底板进行图案化,就能形成具有较小线宽的元件。然而,公知的双重图案化工艺具有步骤繁杂的缺点,且其需执行两次浸润式微影工艺(immersionlithographyprocess),因而使得集成电路的工艺时间与工艺费用增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以在使用现有机台与微影工艺下缩减图案化的大小及图案间的间距,且使工艺裕度的控制较佳的图案化方法。本专利技术的一实施方式提供一种图案化方法,其包含以下步骤。在基板上依序形成底层、硬罩幕层、缓冲罩幕层和至少一个罩幕层。图案化罩幕层与缓冲罩幕层,以形成第一柱状体。在第一柱状体中移除部分缓冲罩幕层。在第一柱状体之间的多个第一间隙中填入牺牲介电材料。以第一柱状体的罩幕层为罩幕,图案化牺牲介电材料,以形成第二柱状体。在第二柱状体上沉积保形的间隔层,并使间隔层在相邻的第二柱状体之间形成间隔柱状体。间隔柱状体与第二柱状体之间存在第二间隙。蚀刻间隔层以暴露第二间隙下的硬罩幕层。在第二间隙内形成核心罩幕层。移除罩幕层与牺牲介电材料。以核心罩幕层与缓冲罩幕层为罩幕,移除硬罩幕层与底层的一部分。在本专利技术的一实施例中,其中在图案化罩幕层与缓冲罩幕层以形成多个第一柱状体之前还包含,在罩幕层上形成多个柱状图案化光阻,并通过柱状图案化光阻图案化罩幕层与缓冲罩幕层。在本专利技术的一实施例中,在第一柱状体中移除部分缓冲罩幕层,是指使罩幕层有第一宽度且残留的缓冲罩幕层有第二宽度,其中第一宽度大于第二宽度。在本专利技术的一实施例中,在第一柱状体中移除部分缓冲罩幕层,包含非等向性蚀刻缓冲罩幕层。在本专利技术的一实施例中,其中在第二柱状体上沉积保形的间隔层,并使间隔层在相邻的第二柱状体之间形成间隔柱状体,其中间隔柱状体与第二柱状体之间存在第二间隙是指通过控制保形的间隔层的沉积厚度,以使覆盖于相邻的第二柱状体的间隔层的垂直部分相互接触。在本专利技术的一实施例中,还包含:移除部分核心罩幕层,以暴露罩幕层。在本专利技术的一实施例中,牺牲介电材料为流动性氧化材料(flowableoxide)或旋转涂布玻璃(spin-onglass,SOG)。在本专利技术的一实施例中,核心罩幕层与缓冲罩幕层的材料相同。在本专利技术的一实施例中,保形的间隔层的材料与牺牲介电材料相同。在本专利技术的一实施例中,第二柱状体包含:上部分,由罩幕层所组成;下部分,由缓冲罩幕层与牺牲介电材料所组成。附图说明为使本专利技术的特征、优点与实施例能还明显易懂,结合附图说明如下:图1A到图12B是绘示根据本专利技术一实施例在半导体元件中形成微图案的方法的俯视图及剖面图。具体实施方式以下将以附图公开本专利技术的多个实施方式,为明确说明起见,许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而,应了解到,这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说,在本专利技术部分实施方式中,这些实务上的细节是非必要的。此外,为简化附图起见,一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。此外,相对词汇,如“下”或“底部”与“上”或“顶部”,用来描述文中在附图中所示的一元件与另一元件的关系。相对词汇是用来描述装置在附图中所描述之外的不同方位是可以被理解的。例如,如果一附图中的装置被翻转,元件将会被描述原为位于其它元件之“下”侧将被定向为位于其他元件之“上”侧。例示性的词汇“下”,根据附图的特定方位可以包含“下”和“上”两种方位。同样地,如果一附图中的装置被翻转,元件将会被描述原为位于其它元件的“下方”或“之下”将被定向为位于其他元件上的“上方”。例示性的词汇“下方”或“之下”,可以包含“上方”和“上方”两种方位。图1A到图12B分别绘示根据本专利技术一实施例在半导体元件中形成微图案之方法的俯视图及剖面图。图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、图11A、图12A绘示半导体元件的俯视图。图1B、图2B、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、图11B、图12B别绘示图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、图11A、图12A所示的半导体元件沿着线A-A’的剖面图。如图1A及图1B所绘示的实施方式中,在基板100上依序形成底层102、硬罩幕层104、缓冲罩幕层106、第二罩幕层108、第一罩幕层110与多个柱状图案化光阻112。在本实施例中,底层102包含上底层102a与下底层102b,硬罩幕层104包含上硬罩幕层104a与下硬罩幕层104b,第一罩幕层110包含上第一罩幕层110a与下第一罩幕层110b。基板100的材料可以是半导体基底,例如硅、SiGe、SiO2、Si3N4、SiON、铝、钨、硅化钨、砷化镓、锗、钽、氮化钽或上述各者的混合物。基板100的材料也可以是互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)。底层102可以是堆叠结构或单层结构,例如介电层或导体层。硬罩幕层104的材料例如是SiO2、Si3N4、C、Si、SiON、SiCN、SiC。缓冲罩幕层106的材料例如是SiO2、Si3N4、Si、C、SiON、SiCN、SiC。硬罩幕层104与缓冲罩幕层106的材料可为不同的材料,以利后续执行选择性蚀刻工艺。第二罩幕层108的材料例如是Si、C、SiON、SiO2、Si3N4、SiCN、SiC。第一罩幕层110的材料例如是SiO2、Si3N4。底层102、硬罩幕层104、缓冲罩幕层106、第二罩幕层108和第一罩幕层110的形成方法例如是化学气相沉积工艺(ChemicalVaporDeposition,CVD)。请再参考图1A及图1B,在本实施例中,通过光罩(图中未绘示),对光阻层进行曝光且显影之,以形成图案化光阻112于第一罩幕层110之上。如图2A及图2B所绘示的实施方式中,通过图案化光阻112图案化第一罩幕层110、第二罩幕层108与缓冲罩幕层106。接着,移除图案化的第一罩幕层110以形成多个第一柱状体114与多个第一间隙116。每一个第一柱状体114皆包含上部分与下部分。在本实施例中,第一柱状体114的上部分由第二罩幕层108所组成,第一柱状体114的下部分由缓冲罩幕层106所组成。例如通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图案化方法,其特征在于,包含:在基板上依序形成底层、硬罩幕层、缓冲罩幕层和至少一个罩幕层;图案化所述罩幕层与所述缓冲罩幕层,以形成多个第一柱状体;在所述多个第一柱状体中移除部分所述缓冲罩幕层;在所述多个第一柱状体之间的多个第一间隙中填入牺牲介电材料;以所述多个第一柱状体的所述罩幕层为罩幕,图案化所述牺牲介电材料,以形成多个第二柱状体;在所述多个第二柱状体上沉积保形的间隔层,并使所述保形的间隔层在相邻的所述第二柱状体之间形成间隔柱状体,其中所述间隔柱状体与所述第二柱状体之间存在第二间隙;蚀刻所述保形的间隔层以暴露所述第二间隙下的所述硬罩幕层;在所述第二间隙内形成核心罩幕层;移除所述罩幕层与所述牺牲介电材料;以及以所述核心罩幕层与所述缓冲罩幕层为罩幕,移除所述硬罩幕层与所述底层的一部分。

【技术特征摘要】
2017.05.25 US 15/604,6731.一种图案化方法,其特征在于,包含:在基板上依序形成底层、硬罩幕层、缓冲罩幕层和至少一个罩幕层;图案化所述罩幕层与所述缓冲罩幕层,以形成多个第一柱状体;在所述多个第一柱状体中移除部分所述缓冲罩幕层;在所述多个第一柱状体之间的多个第一间隙中填入牺牲介电材料;以所述多个第一柱状体的所述罩幕层为罩幕,图案化所述牺牲介电材料,以形成多个第二柱状体;在所述多个第二柱状体上沉积保形的间隔层,并使所述保形的间隔层在相邻的所述第二柱状体之间形成间隔柱状体,其中所述间隔柱状体与所述第二柱状体之间存在第二间隙;蚀刻所述保形的间隔层以暴露所述第二间隙下的所述硬罩幕层;在所述第二间隙内形成核心罩幕层;移除所述罩幕层与所述牺牲介电材料;以及以所述核心罩幕层与所述缓冲罩幕层为罩幕,移除所述硬罩幕层与所述底层的一部分。2.如权利要求1所述的图案化方法,其特征在于,还包含:在所述罩幕层上形成多个柱状图案化光阻;以及通过所述多个柱状图案化光阻图案化所述罩幕层与所述缓冲罩幕层。3.如权利要求1所述的图案化方法,其特征在于,在所述多个第一柱状体之中移除部分所述缓冲罩幕层,是指使...

【专利技术属性】
技术研发人员:施信益
申请(专利权)人:南亚科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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