形成圖案的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種形成圖案的方法。提供具有第一、第二與第三區(qū)域的基底。于第一、第二與第三區(qū)域的基底上分別形成第一、第二與第三圖案。第一圖案具有線寬L1與間距S1，且S1/L1=3。第二圖案具有線寬L2與間距S2，且S2/L2為大于或等于3的整數(shù)。第三圖案具有線寬L3與間距S3，且S3/L3=1。于第一、第二與第三圖案的側(cè)壁上分別形成第一、第二與第三間隙壁。于第一區(qū)域的基底上形成第一罩幕層。于暴露出的基底上形成第二罩幕層。移除第一罩幕層、第一圖案、第二圖案與第三圖案。本發(fā)明的形成圖案的方法，通過二次圖案化工藝且僅使用兩道光罩即可同時在不同區(qū)域的基底上形成具有不同間距線寬比的圖案，因而有效地降低工藝復(fù)雜度，節(jié)省工藝成本。
【專利說明】形成圖案的方法
[0001]技【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明是有關(guān)于一種半導體工藝，且特別是有關(guān)于一種形成圖案的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著集成電路技術(shù)的進步及元件尺寸的縮小化與集積化，圖案的線寬(linewidth)與間距(space)尺寸也隨之縮小。當圖案的尺寸持續(xù)縮小,在制作這些圖案時,有可能受限于微影機臺的曝光極限而無法形成精確的圖案。舉例來說，對于目前所使用的微影機臺來說，無法精確地制作出線寬小于或等于50nm且間距與線寬的比例為1:1的圖案。為了克服上述問題，發(fā)展了二次圖案化(double patterning)工藝。
[0004]一般的半導體工藝中，在不同區(qū)域的基底上的圖案通常具有不同的間距線寬比。然而，目前的二次圖案化工藝只能同時在不同區(qū)域的基底上制作出相同間距線寬比的圖案。若要在不同區(qū)域的基底上制作出具有不同的間距線寬比的圖案，則必須額外使用至少一道光罩。如此一來，工藝步驟變得復(fù)雜，且生產(chǎn)成本也隨之提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種形成圖案的方法，其可同時于不同區(qū)域的基板上形成具有不同間距線寬比的圖案。
[0006]本發(fā)明提出一種形成圖案的方法，其是先提供具有第一區(qū)域、第二區(qū)域與第三區(qū)域的基底。然后，于第一區(qū)域、第二區(qū)域與第三區(qū)域的基底上分別形成第一圖案、第二圖案與第三圖案，所述第一圖案具有第一線寬LI與第一間距SI，所述第二圖案具有第二線寬L2與第二間距S2，所述第三圖案具有第三線寬L3與第三間距S3，其中S1/L1=3，S2/L2為大于或等于3的整數(shù)且S3/L3=l。接著，于第一圖案、第二圖案與第三圖案的側(cè)壁上分別形成第一間隙壁、第二間隙壁與第三間隙壁。而后，于第一區(qū)域的基底上形成第一罩幕層，其覆蓋第一圖案與第一間隙壁。繼之，于暴露出的基底上形成第二罩幕層。之后，移除第一罩幕層、第一圖案、第二圖案與第三圖案。
[0007]基于上述，在本發(fā)明的形成圖案的方法中，通過二次圖案化工藝且僅使用兩道光罩即可同時在不同區(qū)域的基底上形成具有不同的間距線寬比的圖案，因而有效地降低工藝復(fù)雜度，并節(jié)省工藝成本。
[0008]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1A至圖1E為依照本發(fā)明的第一實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。
[0010]圖2A至圖2B為依照本發(fā)明的第二實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。
[0011]圖3為依照本發(fā)明的第三實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。
[0012]圖4A至圖4D為依照本發(fā)明的第四實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。[0013]其中，附圖標記說明如下：
[0014]100 :基底
[0015]101 :第一區(qū)域
[0016]102 :第二區(qū)域
[0017]103 :第三區(qū)域
[0018]104:第一圖案
[0019]105:第一間隙壁
[0020]106 :第二圖案
[0021]107:第二間隙壁
[0022]108 :第三圖案
[0023]109 :第三間隙壁
[0024]110 :第一罩幕層
[0025]112:第二罩幕層
[0026]214 :導體材料層
[0027]215 :導體圖案
[0028]316:介電層
[0029]317 :柵極圖案
[0030]418 :溝渠
[0031]420 :絕緣材料層
[0032]422:淺溝渠隔離圖案
[0033]L1、L2、L3、L1'、L2'、L3'、L1"、L2"、L3"、L1" '、L2" '、L3" '、L1""、L2" "、L3"":線寬
[0034]SI、S2、S3、SI'、S2'、S3'、S1"、S2"、S3"、S1" '、S2" '、S3" '、S1""、S2" "、S3"":間距
【具體實施方式】
[0035]圖IA至圖IE為依照本發(fā)明的第一實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。應(yīng)注意，圖式僅作為解說之用，并非用以限定本發(fā)明。
[0036]首先，請參照圖1A，提供基底100，其具有第一區(qū)域101、第二區(qū)域102及第三區(qū)域103?；?00例如為介電基底、導體基底或硅基底。繼之，于第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103的基底100上分別形成第一圖案104、第二圖案106與第三圖案108，其中第一圖案104具有線寬LI與間距SI，第二圖案106具有線寬L2與間距S2，第三圖案108具有線寬L3與間距S3。在第一區(qū)域101中，第一圖案104的間距SI與線寬LI的比例為3 :1，即間距SI/線寬Ll=3。在第二區(qū)域102中，第二圖案106的間距S2與線寬L2的比例為大于或等于3的整數(shù)。在第三區(qū)域103中，第三圖案108的間距S3與線寬L3的比例為I :1，即間距S3/線寬L3=l。此外，線寬LI與線寬L2小于或等于50nm，線寬L3大于50nm。在本實施例中，線寬LI與線寬L2例如為50nm，而線寬L3例如為150nm。此外，在本實施例中，雖繪示第二圖案106的間距S2/線寬L2=3，但本發(fā)明不限定于此。在其他的實施例中，依實際不同的需求可將第二圖案106的間距S2/線寬L2調(diào)整為大于3的整數(shù)。[0037]第一圖案104、第二圖案106及第三圖案108的材料例如是光阻。第一圖案104、第二圖案106及第三圖案108的形成方法例如是先在整個基底100上沉積一層光阻材料層(未繪示)，再對光阻材料層進行微影工藝。在其他實施例中，第一圖案104、第二圖案106及第三圖案108的材料也可為碳(carbon)。
[0038]接著，請參照圖1B，于第一圖案104、第二圖案106與第三圖案108的側(cè)壁上分別形成第一間隙壁105、第二間隙壁107與第三間隙壁109。第一間隙壁105、第二間隙壁107與第三間隙壁109的材料例如是氧化物、氮化物或其他適當?shù)牟牧?。第一間隙壁105、第二間隙壁107與第三間隙壁109的形成方法例如是先利用化學氣相沉積法于基底上共形地形成間隙壁材料層(未繪示)，接著對間隙壁材料層進行非等向性蝕刻工藝。一般來說，在利用化學氣相沉積法來沉積間隙壁材料層時，可將間隙壁材料層的沉積厚度控制為與第一圖案104的線寬LI相同，以在非等向性蝕刻工藝之后形成寬度與線寬LI相同的第一間隙壁105。通過形成寬度與線寬LI相同的第一間隙壁105，可使得在第一區(qū)域101中兩相鄰的第一間隙壁105之間的距離與線寬LI相同。舉例而言，在第一區(qū)域101中，第一圖案104的間距SI與線寬LI的比例為3:1，故當線寬LI為50nm時，兩相鄰的第一間隙壁105之間的距離也為50nm。
[0039]然后，請參照圖1C，于第一區(qū)域101的基底100上形成第一罩幕層110，其覆蓋住第一圖案104與第一間隙壁105。第一罩幕層110的材料例如是光阻。第一罩幕層110的形成方法例如是先在整個基底100上沉積一層光阻材料層(未繪示)，再對光阻材料層進行微影工藝。在其他實施例中，第一罩幕層Iio的材料也可為碳(carbon)。
[0040]之后，請參照圖1D，于暴露出的基底100上形成第二罩幕層112。第二罩幕層112的材料例如是氧化物、氮化物或其他適當?shù)牟牧?。第二罩幕?12的形成方法例如是先于整個基底100上形成罩幕材料層(未繪示)，接著進行非等向性蝕刻工藝，移除位于第一罩幕層110、第二圖案106、第二間隙壁107、第三圖案108與第三間隙壁109上方的罩幕材料層。特別一提的是，在第三區(qū)域103中，在形成第三間隙壁109之后，依據(jù)線寬L3與間距S3的尺寸，兩相鄰的第三間隙壁109之間可能具有空隙，也可能不具有空隙。在兩相鄰的第三間隙壁109之間不具有空隙的情況下，第二罩幕層112則不會形成于第三區(qū)域103中。
[0041]接著，請參照圖1E，移除第一罩幕層110、第一圖案104、第二圖案106與第三圖案108，以在基底100的第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103上分別形成具有不同間距線寬比的圖案。詳細地說，第一區(qū)域101上所形成的圖案由第一間隙壁105構(gòu)成，此圖案具有間距SI'與線寬LI'，且間距SI' /線寬LI' = I。第二區(qū)域102上所形成的圖案由第二間隙壁107及第二罩幕層112構(gòu)成，此圖案具有間距S2'與線寬L2'，且間距S2' /線寬L2' = 1/3。第三區(qū)域103上所形成的圖案由第三間隙壁109及第二罩幕層112構(gòu)成，此圖案具有間距S3'與線寬L3'，且間距S3' /線寬L3' =1。移除第一罩幕層110、第一圖案104、第二圖案106與第三圖案108的方法例如是進行灰化(ashing)處理。
[0042]在第二區(qū)域102中，移除第二圖案106之后所形成的圖案的間距S2,即為第二圖案106的線寬L2，而線寬L2'即為第二圖案106的間距S2。因此，第二區(qū)域102上所形成的圖案的間距S2'與線寬L2'可分別對應(yīng)于第二圖案106的線寬L2與間距S2(如圖1A所示)而改變。同樣地，在第一區(qū)域101中，移除第一圖案104之后所形成的圖案的間距SI'即為第一圖案104的線寬LI，而線寬LI，即為第一間隙壁105的寬度；在第三區(qū)域103中，移除第三圖案108之后所形成的圖案的間距S3'即為第三圖案108的線寬L3，而線寬L3'即為第三圖案108的間距S3。因此，第三區(qū)域103上所形成的圖案的間距S3'與線寬L3'可分別對應(yīng)于第三圖案108的線寬L3與間距S3 (如圖1A所示)而改變。也就是說，在本實施例中，在移除第一罩幕層110、第一圖案104、第二圖案106與第三圖案108之后，在第一區(qū)域101中，圖案的線寬LI'為50nm，且間距SI'與線寬LI'的比例為1:1;在第二區(qū)域102中，圖案的間距S2'為50nm，且間距S2'與線寬L2'的比例為1:3 ;在第三區(qū)域103中，圖案的線寬L3'為150nm，且間距S3'與線寬L3'的比例為1:1。
[0043]基于第一實施例可知，通過二次圖案化工藝且僅使用兩道光罩即可同時在基底100的第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103上分別形成具有不同間距線寬比的圖案，且間距線寬比可依實際需要進行調(diào)整。因此，可有效地降低工藝復(fù)雜度、節(jié)省工藝成本。
[0044]特別一提的是，依照基底100的類型，上述在不同區(qū)域的基底上的具有不同間距線寬比的圖案可用來形成所需的元件。以下通過第二實施例至第四實施例來詳細說明。然而，下列實施例并非用以限制本發(fā)明。
[0045]圖2A至圖2B為依照本發(fā)明的第二實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。在圖2A至圖2B中，與圖1E相同的元件將以相同的標號表示，于此不另行說明。在本實施例中，基底100為介電基底。
[0046]首先，請參照圖2A，在進行圖1E所述的步驟之后，于整個基底100上形成導體材料層214。導體材料層214的材料例如是金屬，且其形成方式例如是化學氣相沉積法。
[0047]然后，請參照圖2B，進行平坦化工藝，直到暴露出第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112，以形成導體圖案215。第一區(qū)域101中的導體圖案215的間距SI" /線寬LI" =1 ;第二區(qū)域102中的導體圖案215的間距S2" /線寬L2" =3以及第三區(qū)域103中的導體圖案215的間距S3" /線寬L3" =1。在本實施例中，導體圖案215可作為導線圖案之用。此外，在本實施例中，在第一區(qū)域101中，導線圖案的線寬為50nm，且間距與線寬的比例為1:1 ;在第二區(qū)域102中，導線圖案的線寬為50nm，且間距與線寬的比例為3:1 ;在第三區(qū)域103中，導線圖案的線寬為150nm，且間距與線寬的比例為1:1。
[0048]基于第二實施例可知，對應(yīng)于第一實施例中所形成的具有不同間距線寬比的圖案，可在基底100的第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103上分別形成具有不同間距線寬比的導體圖案215。此外，僅需要使用兩道光罩即可在基底100的不同區(qū)域中形成具有不同間距線寬比的導體圖案215，因而可有效地降低工藝復(fù)雜度并節(jié)省工藝成本。
[0049]圖3為依照本發(fā)明的第三實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。在圖3中，與圖1E相同的元件將以相同的標號表示，于此不另行說明。在本實施例中，基底100為導體基底，且配置在一介電層316上。
[0050]請參照圖3，在進行圖1E所述的步驟之后，以第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112為罩幕，移除未被第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112所覆蓋的基底100而形成柵極圖案317。上述移除部分基底100的方法例如為進行干蝕刻工藝。第一區(qū)域101中的柵極圖案317的間距SI"，/線寬LI"' =1;第二區(qū)域102中的柵極圖案317的間距S2" ' /線寬L2"' =1/3 ;第三區(qū)域103中的柵極圖案317的間距S3" ^ /線寬L3" ^ =1。在本實施例中，在第一區(qū)域101中，柵極圖案317的線寬LI"'為50nm，且間距SI"'與線寬LI"'的比例為1:1 ;在第二區(qū)域102中，柵極圖案317的間距S2"'為50nm，且間距S2"'與線寬L2"'的比例為1:3 ;在第三區(qū)域103中，柵極圖案317的線寬L3"'為150nm，且間距S3 "'與線寬L3"'的比例為1:1。
[0051]基于第三實施例可知，對應(yīng)于第一實施例中所形成的具有不同間距線寬比的圖案，可在基底100的第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103上分別形成具不同間距線寬比的柵極圖案317。此外，僅需要使用兩道光罩即可在基底100的不同區(qū)域中形成具有不同間距線寬比的柵極圖案317，因而可有效地降低工藝復(fù)雜度并節(jié)省工藝成本并。
[0052]圖4A至圖4D為依照本發(fā)明的第四實施例所繪示的圖案的形成流程剖面示意圖。在圖4A至圖4D中，與圖1E相同的元件將以相同的標號表示，于此不另行說明。在本實施例中，基底100為硅基底。
[0053]首先，請參照圖4A，以第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112為罩幕，移除部分基底100，以形成多個溝渠418。移除基底100的方法例如是進行干蝕刻工藝。
[0054]然后，請參照圖4B，于基底上100形成絕緣材料層420，并填滿溝渠418。絕緣材料層420的材料例如是氧化物、氮化物或其他適當?shù)牟牧希倚纬煞椒ɡ鐬檫M行化學氣相沉積法。
[0055]接著，請參照圖4C，進行平坦化工藝，直到暴露出第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112,以形成淺溝渠隔離(shallowtrench isolation,STI)圖案 422。
[0056]而后，請參照圖4D，移除第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112，保留淺溝渠隔離圖案422。上述第一間隙壁105、第二間隙壁107、第三間隙壁109與第二罩幕層112的移除方法例如為進行干蝕刻工藝。第一區(qū)域101中的淺溝渠隔離圖案422的間距SI" " /線寬LI" " = I ;第二區(qū)域102中的淺溝渠隔離圖案422的間距S2" " /線寬L2" ' =3以及第三區(qū)域103中的淺溝渠隔離圖案422的間距S3" " /線寬L3" " =1。在本實施例中，在第一區(qū)域101中，淺溝渠隔離圖案422的線寬LI""為50nm，且間距SI""與線寬LI""的比例為1:1 ;在第二區(qū)域102中，淺溝渠隔離圖案422的線寬L2""為50nm，且間距S2""與線寬L2""的比例為3:1。在第三區(qū)域103中，淺溝渠隔離圖案422的線寬L3""為150nm，且間距S3""與線寬L3""的比例為1:1。
[0057]基于第四實施例可知，對應(yīng)于第一實施例中所形成的具有不同間距線寬比的圖案，可在基底100的第一區(qū)域101、第二區(qū)域102與第三區(qū)域103上分別形成具有不同間距線寬比的淺溝渠隔離圖案422。此外，僅需要使用兩道光罩即可在基底100的不同區(qū)域中形成具有不同間距線寬比的淺溝渠隔離圖案422，因而可有效地降低工藝復(fù)雜度并節(jié)省工藝成本。
[0058]綜上所述，在上述實施例所提出的形成圖案的方法中，通過二次圖案化工藝且僅使用兩道光罩，可同時在不同區(qū)域的基底上形成具有不同間距線寬比的圖案，因此可有效地降低工藝復(fù)雜度，并節(jié)省工藝成本。此外，可依據(jù)不同區(qū)域中的需求來調(diào)整各區(qū)域中的圖案的間距線寬比，因此本發(fā)明的圖案形成方法可應(yīng)用于更多領(lǐng)域中。
[0059]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
【權(quán)利要求】
1.一種形成圖案的方法，包括: 提供具有第一區(qū)域、第二區(qū)域與第三區(qū)域的基底； 于所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域與所述第三區(qū)域的所述基底上分別形成第一圖案、第二圖案與第三圖案，所述第一圖案具有第一線寬LI與第一間距SI，所述第二圖案具有第二線寬L2與第二間距S2，所述第三圖案具有第三線寬L3與第三間距S3，其中S1/L1=3，S2/L2為大于或等于3的整數(shù)且S3/L3=l ； 于所述第一圖案、所述第二圖案與所述第三圖案的側(cè)壁上分別形成第一間隙壁、第二間隙壁與第三間隙壁； 于所述第一區(qū)域的所述基底上形成第一罩幕層，所述第一罩幕層覆蓋所述第一圖案與所述第一間隙壁； 于暴露出的所述基底上形成第二罩幕層；以及 移除所述第一罩幕層、所述第一圖案、所述第二圖案與所述第三圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述第一線寬LI與所述第二線寬L2小于或等于50nm，而所述第三線寬L3大于50nm。
3.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述第一間隙壁、所述第二間隙壁與所述第三間隙壁的形成方法包括: 于所述基底上共形地形成間隙壁材料層；以及 進行非等向性蝕刻工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述第二罩幕層的形成方法包括: 于所述基底上形成罩幕材料層；以及 進行非等向性蝕刻工藝，移除位于所述第一罩幕層、所述第二圖案、所述第二間隙壁、所述第三圖案與所述第三間隙壁上方的所述罩幕材料層。
5.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述基底為介電基底。
6.如權(quán)利要求5所述的形成圖案的方法，其中在移除所述第一罩幕層、所述第一圖案、所述第二圖案與所述第三圖案之后，還包括: 于所述基底上形成導體材料層；以及 進行平坦化工藝，直到暴露出所述第一間隙壁、所述第二間隙壁、所述第三間隙壁與所述弟罩眷層。
7.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述基底為導體基底。
8.如權(quán)利要求7所述的形成圖案的方法，其中在移除所述第一罩幕層、所述第一圖案、所述第二圖案與所述第三圖案之后，還包括以所述第一間隙壁、所述第二間隙壁、所述第三間隙壁與所述第二罩幕層為罩幕，移除部分所述基底。
9.如權(quán)利要求1所述的形成圖案的方法，其中所述基底為硅基底。
10.如權(quán)利要求9所述的形成圖案的方法，其中在移除所述第一罩幕層、所述第一圖案、所述第二圖案與所述第三圖案之后，還包括: 以所述第一間隙壁、所述第二間隙壁、所述第三間隙壁與所述第二罩幕層為罩幕，移除部分所述基底，以形成多個溝渠； 于所述基底上形成絕緣材料層，并填滿所述溝渠； 進行平坦化工藝，直到暴露出所述第一間隙壁、所述第二間隙壁、所述第三間隙壁與所述第二罩幕層；以及 移除所述第一間隙壁，所述第第二間隙壁，所述第三間隙壁與所述第二罩幕層。
【文檔編號】H01L21/02GK103839769SQ201210471810
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】謝榮源 申請人:華邦電子股份有限公司