专利名称：形成多种宽度间隙壁的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制作领域，关于一种形成间隙壁的方法，且特别是有关于一种形成多种宽度间隙壁的方法。
背景技术：
间隙壁是半导体制程中不可或缺的一部分，举例来说，在闸极结构中为了处理短通道效应，便需要形成间隙壁的结构。除了在闸极结构，在各种半导体的不同部分亦可常见到间隙壁的踪影，举例来说，在沟渠(Trench)亦为了满足电性或物性而有使用间隙壁的情形。间隙壁的宽度会影响其性质，因此对于日益精细的半导体工业，能否制作所需规格的间隙壁变的极为重要。
随着电子技术的进步，晶片中能够存放的电路元件集成度不断增加。其应用也越来越广泛与多样化，晶片内的电路构造也越来越复杂。举例来说，在系统整合晶片(SOC)或其它日益常见的应用中，往往需要在不同区域使用不同性质的电路元件，而这些电路元件又往往需要不同宽度的间隙壁规格。一种习知的做法，是分区域分别制作间隙壁。然而如此做的问题在于反复的动作需要多次的光罩数目，同时非作业区域往往会有掺杂区域遭到蚀刻污染的问题。
因此，在今日及可见的未来，由于多种宽度的间隙壁需求增加的情况下，如果能够找出一个有效且具有弹性，又能够保护非作业区域的间隙壁的制作方法，将对日益复杂的半导体工业带来重大的贡献。
发明内容
本发明的自的就是在于提供一种能够形成多种宽度的间隙壁的有效方法，所述方法包括下列步骤
首先，提供一基材，而此基材上具有多数个需要在其侧面形成间隙壁的结构，这些结构分布在多个区域中。换句话说，需要不同宽度间隙壁的结构位于在不同的作业区域中。
接着，将多层蚀刻选择比不同的介电层，以堆栈式沉积于一基材上，其中相邻介电层具有不同蚀刻选择比，并且此介电层的物质是用来作为间隙壁的材料。
然后，基于不同的间隙壁宽度需要，选择性的使用一次以上的微影蚀刻作业。此处所述的微影蚀刻作业包括下列步骤第一步在介电层上形成图案化光阻，以曝露若干作业区域；第二步在此曝露出的作业区域中进行选择性蚀刻，例如利用邻近介电层不同的蚀刻选择比，以达成所需的介电层层数；第三步则是将光阻移除，以进行后续的步骤。籍由至少一次的微影蚀刻作业，使得不同作业区域的介电层保留不同的层数或形状；最后，再透过一次非等向蚀刻，将不必要的介电层物质去除，如此便能使不同作业区域的间隙壁具有不同的宽度。
所述的至少一次微影蚀刻作业的各次作业间，选择性包括至少一次半导体制程。
本发明不但提供了一个容易规划的制作方法，且此制作方法可使用于一整个晶片或晶片的局部区域，具有相当大的弹性。此外，预先形成的介电层亦可作为对基材及其上结构的保护，以避免间隙壁形成过程出现不必要的污染。所以，本发明确实提出有效的方法解决了自前的问题，因此对日趋复杂的半导体制造提出了重大的贡献。
图1为一集成电路芯片的示意图；图2为本发明所述实施例方法的流程图；
图3a至图3h为本发明提供的实施例中形成二种宽度间隙壁的例子；图4a至图4i为本发明提供的实施例中形成三种宽度间隙壁的例子；图5为不同间隙壁形状的例子；图6为另一结构间隙壁应用的例子图中标记说明I0、芯片 11、计算模块 12、控制模块13、第一内存 14、第二内存 15、通讯模块311、第一作业区域 312、第二作业区域321、闸结构322、闸结构331、介电层 332、介电层333、介电层341、光阻342、光阻411、第一作业区域 412、第二作业区域413、第三作业区域421、闸结构422、闸结构 423、闸结构431、介电层432、介电层 433、介电层434、介电层441、光阻442、光阻443、光阻 51、间隙壁 52、间隙壁具体实施方式
本发明是提供一种能够形成多种间隙壁宽度的方法，为方便理解，以下将提供具体实施例并配合附图详细说明。
首先，请参看图1，此图为一个集成电路晶片10的示意图。晶片I0由计算模块11、控制模块12、第一内存13、第二内存14，以及通讯模块15几个部分组成。此图为一个系统单晶片(SOC)，在此仅作为例示以说明本发明而非用以限制本发明的范围。
芯片10的各模块间电路往往具有不同的特性，举例来说，即使同样是C二OS逻辑闸，但因为其作为通讯、内存、或计算等不同用途，其所需的间隙壁的宽度将有不同的要求，籍此以达成不同特性的电路元件。
因此，在此晶片10制造的过程中，对于不同的区域内电路元件，便产生不同宽度的间隙壁的需求。在此例子中，因为电路元件需要具有不同宽度的间隙壁，我们将晶片10分为计算模块11、控制模块12、第一内存13、第二内存14，以及通讯模块15数个作业区域。当然，此处的作业区域划分仅为便于说明之用，而非限定作业区域划分的方法，在实际的作业中，即使是通讯模块内也可能需要多数不同的作业区域。
以下请参看图2，此流程图说明制作间隙壁方法的实施例。首先，提供一基材(步骤202)，此基材上具有多数个结构，这些结构的侧壁需要形成间隙壁，并且这些结构分布于超过两个以上的作业区域。举例来说，这些结构的实施例包括闸极(gate)、沟渠(Trench)等类型。
接着，在此基材上形成至少二层以上的介电层(步骤204)，这些介电层一层一层叠在基材上方。这些介电层提供用来形成间隙壁的材料，而形成这些介电层的方法的例子包括各种半导体制程习知的沉积方式。这些介电层中相邻的二者具有不同的蚀刻选择比，用以作为控制后续的选择性蚀刻的条件。接着，依据最后要形成的间隙壁构造，选择(步骤206)微影蚀刻作业(步骤208)或是直接对前述的介电层进行选择性蚀刻(步骤210)，此处所述的选择性蚀刻可依需要选用干式蚀刻、湿式蚀刻、等向蚀刻或非等向蚀刻，并利用前述介电层邻接二层的蚀刻选择比不同，以达成不同间隙壁宽度的需要。此种不利用光阻而利用蚀刻选择比的不同介电层进行蚀刻者，又称为自行对准蚀刻(selfaligned etching)。
其中，选择微影蚀刻作业(步骤208)时包括下列步骤首先，在前述的介电层上形成图案化光阻(Patterned photo resist)，籍以曝露一部分的作业区域(步骤2082)。接着，对于曝露出来的作业区域部分，就介电层进行选择性的蚀刻(步骤2084)，此选择性蚀刻可依需要选用干式蚀刻、湿式蚀刻、等向蚀刻或非等向蚀刻，并利用前述介电层邻接二层的蚀刻选择比不同，以达成不同间隙壁宽度的需要。然后，进行光阻的移除(步骤2086)。
必须指出的是，整个蚀刻程序必须包括至少一次的微影蚀刻作业208，至于选择性蚀刻210则可依需要进行一次或多次，与微影蚀刻作业208交错进行。例如，可在形成至少二介电层204后，即进行一次或多次选择性蚀刻210，然后交错进行至少一次微影蚀刻作业208及一次或多次选择性蚀刻210，此类方法皆属于本发明的保护范围。
然后一直重复上述的步骤(步骤212)，直到各作业区域内的间隙壁皆形成完毕才结束(步骤214)。
其中，本发明的特征至少包括下列几点首先，预先将所需的介电层全部形成完毕。若欲形成N种不同宽度的间隙壁，则至少需要形成N层以上的介电层。其次，在各作业区域间隙壁形成的过程中，至少采取一次以上的微影蚀刻作业。籍由在不同作业区域进行微影蚀刻作业时使用不同的选择性蚀刻，使得不同作业区域的间隙壁具有不同形状或层数的介电层，也因此达成在不同作业区域的间隙壁具有不同的宽度。
为了更清楚的说明本发明的概念，以下另外用更详细的例子来说明本发明的方法。
首先，请参看图3a到图3b，这些图说明如何透过先形成介电层，再选择性地透过微影蚀刻以达成不同宽度或形状的间隙壁的例子。
在图3a中，基材32上的第一作业区域311具有闸极结构321，而在第二作业区域312具有闸极结构322。为了形成间隙壁，首先在基材32上沉积三层介电层331、332、333，其中介电层331与介电层332具有不同蚀刻选择比，介电层332与介电层333具有不同的蚀刻选择比。接着在介电层331、332及333上方形成图案化光阻341。
然后，如图3b所示，对图案化光阻341所曝露出的第一作业区域311进行等向或非等向蚀刻，以移除介电层333。由于介电层333与介电层332具有不同的蚀刻选择比，因此可顺利移除介电层333。至于第二作业区域312因为有光阻341保护，因此不受到蚀刻的影响。
然后，对于第一作业区域311的介电层332继续进行非等向蚀刻的处理，就可以得到图3c所示的结构。此时将第二作业区域312的光阻341移除，并且对于第一作业区域311籍由图案化(pattern)程序加上光阻342，如此可得到图3d的结构。
然后，对于图案化光阻342所曝露出的第二作业区域312进行二次非等向蚀刻可依序得到图3e及图3f的结构。
接着，移除光阻342得到图3g的结构。并且在最后对所有作业区域进行一次非等向蚀刻，以移除所有非作为间隙壁的介电层的材料，而得到图3h的结构。
在上述的程序后，我们得到第一区域311的闸极结构321具有与第二区域312的闸极结构322不同的间隙壁宽度(宽度设为W，W1＜W2)。此间隙壁宽度的不同是由其组成介电层的材料的层数与厚度来决定。必须指出的是，在整个间隙壁形成的过程中，由于到最后才统一进行非等向蚀刻，以移除不必要的介电层材料，因此基材32一直受到介电层331、332、333所保护，闸极极321、322下方的掺杂区不会受到多次蚀刻的污染。
以上是利用三层介电层形成二种作业区域二种宽度形状间隙壁的例子，当然，习知技艺者当能利用此说明将的拓展为各种二层以上的任何数目介电层，以形成二种以上的任何数目作业区域的二种以上任何宽度形状的间隙壁。
以下再说明如何形成三种宽度的间隙壁的另一例子。关于此例子，请配合参看图4a到图4i的各阶段结构图。在图4a中，基材42具有第一作业区域411、第二作业区域412，以及第三作业区域413，在此三作业区域上分别有闸极结构421、422与423。首先，在基材42上形成四层介电层431、432、433、434，其中此四层介电层431432、433、434的任意相邻二层具有不同的蚀刻选择比。然后，在此四层介电层431、432、433、434上方形成图形化光阻441，以曝露第一作业区域411，如图4a所示。
接着，对于曝露的第一作业区域411进行两次非等向蚀刻，以依序得到图4b、图4c所示结构。接着，再进行一次等向蚀刻，移除所曝露出的第一作业区域411的介电层434的物质以得到图4d所示结构。
然后，将第二作业区域412、第三作业区域413的光阻441去除，并接着在第一作业区域411上形成图案化光阻442，以曝露第二作业区域412以及第三作业区域413。接着，对曝露出的第二作业区域412及第三作业区域413进行选择性蚀刻，以移除该曝露区域介电层434的物质。在经由这些步骤后，我们得到图4e所示的结构。
接着，进一步对曝露的第二作业区域412及第三作业区域413进行非等向蚀刻，以得到图4f所示的结构。然后，去除图4f中的光阻442，并在第一作业区域411、第二作业区域412上形成图案化光阻443，以曝露第三作业区域413，并进行一等向或非等向蚀刻，以得到图4g所示的结构。
接着，去掉光阻443，便得到图4h的结构。在图4h的结构中，闸结构421、422与423分别覆盖不同形状的介电层。最后，进行一次非等向蚀刻，把不需要的介电层物质移除，至此，便得到图4i。在图4i中，我们可以发现，闸结构421、422、423具有不同形状与宽度的间隙壁(宽度设为W，W1＞W2＞W3)，因而可满足闸结构421、422与423所需要的不同宽度间隙壁特性。
接着，请参看图5，此图说明间隙不同的形状。虽然上述的两个例子中，皆以类似图5中间隙壁51的形状作为说明之用，然而如果有设计的需要，习知技艺者当可利用上述的技术以形成间隙壁52的形状。
此外，请参看图6，此图说明本发明适用于沟渠(Trench)的例子。与前述的闸极不同，有时在沟渠形状的结构也需要间隙壁，此时，我们便能利用本发明所揭示的技术在不同作业区域形成不同宽度或形状的间隙壁。
此外，除了上述两种在闸极以及沟渠的应用，其它需要间隙壁的结构亦可适用本发明的技术。举例来说，在平坦化制程后需要产生导线或沟渠等需要间隙壁的结构，亦可适用本发明的技术，以在不同作业区域形成不同宽度或形状的间隙壁。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明至少具有下列优点。首先，由于在间隙壁制作的过程中，基材受到介电层的保护，因此可避免因为制程，例如蚀刻，所带来的污染。举例来说，本方法可避免对于不同作业区域的闸极下方的掺杂区产生污染。其次，本发明将作为间隙壁材质的介电层一次先全部沉积形成出来，接着再通过选择性的微影蚀刻，以不同介电层形状的组合以得到不同的间隙壁形状，此对电路的设计者而言具有容易规划的特性，也因此本发明对于日益复杂的电路，亦有重要的应用价值和良好的效果。
因此，本发明确实提供了一个有效的方法，以在不同作业区域形成不同宽度或形状的间隙壁，本发明对于今后半导体制程需要用到更复杂的电路集成具有重要的贡献。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，都涵盖在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书所限定的范围为准。
权利要求
1.一种形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该方法至少包括以下步骤提供一基材，该基材上具有复数结构，该复数结构分布于至少二作业区域；于该基材上形成至少二层介电层的堆栈；以及于该些介电层上进行至少一次微影蚀刻作业，其中每次微影蚀刻作业包括于该介电层上形成图案化光阻，以曝露该些作业区域中的至少一作业区域；对曝露的该部分作业区域的该些介电层进行选择性蚀刻；以及移除该图案化光阻；其中，该复数结构旁的间隙壁是由该介电层的物质组成，且该至少一次微影蚀刻作业在该些作业区域的不同区域进行不同的选择性蚀刻，藉此使得位于该些作业区域不同区域的该复数结构旁的间隙壁具有不同的宽度。
2.如权利要求1所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于更包括在该至少一次微影蚀刻作业后，对所有该作业区域进行一蚀刻，以移除所有非属于该间隙壁的该介电层物质。
3.如权利要求1所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于其中在该至少一次微影蚀刻作业的各次作业间，选择性包括至少一半导体制程。
4.如权利要求1所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该复数结构包括闸极结构。
5.如权利要求1所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该结构包括沟渠结构。
6.如权利要求1所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于对曝露的该作业区域进行各次蚀刻时，利用相邻该介电层的蚀刻选择比不同而决定该次蚀刻的结束条件。
7.如权利要求6所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该至少一次微影蚀刻的各次蚀刻包括干式蚀刻。
8.如权利要求6所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该至少一次微影蚀刻的各次蚀刻包括湿式蚀刻。
9.如权利要求6所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该至少一次微影蚀刻的各次蚀刻包括等向蚀刻。
10.如权利要求6所述的形成多种宽度的间隙壁的方法，其特征在于该至少一次微影蚀刻的各次蚀刻包括非等向蚀刻。
11.一种形成多种宽度间隙壁的方法，该方法是在一基材的复数结构旁形成间隙壁，该复数结构是分布于至少二作业区域，其特征在于包括以下步骤预先于该基材上形成至少二层介电层的堆栈，其中相邻的该些介电层具有不同蚀刻选择比；并且在形成该些介电层后进行至少一次微影蚀刻作业以及选择性交错进行微影蚀刻作业或自行对准蚀刻作业，藉此使该复数结构旁形成不同宽度的间隙壁。
12.如权利要求11所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于更包括在该至少一次微影蚀刻作业后，对所有该作业区域进行一非等向蚀刻，以移除所有非属于该间隙壁的该介电层物质。
13.如权利要求11所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于在该至少一次微影蚀刻作业的各次作业间，选择性包括至少一半导体制程。
14.如权利要求11所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该复数结构包括闸极结构。
15.如权利要求11所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于该结构结构包括沟渠结构。
16.如权利要求11所述的形成多种宽度间隙壁的方法，其特征在于对曝露的该作业区域进行各次蚀刻时，利用相邻该介电层的蚀刻选择比不同而决定该次蚀刻的结束条件。
全文摘要
一种形成多种宽度或形状的间隙壁的方法包括下列步骤。首先，提供一个基材，其上具有多个分布不同区域的结构，且这些结构需要在侧面形成间隙壁。然后，在此基材上形成多层具有不同蚀刻比的介电层。接着，依据间隙壁的规格需求，进行至少一次的微影蚀刻作业。此微影蚀刻作业包括形成图案化光阻以曝露一部分区域，对此曝露区域进行选择性蚀刻，以及在蚀刻后移除光阻。藉由不同区域的介电层受到不同的选择性蚀刻，以在不同区域产生形状或层数不同的介电层物质，而利用这些介电层物质便可组成不同宽度的间隙壁。
文档编号H01L21/30GK1610055SQ200310101949
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月17日 优先权日2003年10月17日
发明者雷明达, 林义雄, 刘埃森, 林正忠, 彭宝庆, 林佳惠 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司