图案化的方法
【专利摘要】本发明是有关于一种图案化的方法。首先，在基底上形成材料层。然后,在材料层上形成灰化层。接着,在灰化层上形成图案化转移层。之后,以图案化转移层的补偿层为掩模,来图案化灰化层，以形成图案化灰化层。继之，以图案化灰化层为掩模，来图案化材料层。藉由本发明可以在维持元件密度的情况下制作较宽的字线，避免短沟道效应，提升元件的效能。另外，此方法可应用到制作较小的接触窗或介层窗，在不需更动现行设备及光刻胶的情况下，提高图案密度高达两倍。此外，本发明提供的图案化的方法可以制作自对准的双镶嵌开口，其制造工艺裕度大且可以轻易达到双镶嵌开口的叠对规格。
【专利说明】图案化的方法
[0001]本申请是申请号为200910150240.9的名称为“图案化的方法”的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日是2009年06月23日。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种半导体制造工艺方法，特别是涉及一种图案化的方法。
【背景技术】
[0003]随着记忆体元件的集成度的日益提升，记忆体元件的尺寸亦随之缩小。因此，沟道区的长度也逐渐缩短，以增加元件的操作速度。然而，当沟道区的长度缩短至一定程度之后，贝1J会产生短沟道效应(short channel effects),进而导致元件的效能降低。
[0004]在非挥发性记忆体元件中，由于沟道区位于字线的下方，为了增加沟道区的长度，现有习知的一种做法是利用维持间距(Pitch)不变，但增加字线之线宽(或减少字线间之间距)的方式，以在维持元件密度的情况下避免短沟道效应。然而，字线之线宽受到微影制造工艺之曝光极限尺寸的限制。举例来说，形成字线的方法是先在基底上形成导体层，然后，在导体层上形成图案化光刻胶层。图案化光刻胶层具有开口，且覆盖欲形成字线的部分导体层。当欲形成的字线太宽时，图案化光刻胶层的开口变小，因此会有光刻胶残留(scum)于开口的现象。如此一来，制造工艺裕度(process window)非常有限。有鉴于此，如何制作较宽的字线，且同时避免因制造工艺裕度狭窄而造成的光刻胶残留的现象，已成为目前业界相当重视的课题之一。
[0005]由此可见，上述现有的图案化的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的图案化的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，克服现有的图案化的方法存在的缺陷，而提供一种新的图案化的方法，所要解决的技术问题是使其制造工艺裕度较宽，可以在维持元件密度的情况下，用现有的机台制造较宽的线宽或较小的开口，非常适于实用。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种图案化的方法，其包括以下步骤:在一基底上形成一材料层；在该材料层上形成一第一灰化层；在该第一灰化层上形成一图案化第一转移层；以该图案化第一转移层的一补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层，以形成一图案化第一灰化层；以及以该图案化第一灰化层为掩模，来图案化该材料层。
[0008]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]前述的图案化的方法，其中该第一灰化层的材料包括非晶碳。
[0010]前述的图案化的方法，其中形成该图案化第一灰化层的步骤包括:形成一掩模层以覆盖该图案化第一转移层；移除部分该掩模层以曝露该图案化第一转移层的上表面；移除该图案化第一转移层以形成该图案化第一转移层的该补偿层；以及以该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层。
[0011]前述的图案化的方法，其中形成该图案化第一转移层的步骤包括:在该第一灰化层上依序形成一第一转移层、一第二灰化层、一顶盖层及一图案化光刻胶层；对该图案化光刻胶层进行一第一削减制造工艺，以形成一经削减的该图案化光刻胶层；以该经削减的该图案化光刻胶层为掩模，依序来图案化该顶盖层及该第二灰化层，以形成一图案化顶盖层及一图案化第二灰化层；形成一掩模层以覆盖该图案化顶盖层及该图案化第二灰化层；移除该图案化顶盖层及部分该掩模层；移除该图案化第二灰化层以形成一图案化掩模层；以及以该图案化掩模层为掩模，来图案化该第一转移层。
[0012]前述的图案化的方法，其中形成该图案化第一转移层的步骤包括:在该第一灰化层上依序形成一第一转移层及一图案化光刻胶层；沉积一聚合物在该图案化光刻胶层的侧壁；以及以该图案化光刻胶层及该聚合物为掩模，来图案化该第一转移层；以及移除该图案化光刻胶层及该聚合物。
[0013]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种图案化的方法，其包括以下步骤:在一基底上依序形成一材料层、一第一灰化层及一图案化第一转移层；以及依序转移该图案化第一转移层的一补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0015]前述的图案化的方法，其中该第一灰化层的材料包括非晶碳。
[0016]前述的图案化的方法，其中依序转移该图案化第一转移层的图案或该图案化第一转移层的该补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层的步骤包括:以该图案化第一转移层或该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层，以形成一图案化第一灰化层；以及以该图案化第一灰化层为掩模，来图案化该材料层。
[0017]前述的图案化的方法，其中形成该图案化第一灰化层的步骤包括:形成一掩模层以覆盖该图案化第一转移层；移除部分该掩模层以曝露该图案化第一转移层的上表面；移除该图案化第一转移层以形成该图案化第一转移层的该补偿层；以及以该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层。
[0018]前述的图案化的方法，该第一灰化层包括一底灰化层及一顶灰化层，且该图案化第一转移层在该顶灰化层上，该方法更包括形成一图案化第二转移层在该底灰化层及该顶灰化层之间，其中该图案化第二转移层的关键尺寸大于该图案化第一转移层之关键尺寸；以及其中依序转移该图案化第一转移层的图案或该图案化第一转移层的一补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层的步骤包括:以该图案化第一转移层及该图案化第二转移层为掩模，移除部分该底灰化层及部分该顶灰化层，以形成一图案化灰化结构；及以该图案化灰化结构为掩模，移除部分该材料层，以于该材料层中形成一双镶嵌开口。
[0019]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种图案化的方法。首先，在基底上形成材料层。然后，在材料层上形成灰化层。接着，在灰化层上形成图案化转移层。之后，以图案化转移层的补偿层为掩模，来图案化灰化层，以形成图案化灰化层。继之，以图案化灰化层为掩模，来图案化材料层。在形成图案化转移层的步骤中，可以进行至少一次的削减制造工艺或至少一次的聚合物沉积制造工艺以减少开口宽度。
[0020]借由上述技术方案，本发明图案化的方法至少具有下列优点及有益效果:本发明提供的图案化的方法可以在维持元件密度的情况下制作较宽的字线，避免短沟道效应，提升元件的效能。另外，此方法可应用到制作较小的接触窗或介层窗，在不需更动现行设备及光刻胶的情况下，提高图案密度高达两倍。此外，本发明提供的图案化的方法可以制作自对准的双镶嵌开口，其制造工艺裕度大且可以轻易达到双镶嵌开口的叠对规格。
[0021]综上所述，本发明在技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0022]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1A到图1I是根据本发明第一实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0024]图2A到图21是根据本发明第二实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0025]图3A到图3E是根据本发明第三实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0026]图4A到图4F是根据本发明第四实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0027]图5A到图51是根据本发明第五实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0028]100、200、300、400:基底
[0029]101、201、404、408:介电层
[0030]102,202,302,410:材料层
[0031]102a、202a、302a:图案化材料层
[0032]103、105、111、211、213、215、217、303、307、311:开口
[0033]104,203,207,304,412,420:灰化层
[0034]104a、203a、207a、217a、304a:图案化灰化层
[0035]106、205、306、414、422:转移层
[0036]116a、116a、205a、306a、414a、422a:图案化转移层
[0037]106a、106a’、206a、206a’:图案化图案转移层
[0038]108、208、310、316、418、426:图案化光刻胶层
[0039]118,218:经削减的图案化光刻胶层
[0040]110、210、305:掩模层
[0041]120:补偿层209:顶盖层
[0042]220、305a:图案化掩模层209a、219a:图案化顶盖层
[0043]315、317:图案306a’:图案化中间层
[0044]308、314、416、424:底抗反射涂布层
[0045]312、318:聚合物402、406:阻挡层
[0046]415、423:开口图案421:灰化结构
[0047]428、430:开口432:双镶嵌开口
[0048]W1、W2、W3、W4、W5:宽度
【具体实施方式】
[0049]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的图案化的方法其【具体实施方式】、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
[0050]第一实施例
[0051]图1A到图1I是根据本发明第一实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0052]首先，请参阅图1A所示，在基底100上依序形成材料层102、灰化层(ashablelayer) 104、转移层106及图案化光刻胶层108。基底100例如是硅基底。材料层102的材料例如是导体材料，如金属、多晶娃(polysilicon)、多晶娃化金属(polycide)或金属娃化物(metal silicide)。在此实施例中，材料层102的材料例如是多晶硅，其厚度例如是约800埃。灰化层104为非感光层(non-photosensitive layer),其材料例如是非晶碳(amorphous carbon, a-C),且其厚度例如是约1500埃。转移层106的材料例如是氧化娃或氮氧化硅。在此实施例中，转移层106的材料例如是氧化硅，其厚度例如是约500埃。另夕卜，材料层102、灰化层104及转移层106的形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺(即制程，以下均称为制造工艺)。图案化光刻胶层108的线宽为Wl，Wl例如是等于曝光极限尺寸(exposure limit dimens1n)。此外,可选择性地在材料层102形成之前,先在基底100上形成介电层101。介电层101例如是氧化硅层或是氧化硅/氮化硅/氧化硅(0N0)层，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。
[0053]接着，请参阅图1B所示,对图案化光刻胶层108进行第一削减制造工艺(trimmingprocess),以形成经削减的图案化光刻胶层118。第一削减制造工艺例如是蚀刻制造工艺，所使用的反应气体包括O2&CF4。然后，以经削减的图案化光刻胶层118为掩模，来图案化转移层106，以形成图案化转移层106a。图案化转移层106a的线宽为W2。在此步骤中，Wl削减为W2，因为Wl等于曝光极限尺寸，因此W2会小于曝光极限尺寸，其中，W2约为Wl的90%或更小。图案化此转移层106的方法例如是进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括 CF4、CHF3 及 Ar。
[0054]继之，请参阅图1C所示，对图案化转移层106a进行第二削减制造工艺，以形成图案化转移层116a。图案化转移层116a的线宽为W3。在此步骤中，W2削减为W3，W3同样小于曝光极限尺寸。图1B与图1C的步骤可以在同一反应室(chamber)中完成。之后，移除经削减的图案化光刻胶层118。特别要说明的是，不管第一削减制造工艺或第二削减制造工艺都可以是选择性的。也就是说，可以仅藉由第一削减制造工艺或第二削减制造工艺来形成图案化转移层116a。
[0055]如图1A至图1C所示，在基底100上依序形成材料层102及灰化层104。然后，在灰化层104上形成图案化转移层116a。
[0056]接着，请参阅图1D所示，形成掩模层110以覆盖图案化转移层116a。掩模层110的材料例如是含硅材料如多晶硅，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。然后，请参阅图1E所示，移除部分掩模层110以曝露出图案化转移层116a的上表面。剩余的掩模层110形成图案化转移层116a的补偿层(complementary layer) 120。换句话说,补偿层120是图案化转移层116a的反向影像(reverse image)。移除部分掩模层110的方法包括进行化学机械研磨制造工艺。由于掩模层110(如多晶硅层)对图案化转移层116a(如氧化硅层)的研磨选择比够高，例如是介于约100:1到200:1之间，所以此化学机械研磨制造工艺可以准确地停在图案化转移层116a的上表面。
[0057]之后，请参阅图1F所示，移除图案化转移层116a，以在补偿层120中形成开口111，且开口 111的宽度为W3。移除图案化转移层116a的方法包括进行等离子体(干电浆)蚀刻制造工艺。
[0058]继之，请参阅图1G所示，以补偿层120为掩模，来图案化灰化层104，以形成图案化灰化层104a。图案化灰化层104a具有开口 105，且开口 105的宽度为W3。图案化此灰化层104的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括Ar及O2。由于灰化层104 (如非晶碳层)对补偿层120 (如多晶硅层)的蚀刻选择比够高，例如是介于约15:1到35:1之间，所以补偿层120的厚度不用太厚，就可以轻易地完成灰化层104的图案化过程。
[0059]如图1D至IG所示，以图案化转移层116a的补偿层120为掩模，来图案化灰化层104，以形成图案化灰化层104a。
[0060]接着，请参阅图1H所示，以图案化灰化层104a为掩模，来图案化材料层102，以形成图案化材料层102a。图案化材料层102a具有开口 103，且开口 103的宽度为W3。图案化此材料层102的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括HBrXF4及02。材料层102(如多晶硅层)对图案化灰化层104a(如非晶碳层)的蚀刻选择比例如是约大于5，举例来说，介于约5:1到9:1之间。在此实施例中，因为补偿层120和材料层102的材料相同，例如均为多晶硅，因此在图案化此材料层102的过程中，补偿层120也会同时被移除，甚至部分的图案化灰化层104a也会被移除而形成圆角(rounding corner)的现象。此外，图1G至图1H中每一步骤均可视为自对准制造工艺(self-aligned process),因此补偿层120中开口 111的宽度与图案化材料层102a中开口 103的宽度相等。也就是说，开口 103的宽度为W3。
[0061]然后，请参阅图1I所示，移除图案化灰化层104a。移除图案化灰化层104a的方法包括进行干蚀刻制造工艺，如氧气等离子体剥除制造工艺。接下来，可以进行湿蚀刻制造工艺以清洗残留在图案化材料层102a上的图案化灰化层104a。
[0062]基于上述，在基底100上依序形成材料层102、灰化层104及图案化转移层116a。然后，依序转移图案化转移层116a的补偿层120的图案至灰化层104及材料层102。
[0063]第二实施例
[0064]图2A到图21是根据本发明第二实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0065]首先，请参阅图2A所示，在基底200上依序形成材料层202、灰化层203、转移层205、另一灰化层207、顶盖层(cap layer) 209及图案化光刻胶层208。基底200例如是硅基底。材料层202的材料例如是导体材料。在此实施例中，材料层202的材料例如是多晶硅，其厚度例如是约800埃。灰化层203的材料例如是非晶碳，且其厚度例如是约1500埃。转移层205的材料例如是氧化硅或氮氧化硅，且其厚度例如是约500埃。灰化层207的材料例如是非晶碳，且其厚度例如是约500埃。顶盖层209的材料例如是氧化硅或氮氧化硅，且其厚度例如是约300埃。另外，材料层202、灰化层203、转移层205、灰化层207、顶盖层209的形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。图案化光刻胶层208的线宽为W1，W1例如是等于曝光极限尺寸。此外，也可以选择性地在形成材料层202之前，在基底200上形成介电层201。
[0066]接着，请参阅图2B所示，对图案化光刻胶层208进行第一削减制造工艺，以形成经削减的图案化光刻胶层218。然后，以经削减的图案化光刻胶层218为掩模，依序来图案化顶盖层209及灰化层207，以形成图案化顶盖层209a及图案化灰化层207a。图案化顶盖层209a及图案化灰化层207a的线宽为W2，且W2小于曝光极限尺寸。图案化此顶盖层209及灰化层207的方法包括进行蚀刻制造工艺，对顶盖层209所使用的反应气体包括CF4及CHF3,对灰化层207所使用的反应气体包括Ar及O2。
[0067]之后，请参阅图2C所示，对图案化顶盖层209a及图案化灰化层207a进行第二削减制造工艺，以形成图案化顶盖层219a及图案化灰化层217a。图案化顶盖层219a及图案化灰化层217a的线宽为W3。此步骤中，W2削减为W3，W3同样小于曝光极限尺寸。图2B与图2C的步骤可以在同一反应室中完成。继之，移除经削减的图案化光刻胶层218。特别要说明的是，不管第一削减制造工艺或第二削减制造工艺都可以是选择性的。也就是说，可以仅藉由第一削减制造工艺或第二削减制造工艺来形成图案化顶盖层219a及图案化灰化层 217a。
[0068]接着，请参阅图2D所示，形成掩模层210以覆盖图案化顶盖层219a及图案化灰化层217a。掩模层210的材料例如是富娃(silicon rich)材料，且其形成方法包括进行涂布(spin coating)制造工艺。在此实施例中，掩模层210的材料为硅含量为5_30wt%的硅聚合物，其厚度为约1500埃左右。
[0069]然后，请参阅图2E所示，移除图案化顶盖层219a及部分掩模层210以曝露出图案化灰化层217a及形成图案化掩模层220。图案化掩模层220为图案化灰化层217a的补偿层。移除图案化顶盖层219a及部分掩模层210的方法包括进行回蚀刻法，其使用的反应气体包括Ar及CF4。
[0070]之后，请参阅图2F所示，移除图案化灰化层217a以在图案化掩模层220中形成开口 211，且开口 211的宽度为W3。移除图案化灰化层217a的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括Ar、N2及02。
[0071]继之，请参阅图2G所示，以图案化掩模层220为掩模，来图案化转移层205，以形成图案化转移层205a。图案化转移层205a具有开口 217，且开口 217的宽度为W3。图案化此转移层205的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CF4及CHF3。
[0072]如图2A至图2G所示，在基底200上依序形成材料层202及灰化层203。然后，形成图案化转移层205a在灰化层203上。
[0073]接着，请参阅图2H所示，以图案化转移层205a为掩模，来图案化灰化层203，以形成图案化灰化层203a。图案化灰化层203a具有开口 215，且开口 215的宽度为W3。图案化此灰化层203的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括Ar、N2及02。此夕卜，在形成图案化灰化层203a的步骤中，图案化掩模层220也会同时被移除。
[0074]然后，请参阅图21所示，在形成图案化灰化层203a之后，依照第一实施例的图1H至图1I描述的方法，以形成图案化材料层202a，细节于此不再赘述。图案化材料层202a具有开口 213，且开口 213的宽度为W3。
[0075]基于上述，在基底200上依序形成材料层202、灰化层203及图案化转移层205a。然后，依序转移图案化转移层205a的图案至灰化层203及材料层202。
[0076]在上述的实施例中，材料层是用以定义字线，但本发明并不以此为限。本发明也可以应用到制作接触窗(contact plug)、介层窗(via plug)或双镶嵌开口(dualdamascene opening)。以下将详细描述。
[0077]第三实施例
[0078]图3A到图3E是根据本发明第三实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0079]首先，请参阅图3A所示，在基底300上依序形成材料层302、灰化层304、转移层306及图案化光刻胶层310。基底300例如是硅基底。材料层302的材料例如是介电材料。在此实施例中，材料层302例如是层间介电(inter-layer dielectric, ILD)氧化层,且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。图案化光刻胶层310的开口 311的宽度为W4，且W4例如是等于曝光极限尺寸。此外，也可以选择性地在转移层306及图案化光刻胶层310之间形成底抗反射涂布(bottom ant1-reflect1n coating, BARC)层308,底抗反射涂布层308用作抗反射光吸收层。另外，也可以选择性地在灰化层304及转移层306之间形成掩模层305。掩模层305的材料例如是娃或氮化娃,且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。
[0080]接着，请参阅图3B所示，以图案化光刻胶层310为掩模，来图案化底抗反射涂布层308，且聚合物312沉积在图案化光刻胶层310的侧壁上。也就是说，图案化光刻胶层310的开口 311的宽度由于聚合物312的沉积，而由W4缩减到W5。因为W4等于曝光极限尺寸，因此W5会小于曝光极限尺寸。图案化此底抗反射涂布层308的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CF4及CH2F2。
[0081]然后，请参阅图3C所示，以图案化光刻胶层310及聚合物312为掩模，来图案化转移层306，以形成图案化转移层306a。图案化转移层306a具有开口 307，且开口 307的宽度为W5。图案化此转移层306的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CF4及CH2F2。图3B与图3C的步骤可以在同一反应室中完成。之后，移除底抗反射涂布层308、图案化光刻胶层310及聚合物312。
[0082]继之，请参阅图3D所示，以图案化转移层306a为掩模，来图案化掩模层305，以形成图案化掩模层305a。接下来，请参阅图3E所示，以图案化掩模层305a为掩模，来图案化灰化层304，以形成图案化灰化层304a。在图案化此灰化层304的步骤中，图案化转移层306a也会同时被移除。然后，以图案化灰化层304a为掩模，来图案化材料层302，以形成具有开口 303的图案化材料层302a。在图案化此材料层302的步骤中，图案化掩模层305a也会同时被移除。接着，移除图案化灰化层304a。图3D与图3E的步骤可以在同一反应室中完成。此外，图3D至图3E中每一步骤均可视为自对准制造工艺，因此图案化转移层306a中开口 307的宽度与图案化材料层302a中开口 303的宽度相等。也就是说，开口 303的宽度为W5。
[0083]基于上述，在基底300上依序形成材料层302、灰化层304及图案化转移层306a。然后，依序转移图案化转移层306a的图案至灰化层304及材料层302。
[0084]在第三实施例中，以具有阵列区域的材料层为例来说明，但并不用以限定本发明。熟知此技艺者应了解，材料层也可以同时具有阵列区域及周边区域。
[0085]第四实施例
[0086]图4A到图4F是根据本发明第四实施例的图案化方法的剖面示意图。第四实施例与第三实施例类似，其中的差别在于第四实施例的转移层306被图案化两次，因此第四实施例的图案密度会是第三实施例的图案密度的两倍。
[0087]首先，提供如图3B的结构。接着，请参阅图4A所示，以图案化光刻胶层310为掩模，来图案化底抗反射涂布层308，且聚合物312沉积在图案化光刻胶层310的侧壁上。然后，以图案化光刻胶层310及聚合物312为掩模，来图案化转移层306，以形成图案化中间层306a’。之后，移除底抗反射涂布层308、图案化光刻胶层310及聚合物312。继之，请参阅图4B所示，在图案化中间层306a’上依序形成底抗反射涂布层314及图案化光刻胶层316。图案化光刻胶层316的图案317与图案化中间层306a’的图案315是交错配置的。
[0088]然后，请参阅4C所示，以图案化光刻胶层316为掩模，来图案化底抗反射涂布层314，且聚合物318沉积在图案化光刻胶层316的侧壁上。接着，请参阅图4D所示，以图案化光刻胶层316及聚合物318为掩模，来图案化此图案化中间层306a’，以形成图案化转移层306a。图4C与图4D的步骤可以在同一反应室中完成。之后，移除底抗反射涂布层314、图案化光刻胶层316及聚合物318。
[0089]继之，请参阅图4E所示，以图案化转移层306a为掩模，来图案化掩模层305，以形成图案化掩模层305a。然后，请参阅4F所示，在形成图案化掩模层305a之后，依照第三实施例的图3E描述的方法，以形成图案化材料层302a，细节于此不再赘述。
[0090]第五实施例
[0091]图5A到图51是根据本发明第五实施例的图案化方法的剖面示意图。
[0092]首先，请参阅图3A所示，在基底400上依序形成(由下而上)包括阻挡层402、介电层404、另一阻挡层406、另一介电层408的材料层410。基底400例如是导体基底，且其材料例如是Cu、AlCu或W。阻挡层402及406的材料例如是氮化硅或氮氧化硅，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。介电层404及408的材料例如是氧化硅，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。接着，在材料层410上依序形成灰化层412、转移层414、底抗反射涂布层416及图案化光刻胶层418。灰化层412的材料例如是非晶碳，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。转移层414的材料例如是氧化硅或氮氧化硅，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。
[0093]然后，请参阅图5B所示，以图案化光刻胶层418为掩模，依序来图案化底抗反射涂布层416及转移层414，以形成具有开口图案415的图案化转移层414a。图案化此底抗反射涂布层416及转移层414的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CF4及02。之后，移除底抗反射涂布层416及图案化光刻胶层418。
[0094]继之，请参阅图5C所示，在图案化转移层414a上依序形成灰化层420、转移层422、底抗反射涂布层424及图案化光刻胶层426。灰化层420的材料例如是非晶碳，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。转移层422的材料例如是氧化硅或氮氧化硅，且其形成方法包括进行化学气相沉积制造工艺。
[0095]然后，请参阅图所示，以图案化光刻胶层426为掩模，依序来图案化底抗反射涂布层424及转移层422，以形成具有开口图案423的图案化转移层422a。图案化此底抗反射涂布层424及转移层422的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CF4及02。如第三实施例所述，在图案化此底抗反射涂布层424的步骤中，图案化光刻胶层426的侧壁可能会沉积聚合物，因此图案化光刻胶层426的开口宽度可以缩减至小于曝光极限尺寸。因此，图案化转移层422a的开口图案423的宽度也会小于曝光极限尺寸。
[0096]如图5A至图所示，在材料层410上依序形成(由下而上)包括灰化层412及灰化层420的灰化结构421，其中图案化转移层414a位于灰化层412及灰化层420之间。然后，在灰化结构421上形成图案化转移层422a。
[0097]接着，请参阅图5E所示，以图案化转移层422a为掩模，依序移除部分灰化层420及部分灰化层412，以依序转移开口图案423至灰化层420及灰化层412。依序移除部分灰化层420及部分灰化层412的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括O2及Ar。
[0098]然后，请参阅图5F所示，以灰化层420为掩模，依序移除部分介电层408及部分阻挡层406，以依序转移开口图案423至介电层408及阻挡层406。依序移除部分介电层408及部分阻挡层406的方法包括进行蚀刻制造工艺，其中对介电层408所使用的气体包括C5F8、Ar及02，对阻挡层406所使用的气体包括CHF3、CH2F2、02及Ar。此外，在依序移除部分介电层408及部分阻挡层406的步骤中，图案化转移层422a也会同时被移除。
[0099]之后，请参阅图5G所示，以图案化转移层414a为掩模，移除部分灰化层412，以转移开口图案415至灰化层412。移除部分灰化层412的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括O2及Ar。
[0100]继之，请参阅图5H所示，以具有开口图案415的灰化层412为掩模，移除部分介电层408及部分介电层404，以形成双镶嵌开口 432。详而言之，转移开口图案415至介电层408，以在介电层408中形成开口 430。转移开口图案423至介电层404，以在介电层404中形成开口 428。移除部分介电层408及部分介电层404的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括C5F8、Ar及02。此外，在移除部分介电层408及部分介电层404的步骤中，图案化转移层414a也会同时被移除。
[0101]然后，请参阅图51所示，移除被双镶嵌开口 432曝露出的阻挡层406及阻挡层402。移除被双镶嵌开口 432曝露出的阻挡层406及阻挡层402的方法包括进行蚀刻制造工艺，其使用的反应气体包括CHF3、CH2F2、02及Ar。接着，藉由进行例如是氧气等离子体灰化制造工艺来移除灰化层412。特别要注意的是，图至图51中每一步骤均可视为自对准制造工艺，且可在同一反应室中完成，因此制造方法非常简单且快速。
[0102]如图5E至图51所示，以图案化转移层414a及图案化转移层422a为掩模，来图案化灰化结构421。然后，以图案化灰化结构为掩模，来图案化材料层410，以在材料层410中形成双镶嵌开口 432。双镶嵌开口 432包括开口 428及开口 430。开口 428位于阻挡层402及介电层404中，且开口 430位于阻挡层406及介电层408中。开口 428位在开口 430的正下方，且开口 428的宽度小于开口 430的宽度。
[0103]在此实施例中，双镶嵌开口 432的尺寸由开口图案415及423的宽度决定。因此，在形成双镶嵌开口 432之前，可以先进行开口图案415及开口图案423之间的叠对(overlay)量测。当叠对量测的结果超出所需规格，可经由几个步骤重制(rework)并进行再图案化以形成灰化结构421、图案化转移层414a及图案化转移层422a。
[0104]综上所述，当本发明应用在制作非挥发性记忆体的字线时，在间距(pitch)维持不变的情况下，由于本发明的图案化的方法可以缩小元件开口，因此可以制作出具有较大线宽的字线。如此一来，可以在维持元件密度的情况下避免短沟道效应，提升元件的效能。
[0105]此外，本发明的图案化的方法也可以应用在制作较小的接触窗或介层窗，可以在不需更动现行设备及光刻胶的情形下，提高图案密度高达两倍。因此，可以大量节省成本，大幅提升竞争力。
[0106]另外，本发明的图案化的方法在制作双镶嵌开口时，可以允许较大的制造工艺裕度。在形成双镶嵌开口之前，可以先行确认双镶嵌开口的叠对量测，因此可以避免错误叠对(misalignment)发生。
[0107]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种图案化的方法，其特征在于其包括以下步骤: 在一基底上形成一材料层； 在该材料层上形成一第一灰化层； 在该第一灰化层上形成一图案化第一转移层； 以该图案化第一转移层的一补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层，以形成一图案化第一灰化层；以及 以该图案化第一灰化层为掩模，来图案化该材料层。
2.根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中该第一灰化层的材料包括非晶碳。
3.根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中形成该图案化第一灰化层的步骤包括: 形成一掩模层以覆盖该图案化第一转移层； 移除部分该掩模层以曝露该图案化第一转移层的上表面； 移除该图案化第一转移层以形成该图案化第一转移层的该补偿层；以及 以该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层。
4.根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中形成该图案化第一转移层的步骤包括: 在该第一灰化层上依序形成一第一转移层、一第二灰化层、一顶盖层及一图案化光刻胶层； 对该图案化光刻胶层进行一第一削减制造工艺，以形成一经削减的该图案化光刻胶层； 以该经削减的该图案化光刻胶层为掩模，依序来图案化该顶盖层及该第二灰化层，以形成一图案化顶盖层及一图案化第二灰化层； 形成一掩模层以覆盖该图案化顶盖层及该图案化第二灰化层； 移除该图案化顶盖层及部分该掩模层； 移除该图案化第二灰化层以形成一图案化掩模层；以及 以该图案化掩模层为掩模，来图案化该第一转移层。
5.根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中形成该图案化第一转移层的步骤包括: 在该第一灰化层上依序形成一第一转移层及一图案化光刻胶层； 沉积一聚合物在该图案化光刻胶层的侧壁；以及 以该图案化光刻胶层及该聚合物为掩模，来图案化该第一转移层；以及 移除该图案化光刻胶层及该聚合物。
6.一种图案化的方法，其特征在于其包括以下步骤: 在一基底上依序形成一材料层、一第一灰化层及一图案化第一转移层；以及 依序转移该图案化第一转移层的一补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层。
7.根据权利要求6所述的图案化的方法，其特征在于其中该第一灰化层的材料包括非晶碳。
8.根据权利要求6所述的图案化的方法，其特征在于其中依序转移该图案化第一转移层的图案或该图案化第一转移层的该补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层的步骤包括: 以该图案化第一转移层或该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层，以形成一图案化第一灰化层；以及 以该图案化第一灰化层为掩模，来图案化该材料层。
9.根据权利要求8所述的图案化的方法，其特征在于其中形成该图案化第一灰化层的步骤包括: 形成一掩模层以覆盖该图案化第一转移层； 移除部分该掩模层以曝露该图案化第一转移层的上表面； 移除该图案化第一转移层以形成该图案化第一转移层的该补偿层；以及 以该图案化第一转移层的该补偿层为掩模，来图案化该第一灰化层。
10.根据权利要求6所述的图案化的方法，其特征在于该第一灰化层包括一底灰化层及一顶灰化层，且该图案化第一转移层在该顶灰化层上，该方法更包括形成一图案化第二转移层在该底灰化层及该顶灰化层之间， 其中该图案化第二转移层的关键尺寸大于该图案化第一转移层之关键尺寸；以及其中依序转移该图案化第一转移层的图案或该图案化第一转移层的一补偿层的图案至该第一灰化层及该材料层的步骤包括: 以该图案化第一转移层及该图案化第二转移层为掩模，移除部分该底灰化层及部分该顶灰化层，以形成一图案化灰化结构 '及 以该图案化灰化结构为掩模，移除部分该材料层，以于该材料层中形成一双镶嵌开口。
【文档编号】H01L21/768GK104269377SQ201410089930
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2009年6月23日 优先权日:2009年3月25日
【发明者】李鸿志 申请人:旺宏电子股份有限公司