图案化的方法

专利名称：图案化的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺方法，特别是涉及一种可以在兼顾抗蚀刻 能力的情况下提升解析度，并且可以避免光刻工艺中光反射效应的图案化 的方法。
背景技术：
随着半导体元件的关键尺寸(critical dimension; CD)日渐缩小，对光 刻工艺的解析度(re s o 1 u t i on)的要求也愈来愈高。光刻工艺的解析度跟光 刻胶的厚度有关， 一般而言，解析度会随着光刻胶厚度的减少而增加。然 而，由于光刻胶的厚度必须足够厚才具有足够的抗蚀刻能力，因此无法直接 利用降低光刻胶的厚度的方式来达到元件缩小化的目的。另外，光穿过光刻胶后，自衬底反射回光刻胶，而干扰入射光，造成光 刻胶不均匀的曝光，因而导致关键尺寸的变异。举例来说，反射和入射的 曝光辐射会造成驻波效应，而造成在光刻胶的图案的扭曲，导致不被期望 的线宽变化，例如颈缩(necking)或连接(briding)的现象，甚至会有光刻 月交倒塌(photoresist col lapse)的问题出J见。由于上述的两个问题，所以制作线宽小于80奈米(nm)以下的金属线特 别困难。因此，在图案化的过程中，如何在兼顾抗蚀刻能力的情况下提升解 析度，以及避免光刻工艺中的光反射效应，已经成为目前业界相当重视的 课题之一。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，亦成为当前业界极需改进的目标。发明内容本发明的目的在于，提供一种新的图案化的方法，所要解决的技术问题 是使其可以在兼顾抗蚀刻能力的情况下提升解析度，并可避免光刻工艺中 的光反射效应，以用来制作线宽小于80奈米以下的金属线，非常适于实用。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，其包括以下步骤提供一衬底，该衬底 具有一目标材料层；在该目标材料层上形成一掩膜层；在该掩膜层上形成 一图案层，其中该图案层的材料包括一含金属材料；对该掩膜层进行图案 化以形成一图案化掩膜层；以及以该图案化掩膜层为掩膜，对该目标材料 层进行图案化。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。前述的图案化的方法，其中所述的含金属材料是选自由Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/丽所组成的族群。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层对该图案层的蚀刻选择比大于3。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层对该图案层的蚀刻选择比大 于10。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层对该图案层的蚀刻选择比大 于15。前述的图案化的方法，其中所述的形成该图案层的步骤包括在该掩膜 层上形成一阻挡层；在该阻挡层上形成一图案化光刻胶；以该图案化光刻 胶为掩膜，蚀刻该阻挡层，以形成该图案层；以及移除该图案化光刻胶。前述的图案化的方法，其中所述的形成该图案层的步骤更包括在蚀刻 该阻挡层之前，对该图案化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减其线宽。前述的图案化的方法，其中所述的阻挡层的厚度介于200埃至400埃 之间。前述的图案化的方法，其中所述的目标材料层的材料包括金属、多晶 硅、多晶硅化金属或金属硅化物。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层的材料包括四乙氧基硅氧烷 形成的二氧化硅(TEOS-SiO》、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、氢化硅 倍半氧化物(HSQ)、氟硅玻璃(FSG)、无掺杂硅玻璃(USG)、氮化硅(SiN)或 氮氧化义圭(SiON)。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层的厚度介于1000埃至4000埃 之间。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，其包括以下步骤提供一叠层结构在一村 底上，其中该叠层结构包括依序形成在该衬底上的一目标材料层、 一介电材 料层以及至少一含金属材料层；图案化该含金属材料层以形成一图案层；以 该图案层为掩膜，蚀刻该介电材料层，以形成一图案化介电层；以及以该图 案化介电层为掩膜，蚀刻该目标材料层。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。前述的图案化的方法，其中所述的含金属材料层的材料是选自由Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/WN所组成的族群。前述的图案化的方法，其中所述图案化该含金属材料层的步骤包括在 该含金属材料层上形成一图案化光刻胶；以该图案化光刻胶为掩膜，蚀刻该 含金属材料层，以形成该图案层；以及移除该图案化光刻胶。前述的图案化的方法，其中所述的图案化该含金属材料层的步骤更包 括在蚀刻该含金属材料层之前，对该图案化光刻胶进行一削减工艺，以进 一步缩减其线宽。前述的图案化的方法，其中所述的目标材料层的材料包括铜、铝铜合金 或铝硅铜合金。本发明的目的及解决其技术问题另外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，其包括以下步骤提供一衬底，该衬 底具有一导体层；在该导体层上形成一掩膜层；在该掩膜层上形成一图案 层；进行一蚀刻程式以图案化该掩膜层，其中该掩膜层对该图案层的蚀刻选 择比大于3;以及以该图案化掩膜层为掩膜，对该导体层进行图案化。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。前述的图案化的方法，其中所述的形成该图案层的步骤包括在该掩膜 层上形成一阻挡层；在该阻挡层上形成一图案化光刻胶；以该图案化光刻 胶为掩膜，蚀刻该阻挡层，以形成该图案层；以及移除该图案化光刻胶。前述的图案化的方法，其中所述的形成该图案层的步骤更包括在蚀刻 该阻挡层之前，对该图案化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减其线宽。前述的图案化的方法，其中所述的掩膜层的材料包括四乙氧基硅氧烷 形成的二氧化珪(TEOS-Si02)、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、氬化珪 倍半氧化物(HSQ)、氟硅玻璃(FSG)、无掺杂硅玻璃(USG)、氮化硅(SiN)或 氮氧化硅(SiON)。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明的主要技术内容如下为达到上述目的，本发明提供一种图案化的方法。首先，提供一衬底，此 衬底具有目标材料层。然后，在目标材料层上形成掩膜层。接着，在掩膜 层上形成图案层，其中图案层的材料包括含金属材料。之后，对掩膜层进 行图案化以形成图案化掩膜层。继之，以图案化掩膜层为掩膜，蚀刻目标 材料层。依照本发明的实施例所述，上述的含金属材料例如是选自由Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/WN所组成的族群。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层对图案层的蚀刻选择比例如 是大于3。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层对图案层的蚀刻选择比例如 是大于10。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层对图案层的蚀刻选择比例如 是大于15。依照本发明的实施例所述，上述的形成图案层的步骤如下。首先，在掩膜层形成阻挡层。然后，在阻挡层上形成图案化光刻胶。接着，以图案化光 刻胶为掩膜，蚀刻阻挡层，以形成图案层。之后，移除该图案化光刻胶。依照本发明的实施例所述，上述的形成图案层的步骤更包括在蚀刻阻 挡层之前，对图案化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减其线宽。依照本发明的实施例所述，上述的阻挡层的厚度例如是介于约200埃至 楊埃之间。依照本发明的实施例所述，上述的目标材料层的材料包括金属、多晶 硅、多晶硅化金属或金属硅化物。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层的材料包括四乙氧基硅氧烷 形成的二氧化硅(TEOS-Si(W 、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、氢化硅 倍半氧化物(HSQ)、氟硅玻璃(FSG)、无掺杂硅玻璃(USG)、氮化硅(SiN)或 氮氧化硅(SiON)。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层的厚度例如是介于约1000埃 至4000埃之间。此外，为达到上述目的，本发明还提供一种图案化的方法。首先，提供一 叠层结构在衬底上，其中叠层结构包括依序形成在村底上的目标材料层、介 电材料层以及至少一含金属材料层。然后，图案化含金属材料层以形成图 案层。接着，以图案层为掩膜，蚀刻介电材料层，以形成图案化介电层。之 后，以该图案化介电层为掩膜，对目标材料层进行图案化。依照本发明的实施例所述，上述的含金属材料层的材料例如是选自由 Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/WN所组成的族群。依照本发明的实施例所述，上述的图案化含金属材料层的步骤如下首 先，在含金属材料层上形成图案化光刻胶。然后，以图案化光刻胶为掩膜，蚀 刻含金属材料层，以形成该图案层。接着，移除图案化光刻胶。依照本发明的实施例所述，上述的图案化含金属材料层的步骤更包括 在蚀刻含金属材料层之前，对图案化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减 其线宽。依照本发明的实施例所述，上述的目标材料层的材料包括铜、铝铜合金 或铝硅铜合金。另夕卜，为达到上述目的，本发明另还提供一种图案化的方法。首先，提 供一衬底，此衬底具有导体层。然后，在导体层上形成掩膜层。接着，在掩 膜层上形成图案层。之后，进行一蚀刻程式以图案化掩膜层，其中掩膜层 对图案层的蚀刻选择比例如是大于3。继之，以图案化掩膜层为掩膜，对导 体层进行图案化。依照本发明的实施例所述，上述的形成图案层的步骤如下。首先，在掩 膜层形成阻挡层。然后，在阻挡层上形成图案化光刻胶。接着，以图案化光刻胶为掩膜，蚀刻阻挡层，以形成图案层。之后，移除该图案化光刻胶。依照本发明的实施例所述，上述的形成图案层的步骤更包括在蚀刻阻挡层之前，对图案化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减其线宽。依照本发明的实施例所述，上述的掩膜层的材料包括四乙氧基硅氧烷形成的二氧化硅(TE0S-Si02)、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、氢化硅 倍半氧化物(HSQ)、氟硅玻璃(FSG)、无掺杂硅玻璃(USG)、氮化硅(SiN)或 氮氧化硅(SiON)。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，在掩膜层及图案化光刻胶之间夹一阻挡 层，可用以提升光刻工艺的解析度及蚀刻工艺的抗蚀刻度，以利于制作线宽 小于80奈米(nm)以下的工艺，甚至缩小半导体元件的关键尺寸。综上所述，本发明是有关一种图案化的方法。首先，提供一衬底，此村 底具有目标材料层。然后，在目标材料层上形成掩膜层。接着，在掩膜层上形成图案层，其中图案层的材料包括含金属材料。之后，对掩膜层进行 图案化以形成图案化掩膜层。继之，以图案化掩膜层为掩膜，对目标材料 层进行图案化。本发明可在兼顾抗蚀刻能力的情况下提升解析度，并可避免 光刻工艺中的光反射效应，以用来制作线宽小于80奈米以下的金属线，非 常适于实用。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在方法或功能 上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果,从 而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。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。


图1A到图1D是根据本发明的一实施例所绘示的图案化的方法的流程 剖面图。图1C，到图1D，是根据本发明的另一实施例所绘示的图案化的方法的 流程剖面图。100:衬底102目标材料层102a:图案化目标材料层104掩膜层104a:图案化掩膜层106阻挡层106a:图案层108图案化光刻月交110:阻挡层112金属层114:抗反射层具体实施方式
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。请参阅图1A到1D所示，是根据本发明的一实施例所绘示的图案化的方 法的流程剖面图。首先，请参阅图1A所示，提供一衬底IOO。衬底100例如是半导体衬 底如硅村底，且村底100上具有目标材料层102。目标材料层102例如是导 体层，其材料可以包括金属(metal)、多晶硅(polysi licon)、多晶硅化金 属(polycide)或金属硅化物(metal silicide)。接着，在目标材料层102上形成掩膜层104。掩膜层104例如是介电材 料层或绝缘层，其材料包括四乙氧基硅氧烷形成的二氧化硅(tetraethyl orthosilicate-Si02; TEOS- Si02)、硼磷义圭JE皮璃(borophosphosilicate glass; BPSG)、磷娃玻璃(phosphosi 1 icate glass; PSG)、氢化硅倍半氧化 物 (hydrogen si1sesquioxane; HSQ)、 氟珪玻璃 (fluorosi1icate glass;FSG)、无才参杂硅玻璃(undoped s i licate glass; USG)、氮化珪(SiN) 或氮氧化硅(SiON)。掩膜层104的形成方法例如为旋涂法(spin coating) 或化学气相沉积法(CVD)。此外，掩膜层104的厚度例如是介于大约1000 埃至4000埃之间。在一实施例中，掩膜层104的厚度为1800埃左右。然后，在掩膜层104上形成至少一阻挡层106 (stop layer)。上述的目 标材料层102、掩膜层104与阻挡层106形成一叠层结构。阻挡层106的材 料包括含金属材料(metal-containing substance)。详而言之，阻挡层106 的材料包括耐热金属(refractory metal)、耐热金属氮化物(refractory metal nitride)或其组合，例如是选自Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/WN所组成的族群。此处的Ti/TiN、 Ta/TaN或W/WN分别表示Ti 与TiN所组成的复合层、Ta与TaN所组成的复合层或W与WN所组成的复 合层。阻挡层106的厚度例如是介于约200埃至400埃之间。在一实施例 中，阻挡层106的厚度为400埃左右。之后，在阻挡层106上形成图案化光刻胶108。该图案化光刻胶108的 形成方法例如是在阻挡层106上形成一光刻胶(未绘示)，之后再经曝光显 影形成图案化光刻胶108。在一实施例中，本发明也可以对图案化光刻胶 108进行削减工艺(trimming process)(未绘示)，以进一步缩减线宽。此 夕卜，图案化光刻胶108的厚度例如是介于约200埃至4000埃之间。在一实 施例中，图案化光刻胶108的厚度为1200埃左右。继之，请参阅图IB所示，以图案化光刻胶108为掩膜，蚀刻阻挡层106，以形成图案层106a。之后，移除图案化光刻胶108。接下来，请参阅图1C所示，以图案层106a为掩膜，蚀刻掩膜层104，以形 成图案化掩膜层104a。然后，请参阅图1D所示，以图案层106a与图案化掩膜层104a为掩 膜，蚀刻目标材料层102，以形成图案化目标材料层102a。在一实施例中，在 蚀刻目标材料层102的过程中，图案层106a也会同时被移除，如图ID所 示。在另一实施例中，在蚀刻目标材料层102的过程中，并未移除图案层106a 与图案化掩膜层104a(未绘示)。特别要说明的是，本发明提供的图案化方法，在掩膜层及图案化光刻 胶之间，插入一 阻挡层，可用以提升光刻工艺的解析度及蚀刻工艺的抗蚀 刻度。详而言之，阻挡层106对位于其上的图案化光刻胶108具有高的蚀 刻选择比(etch selectivity)，因此可以减少图案化光刻胶108的厚度，不 但可以避免光刻胶倒塌，而且也可以在兼顾抗蚀刻能力的情况下提升解析 度。另一方面，阻挡层同样对为位于其下的掩膜层104具有高的蚀刻选择 比，因此阻挡层106的厚度也不用太厚，就可以轻易地完成掩膜层104的图 案化过程。接下来,将列举多个实施例来进一步来说明本发明的应用。 第一实施例本发明可以应用在制作线宽小于80奈米(nm)以下的工艺，例如65奈米 或45奈米的金属线。在此实施例中，首先，先形成如图1A的结构，其中目标材料层102例 如是三明治结构，且此三明治结构包括依序形成在村底100上的阻挡层 (barrier layer)110、金属层112以及抗反射层(anti-ref lect ion 1 ayer) 114 。阻挡层110及抗反射层114的材料可以和阻挡层106的材料相 同，其包括耐热金属、耐热金属氮化物或其组合，例如是选自Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 TO和W/WN的族群。金属层112的材料例 如是铜、铝铜合金或铝硅铜合金。阻挡层110、金属层112以及抗反射层 114的形成方法，例如是溅渡法(sputtering)或化学气相沉积法(CVD)。另 外，掩膜层104的材料例如是选自由四乙氧基硅氧烷形成的二氧化硅 (TEOS-Si02)、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、氢化硅倍半氧化物 (HSQ)、氟硅玻璃(FSG)和无掺杂硅玻璃(USG)所组成的族群。阻挡层106与 图案化光刻胶108的材料与形成方法如前文所述，在此不再赘述。之后，先对图案化光刻胶108进行削减工艺。削减工艺的条件比如压 力为约12~18毫托(mT),顶电极的电功率(top plate power)为约640 - 960 W，底电极的电功率(bottom plate power)为0 W左右，反应气体包才舌约64 - 96 sccm的Clz与约8 ~ 12 sccm的CHF3,时间为约12 18秒。图案化 光刻胶108的线宽由80奈米缩减为50~60奈米，厚度由1200埃减少为 900 ~ 1000埃。
接下来，请参阅图1B所示，以图案化光刻胶108为掩膜，蚀刻阻挡层 106，以形成图案层106a。形成图案层106a的蚀刻工艺包括。坡蚀刻(break through etching)和过度烛刻(over etching)。在——实施例中，该阻挡层 106例如为厚度300埃的Ti/TiN层。破蚀刻的条件比如压力为约8 ~ 12毫 托，顶电极的电功率为约400 - 600 W，底电极的电功率为约32~48 W，反应 气体包括约64 96 sccm的Ch与约8 ~ 12 sccm的CHF3,时间为约16-24 秒。过度过蚀的条件比如压力为约8~12毫托，顶电极的电功率为约 400 ~ 600 W,底电极的电功率为约32~48 W,反应气体包括约64 - 96 sccm 的Ch与约8 ~ 12 sccm的CHF3,时间为约10 14秒。在此实施例中，图案 化光刻胶108对阻挡层106的蚀刻选择比(蚀刻选择比=图案化光刻胶/阻 挡层)例如是0. 5，足够好的蚀刻选择比使得图案化光刻胶108的厚度可以 降低，不但可以在兼顾抗蚀刻能力的情况下提升解析度，同时位于图案化 光刻胶108下的阻挡层106能够避免光刻工艺中的光反射效应而造成的光 刻胶倒塌。
然后，请参阅图1C所示，以图案层106a为掩膜，蚀刻掩膜层104,以 形成图案化掩膜层104a。形成图案化掩膜层104a的蚀刻工艺包括主蚀刻 (main etch)和过度蚀刻。在一实施例中，掩膜层104例如为厚度为1400 埃的氧化硅层。主蚀刻的条件比如包括压力为约120 - 180 mT，电功率为 约120 - 180 W,反应气体包括约48 - 72 sccm的CF4、约16-24 sccm的 Nz以及约120~ 180 sccm的Ar,时间为约120 ~ 180秒。过度过蚀的条件比 如包括压力为约120 - 180 mT，电功率为约120 - 180 W，反应气体包括-约32 ~ 48 sccm的CHF3、约16 ~ 24 sccm的CF4、约16 ~ 24 sccm的化以及 约120 ~ 180 sccm的Ar，时间为约24 - 36秒。掩膜层104对图案层106a 的蚀刻选择比(蚀刻选择比=掩膜层/图案层)例如是大于10。在此实施例 中，掩膜层104对图案层106a的蚀刻选择比例如是大于13，足够高的蚀刻 选择比使得阻挡层106的厚度不用太厚，就可以轻易地完成掩膜层104的 图案化过程。在另一实施例中，掩膜层104对图案层106a的蚀刻选择比甚 至可以大于15。
之后，请参阅图ID所示，以图案层106a与图案化掩膜层104a为掩 膜，蚀刻目标材料层102,以形成图案化目标材料层102a。形成图案化目标 材料层102a的蚀刻工艺包括破蚀刻、主蚀刻和过度蚀刻。破蚀刻是用来蚀 刻抗反射层114，主蚀刻是用来蚀刻金属层112，过度蚀刻是用来蚀刻阻挡 层IIO。在一实施例中，抗反射层114例如为厚度700埃的Ti/TiN层，金属层112例如为厚度1500埃的铝铜合金层，阻挡层110例如为厚度40埃的 Ti/TiN层。破蚀刻的条件比如包括压力为约10~ 14 mT，顶电极的电功率 为约400 600 W,底电极的电功率为约32~48 W,反应气体包括约32 48 sccm的Cl2、约8 ~ 12 sccm的BCh、约4 ~ 6 sccm的CHF;以及约8 ~ 12 sccm 的N2，时间为约14 ~ 22秒。主蚀刻的条件比如包括压力为约8 ~ 12 mT,顶 电极的电功率为约400 ~ 600 W，底电极的电功率为约72 ~ 108 W,反应气体 包4舌约56 — 84 sccm的Cl2、约40~60 sccm的BC13、约4~8 sccm的CHF3 以及约4 ~ 8 sccm的N2，时间约12 ~ 20秒。过度蚀刻的条件比如包括压 力为约8~12 mT,顶电才及的电功率为约320 - 480 W， 底电才及的电功率为 约120 - 180 W,反应气体包括约24 ~ 36 sccm的Cl2、约40 60sccm的 BC13、约12-18 sccm的CHF3以及约8~10 sccm的N2,时间为约16 ~ 24 秒。
在此步骤中，与习知单一层蚀刻掩膜(掩膜层)相比，本发明藉由双层 蚀刻掩膜(图案层106a和图案化掩膜层104a)的方式所形成的图案化目标材 料层102a,其侧面轮廓(profile)较为陡峭。另一方面，因为抗反射层114 的材料和阻挡层106的材料相同，例如均为Ti/TiN，因此在蚀刻目标材料 层102a的过程中，图案层106a也会同时被移除。
本发明提供的图案化的方法，可以用来制作线宽小于80奈米的后段金 属化(metallization)工艺。当然，在工艺控制得宜且没有金属前后段污 染的情况下，本发明也可以应用在前段工艺，也就是说，目标材料层102 的材料可以是多晶硅、多晶硅化金属或金属硅化物等等。
第二实施例
第二实施例与第一实施例类似，同样可以应用在制作线宽小于80奈米 (nm)以下的工艺，尤其是在缩小间距的图案化方法上。请参阅图1C，到图 1D，所示，是根据本发明的另一实施例所绘示的图案化的方法的流程剖面图。
在此实施例中，首先，先形成如图1B的结构，其中目标材料层102(包 括阻挡层110、金属层112以及抗反射层114)、图案层106a以及图案化光 刻胶108的材料与形成方法如前文所述，在此不再赘述。特别需要注意的 是，此实施例的掩膜层104的材料与第一实施例不同。举例来说，掩膜层104 的材料例如是包括氮化硅(SiN)或氮氧化硅(SiON)。
然后，请参阅图1C，所示，以图案层106a为掩膜，蚀刻掩膜层104，以 形成图案化掩膜层104a，。在一实施例中，主蚀刻的条件比如包括压力为 约120 - 150 mT,电功率为约480 ~ 720 W，反应气体包括约48 ~ 72 sccm的 CF4、约16~24 sccm的N2、约120 — 180 sccm的Ar，时间约28 ~ 42秒。过度蚀刻的条件比如包括压力为约120 ~ 180 mT,电功率为约120 180W，反 应气体包括约32 ~ 48 sccm的CHF3、约16 ~ 24 sccm的CF,、约16 ~ 24 sccm 的N3以及约120 - 180 sccm的Ar，时间为约24 ~ 36秒。掩膜层104对图 案层106a的蚀刻选择比(蚀刻选择比=掩膜层/图案层)例如是大于3。在此 实施例中，掩膜层104对图案层106a的蚀刻选择比例如是5左右。在此步 骤中，由于第二实施例的蚀刻选择比(~ 5)较上述的第一实施例的蚀刻选择 比(~ 13)来得低，因此第二实施例会较第一实施例制造更多的含金属聚合 物(metallic polymer),如此一来，第二实施例所形成的图案化掩膜层 104a，的剖面会呈现梯形，与第一实施例的矩形(如图1C的104a所示)不 同。也就是说，由于蚀刻选择比的差异，所形成的图案化掩膜层104a'的 间距为W2(如图1C，所示)，较第一实施例的图案化掩膜层104a的间距Wl (如图1C所示)来得小。
之后，请参阅图1D，所示，以图案层106a和图案化掩膜层l(Ma，为蚀 刻掩膜，蚀刻目标材料层102，以形成图案化目标材料层102a，。在此实 施例中，因为图案化掩膜层104a'的剖面为梯形，因此所形成的图案化目 标材料层102a，的间距W2 (如图1D，所示)，4交第一实施例的图案化目标材 料层102a的间距W1 (如图1D所示)来得小，而能够达到缩小间距的目的。
综上所述，本发明提供的图案化的方法，可以在不需更动厂房任何硬 件9设备下，制作线宽小于80奈米(nm)以下的工艺，甚至缩小半导体元件 的关键尺寸。如此一来，将可大量节省成本，提升竟争力。
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提供一衬底，该衬底具有一目标材料层；在该目标材料层上形成一掩膜层；在该掩膜层上形成一图案层，其中该图案层的材料包括一含金属材料；对该掩膜层进行图案化以形成一图案化掩膜层；以及以该图案化掩膜层为掩膜，对该目标材料层进行图案化。
2、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的含金 属材料是选自由Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN和W/丽所组 成的族群。
3、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的掩膜 层对该图案层的蚀刻选择比大于3。
4、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的形成 该图案层的步骤包括在该掩膜层上形成一阻挡层；在该阻挡层上形成一 图案化光刻胶；以该图案化光刻胶为掩膜，蚀刻该阻挡层，以形成该图案层；以及 移除该图案化光刻胶。
5、 根据权利要求4所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的形成 该图案层的步骤更包括在蚀刻该阻挡层之前，对该图案化光刻胶进行一削 减工艺，以进一步缩减其线宽。
6、 根据权利要求4所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的阻挡 层的厚度介于200埃至400埃之间。
7、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的目标 材料层的材料包括金属、多晶硅、多晶硅化金属或金属硅化物。
8、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述掩膜层 的材料包括四乙氧基硅氧烷形成的二氧化硅、硼磷硅玻璃、磷硅玻璃、氢 化硅倍半氧化物、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、氮化硅或氮氧化硅。
9、 根据权利要求1所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的掩膜 层的厚度介于1000埃至4000埃之间。
10、 一种图案化的方法，其特征在于其包括以下步骤 提供一叠层结构在一衬底上，其中该叠层结构包括依序形成在该衬底上的一 目标材料层、 一介电材料层以及至少一含金属材料层； 图案化该含金属材料层以形成一 图案层；以该图案层为掩膜，蚀刻该介电材料层，以形成一图案化介电层；以及以该图案化介电层为掩膜，蚀刻该目标材料层。
11、 根据权利要求10所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的含 金属材料层的材料是选自由Ti、 TiN、 Ti/TiN、 Ta、 TaN、 Ta/TaN、 W、 WN 和W/WN所组成的族群。
12、 根据权利要求10所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的图 案化该含金属材料层的步骤包括在该含金属材料层上形成一图案化光刻胶；以该图案化光刻胶为掩膜，蚀刻该含金属材料层，以形成该图案层；以及移除该图案化光刻胶。
13、 根据权利要求12所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的图 案化该含金属材料层的步骤更包括在蚀刻该含金属材料层之前，对该图案 化光刻胶进行一削减工艺，以进一步缩减其线宽。
14、 根据权利要求10所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的目 标材料层的材料包括铜、铝铜合金或铝硅铜合金。
15、 一种图案化的方法，其特征在于其包括以下步骤 提供一衬底，该衬底具有一导体层； 在该导体层上形成一掩膜层； 在该掩膜层上形成一图案层；进行一蚀刻程式以图案化该掩膜层，其中该掩膜层对该图案层的蚀刻 选冲奪比大于3;以及以该图案化掩膜层为掩膜，对该导体层进行图案化。
16、 根据权利要求15所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的形 成该图案层的步骤包括在该掩膜层上形成一阻挡层；在该阻挡层上形成一 图案化光刻胶；以该图案化光刻胶为掩膜，蚀刻该阻挡层，以形成该图案层；以及 移除该图案化光刻胶。
17、 根据权利要求16所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的形 成该图案层的步骤更包括在蚀刻该阻挡层之前，对该图案化光刻胶进行一 削减工艺，以进一步缩减其线宽。
18、 根据权利要求15所述的图案化的方法，其特征在于其中所述的掩 膜层的材料包括四乙氧基硅氧烷形成的二氧化硅、硼磷硅玻璃、磷硅玻璃、 氢化硅倍半氧化物、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、氮化硅或氮氧化硅。
全文摘要
本发明是有关于一种图案化的方法。首先，提供一衬底，此衬底具有目标材料层。然后，在目标材料层上形成掩膜层。接着，在掩膜层上形成图案层，其中图案层的材料包括含金属材料。之后，对掩膜层进行图案化以形成图案化掩膜层。继之，以图案化掩膜层为掩膜，对目标材料层进行图案化。本发明提供的图案化的方法，在掩膜层及图案化光刻胶之间夹一阻挡层，可用以提升光刻工艺的解析度及蚀刻工艺的抗蚀刻度，以利于制作线宽小于80奈米(nm)以下的工艺，甚至可以缩小半导体元件的关键尺寸。
文档编号H01L21/00GK101625960SQ200810161369
公开日2010年1月13日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年7月7日
发明者吴明宗, 洪士平, 许汉辉, 魏安祺 申请人:旺宏电子股份有限公司