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存儲器 制造 方法
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摘要
申請專利號:

CN201210089926.3

申請日:

2012.03.28

公開號:

CN103367257B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 21/8247申請日:20120328|||公開
IPC分類號: H01L21/8247 主分類號: H01L21/8247
申請人: 華邦電子股份有限公司
發明人: 蔣汝平; 謝榮源
地址: 中國臺灣臺中市大雅區科雅一路8號
優先權:
專利代理機構: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003 代理人: 張龍哺;馮志云
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210089926.3

授權公告號:

103367257B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2013.11.20|||2013.10.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種存儲器的制造方法。于導體層上形成罩幕圖案,包括有源區的第一線形圖案與周邊區的ㄩ字形圖案,后者具有形成開口的第二、第三以及第四線形圖案,其中第二及第三線形圖案與第四線形圖案的兩端連接。對罩幕圖案實施修整工藝。于罩幕圖案側壁上自行對準地形成絕緣圖案,填滿開口。移除罩幕圖案,使絕緣圖案具溝槽。移除部分絕緣圖案,形成與溝槽連通的開口。以絕緣圖案為罩幕,圖案化導體層,于有源區與周邊區形成第一與第二導體圖案。移除絕緣圖案。于第一與第二導體圖案之間形成介電層。形成與第二導體圖案電性連接的導體圖案。本發明通過具特殊構形的罩幕圖案、移除特定部分的絕緣圖案以及圖案化光阻層的位置,提升周邊區效能。

權利要求書

權利要求書
1.  一種存儲器的制造方法,包括:
提供一基底,該基底包括一有源區與一周邊區;
于該基底上形成一第一導體層;
于該第一導體層上形成一罩幕圖案,該罩幕圖案包括位于該有源區的一第一線形圖案與位于該周邊區的一ㄩ字形圖案,該ㄩ字形圖案具有一第二線形圖案、一第三線形圖案以及一第四線形圖案,其中該第二線形圖案及該第三線形圖案與該第四線形圖案的兩端連接,使該第二線形圖案、該第三線形圖案以及該第四線形圖案形成一第一開口,該第一線形圖案的末端與該ㄩ字形圖案的該第二線形圖案的末端以外的位置連接;
對該罩幕圖案實施修整工藝,以縮小該第一線形圖案、該第二線形圖案、該第三線形圖案以及該第四線形圖案的線寬;
于該罩幕圖案的側壁上自行對準地形成一絕緣圖案,該絕緣圖案填滿該第一開口;
移除該罩幕圖案,使該絕緣圖案具有暴露出部分該第一導體層的一溝槽,該溝槽的輪廓對應于該罩幕圖案的輪廓;
移除部分該絕緣圖案,使絕緣圖案具有一第二開口,該第二開口與該溝槽連通;
以該絕緣圖案為罩幕,圖案化該第一導體層,以分別于該有源區與該周邊區形成一第一導體圖案與一第二導體圖案;
移除該絕緣圖案;
于該基底上形成一介電層,該介電層位于該第一導體圖案與該第二導體圖案之間;以及
于該介電層上形成與該第二導體圖案電性連接的一第三導體圖案。

2.  如權利要求1所述的存儲器的制造方法,其中該絕緣圖案包括一第一部分與一第二部分,該第一部分圍繞該罩幕圖案,該第二部分填滿該第一開口,其中該第一部分與該第二部分連接且該第一部分環繞該第二部分。

3.  如權利要求2所述的存儲器的制造方法,其中該第一部分包括一第一子部分、一第二子部分以及一第三子部分,其中該第二子部分連接該第一子部分與該第三子部分,該第一子部分與該第二部分連接。

4.  如權利要求3所述的存儲器的制造方法,其中移除部分該絕緣圖案的步驟包括:
移除該第一部分中未與該第二部分連接的一部分,使該第一部分包括分離的兩個部分,其中該第二部分經由該第二開口暴露于外。

5.  如權利要求4所述的存儲器的制造方法,其中移除部分該絕緣圖案的步驟包括:
移除該第一部分中的該第二子部分,使得該第一子部分與該第三子部分分離,且該第二部分經由第二開口暴露于外。

6.  如權利要求2所述的存儲器的制造方法,其中形成該第三導體圖案的方法包括:
于該介電層上形成一第二導體層,該第二導體層覆蓋該介電層、該第一導體圖案以及該第二導體圖案;
于該第二導體層上形成一光阻圖案,其中該光阻圖案與該第二導體圖案重疊;以及
以該光阻圖案為罩幕,圖案化該第二導體層,以形成該第三導體圖案。

7.  如權利要求6所述的存儲器的制造方法,該光阻圖案的形成位置至少對應于該絕緣圖案的該第二部分的位置。

8.  如權利要求1所述的存儲器的制造方法,其中該第一導體圖案與該第二導體圖案的材料包括鎢。

9.  如權利要求1所述的存儲器的制造方法,其中該第三導體圖案的材料包括鋁。

10.  如權利要求1所述的存儲器的制造方法,其中該第一導體圖案的線寬介于25nm至42nm。

11.  如權利要求1所述的存儲器的制造方法,其中該第一導體圖案的線寬為該第二導體圖案的線寬的兩倍。

說明書

說明書存儲器的制造方法
技術領域
本發明有關于存儲器制造技術,且特別有關于一種存儲器的制造方法。
背景技術
非易失性存儲器因具有可多次進行數據的存入、讀取、抹除等特性,且存入的數據在斷電后也不會消失,因此被廣泛應用于個人電腦和電子設備。隨著非易失性存儲器的尺寸逐漸縮小,為了克服微影工藝中光源解析度的限制,發展了一種雙重圖案化工藝(double patterning process),以增加元件的集成度。
然而,為了要同時定義出有源區與周邊區的導體圖案,通常至少需使用到三道光罩,舉例來說,第一道光罩用來定義罩幕層的最小線寬與間距(L/S),第二道光罩用來切除不需要的罩幕圖案,以及第三道光罩用來形成有源區與周邊區的導體圖案,其中有源區與周邊區的導體圖案由相同導體材料形成。一般來說,為了提升元件的操作速度,相較于有源區的導體圖案,周邊區的導體圖案較佳是由低阻值導體材料所形成。因此,在實施上述使用三道光罩的工藝后,通常會額外于周邊區以低阻值導體材料形成接觸窗以及接觸插塞等元件,以與周邊區的導體圖案電性連接。然而,此舉增加了存儲器元件的工藝步驟與成本。
發明內容
本發明提供一種存儲器的制造方法,以提升周邊區的效能。
本發明提供一種存儲器的制造方法。提供基底,基底包括有源區與周邊區。于基底上形成第一導體層。于第一導體層上形成罩幕圖案,罩幕圖案包括位于有源區的第一線形圖案與位于周邊區的ㄩ字形圖案,ㄩ字形圖案具有第二線形圖案、第三線形圖案以及第四線形圖案,其中第二線形圖案及第三線形圖案與第四線形圖案的兩端連接,使第二線形圖案、第三線形圖案以及第四線形圖案形成第一開口,第一線形圖案的末端與ㄩ字形圖案的第二線形 圖案的末端以外的位置連接。對罩幕圖案實施修整工藝,以縮小第一線形圖案、第二線形圖案、第三線形圖案以及第四線形圖案的線寬。于罩幕圖案的側壁上自行對準地形成絕緣圖案,絕緣圖案填滿第一開口。移除罩幕圖案,使絕緣圖案具有暴露出部分第一導體層的溝槽,溝槽的輪廓對應于罩幕圖案的輪廓。移除部分絕緣圖案,使絕緣圖案具有第二開口,第二開口與溝槽連通。以絕緣圖案為罩幕,圖案化第一導體層,以分別于有源區與周邊區形成第一導體圖案與第二導體圖案。移除絕緣圖案。于基底上形成介電層,介電層位于第一導體圖案與第二導體圖案之間。于介電層上形成與第二導體圖案電性連接的第三導體圖案。
本發明通過具特殊構形的罩幕圖案、移除特定部分的絕緣圖案以及圖案化光阻層的形成位置,可在不額外增加光罩數的條件下,使得周邊區的第三導體圖案與有源區的第一導體圖案具有不同材料,進而提升周邊區的效能。
為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,并配合所附圖式作詳細說明如下。
附圖說明
圖1A至圖11A是依照本發明的一實施例的一種存儲器的制造方法的流程俯視圖。
圖1B至圖11B分別是沿圖1A至圖11A的I-I’線與II-II’線的剖面示意圖。
其中,附圖標記說明如下:
100:基底
102:有源區
104:周邊區
110:阻絕層
120、170:導體層
122、124、170a:導體圖案
130:罩幕圖案
130a:側壁
132、134a、134b、134c:線形圖案
134:ㄩ字形圖案
136、148、150a:開口
140、140’:絕緣圖案
142、144:部分
142a、142b、142c:子部分
146:溝槽
150:圖案化光阻層
160:介電層
172:導體層
174、176:阻障層
180:光阻圖案
L1、L1’、L2、L2’、L3、L4:線寬
S1、S1’、S2、S2’、S3、S4:間距
TP:修整工藝
具體實施方式
圖1A至圖11A是依照本發明的一實施例的一種存儲器的制造方法的流程俯視圖,以及圖1B至圖11B分別是沿圖1A至圖11A的I-I’線與II-II’線的剖面示意圖。特別說明的是,一般會使用包括多個罩幕圖案的罩幕層來進行存儲器的制作,因此為了清楚標示罩幕圖案的線寬與間距,在圖1B至圖11B是以I-I’線沿三個罩幕圖案的剖面圖為例來進行說明。
請同時參照圖1A與圖1B,首先,提供基底100,基底100包括有源區102與周邊區104。基底100例如是半導體基底,如N型或P型的硅基底、三五族半導體基底等。在本實施例中,更包括于基底100上形成阻絕層110。阻絕層110的材料例如是介電材料。
接著,于基底100上形成第一導體層120。第一導體層120的材料例如是價格較低但阻值較大的金屬材料。在本實施例中,第一導體層120的材料例如是鎢。第一導體層120的形成方法例如是化學氣相沉積法。
然后,使用第一道光罩(未圖示),于第一導體層120上形成罩幕圖案130,罩幕圖案130包括位于有源區102的第一線形圖案132與位于周邊區104的 ㄩ字形圖案134。ㄩ字形圖案134具有第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c,其中第二線形圖案134a及第三線形圖案134b與第四線形圖案134c的兩端連接,使第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c形成第一開口136。如圖1A所示,第二線形圖案134a及第三線形圖案134b是與第四線形圖案134c的較長側壁的兩端連接。第一線形圖案132的末端與ㄩ字形圖案134的第二線形圖案134a的末端以外的位置連接。在本實施例中,第一線形圖案132的末端例如是與第二線形圖案134a的中間部分連接。
在本實施例中,罩幕圖案130例如是具有板手形狀。罩幕圖案130的材料例如是光阻材料、絕緣材料、半導體材料或其他合適的材料,其中半導體材料包括碳、多晶硅等材料。在本實施例中,位于有源區102的第一線形圖案132的第一線寬L1與間距S1(L1/S1)例如是介于80nm/80nm至20nm/20nm。位于周邊區104的第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c的第二線寬L2與間距S2(L2/S2)例如是介于40nm/40nm至160nm/160nm。
請同時參照圖2A與圖2B,接著,對罩幕圖案130實施修整工藝TP,以縮小第一線形圖案132、第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c的線寬L1’、L2’,并增加第一線形圖案132、第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c的間距S1’、S2’。修整工藝TP例如是等向蝕刻工藝。在本實施例中,實施修整工藝TP后,位于有源區102的第一線形圖案132的線寬L1’與間距S1’(L1’/S1’)例如是介于10nm/30nm至40nm/120nm。位于周邊區104的第二線形圖案134a、第三線形圖案134b以及第四線形圖案134c的線寬L2’與間距S2’(L2’/S2’)例如是介于30nm/30nm至150nm/150nm。
請同時參照圖3A與圖3B,然后,于罩幕圖案130的側壁130a上自行對準地形成絕緣圖案140,絕緣圖案140填滿第一開口136。絕緣圖案140的材料與罩幕圖案130的材料例如是具有高選擇蝕刻比。在本實施例中,絕緣圖案140的材料可以是氧化硅、氮化硅或其他合適的材料。絕緣圖案140的形成方法例如是在罩幕圖案130的側壁130a上形成沉積絕緣材料層并移除部分絕緣材料層,以于第一線形圖案132、第二線形圖案134a、第三線形 圖案134b以及第四線形圖案134c的側壁130a上形成作為間隙壁的絕緣圖案140。其中,移除部分絕緣材料層的方法例如是反應性離子蝕刻法(Reactive Ion Etching,RIE)。在本實施例中,絕緣圖案140例如是包括第一部分142與第二部分144,第一部分142圍繞罩幕圖案130,第二部分144填滿第一開口136,其中第一部分142與第二部分144連接且第一部分142環繞第二部分144。在本實施例中,第一部分142例如是包括第一子部分142a、第二子部分142b以及第三子部分142c,其中第二子部分142b連接第一子部分142a與第三子部分142c,第一子部分142a與第二部分144連接。
請同時參照圖4A與圖4B,移除罩幕圖案130,使絕緣圖案140具有暴露出部分第一導體層120的溝槽146,溝槽146的輪廓對應于罩幕圖案130的輪廓。在本實施例中,移除罩幕圖案130的方法例如是干式蝕刻工藝或濕式蝕刻工藝。在本實施例中,開口146的輪廓例如是板手形。
請同時參照圖5A、圖6A、圖5B以及圖6B,移除部分絕緣圖案140,使絕緣圖案140具有第二開口148,第二開口148與溝槽146連通。其中,為了圖式清晰,于圖5A與圖6A中省略圖案化光阻層150的繪示。在本實施例中,如圖5A與圖5B所示,首先,移除部分絕緣圖案140的步驟例如是于絕緣圖案140上形成光阻層(未繪示),接著以第二道光罩(未繪示)對光阻層進行曝光,以形成具有開口150a的圖案化光阻層150,其中開口150a暴露出部分絕緣圖案140。在本實施例中,開口150a例如是暴露出絕緣圖案140的第一部分142的第二子部分142b,其中第二子部分142b為連接第一子部分142a與第三子部分142c的部分。
接著,如圖6A與圖6B所示,移除經由開口150a暴露的絕緣圖案140,使絕緣圖案140’具有第二開口148,第二開口148與溝槽146連通。在本實施例中,移除經由開口150a暴露的絕緣圖案140的步驟例如是移除第二子部分142b,使得第一子部分142a與第三子部分142c分離,且第二部分144的側壁經由第二開口148暴露于外,也即原本第二部分144的側壁會被第一部分142環繞且在第一部分142內,但移除第二子部分142b后,第二部分144的側壁會經由第二開口148暴露出來。在本實施例中,移除第二子部分142b的方法例如是反應性離子蝕刻法。在移除第二子部分142b后,絕緣圖案140’例如是包括第一部分142與第二部分144,其中第一部分142例如是 包括第一子部分142a與第三子部分142c,其中第一子部分142a與第二部分144連接。
而后,移除圖案化光阻層150。移除圖案化光阻層150的方法例如是干式蝕刻工藝或濕式蝕刻工藝。
請同時參照圖7A與圖7B,以絕緣圖案140’為罩幕,圖案化第一導體層120,以分別于有源區102與周邊區104形成第一導體圖案122與第二導體圖案124,其中第一導體圖案122具有第三線寬L3與間距S3(L3/S3),以及第二導體圖案124具有第四線寬L4與間距(未標示)(L4/S4)。在本實施例中,第一導體圖案122的第三線寬L3例如是第二導體圖案124的第四線寬L4的兩倍。第一導體圖案122的第三線寬L3實質上介于25nm至42nm。第一導體圖案122的第三線寬L3與間距S3(L3/S3)例如是介于10nm/10nm至40nm/40nm。第二導體圖案124的第四線寬L4與間距(L4/S4)例如是介于30nm/30nm至150nm/150nm。
請同時參照圖8A與圖8B,移除絕緣圖案140’。于基底100上形成介電層160,介電層160位于第一導體圖案122與第二導體圖案124之間。在本實施例中,形成介電層160的方法例如是于基底100上形成介電材料層,接著對介電材料層實施平坦化工藝。在本實施例中,第一導體圖案122與第二導體圖案124例如是包括導線、插塞或其他導體圖案。特別說明的是,在另一實施例中,也可以通過反向罩幕(reverse tone mask)以金屬鑲嵌工藝的方式來制作第一導體圖案122與第二導體圖案124,其制作方式為此領域具有通常知識者所周知,于此不贅述。
請同時參照圖9A至圖11A以及圖9B至圖11B,于介電層160上形成與第二導體圖案124電性連接的第三導體圖案170a。其中,為了圖式清晰,于圖9A與圖10A中省略第二導體層170的繪示。在本實施例中,首先,如圖9A與圖9B所示,于介電層160上形成第二導體層170,第二導體層170覆蓋介電層160、第一導體圖案122以及第二導體圖案124。第二導體層170的材料例如是與第一導體層120的材料不同。第二導體層170的電阻率例如是低于第一導體層120的電阻率。在本實施例中,第二導體層170例如是包括阻障層174、176與位于阻障層174、176之間的導體層172。導體層172的材料例如是包括鋁、銅或其他適合的金屬,阻障層174、176的材料例如 是鈦、氮化鈦或氮化鎢。
接著,如圖10A與圖10B所示,使用第三道光罩(未圖示),于第二導體層170上形成光阻圖案180,其中光阻圖案180與第二導體圖案124重疊。請同時參照圖10A與圖10B,在本實施例中,光阻圖案180的形成位置例如是至少對應于絕緣圖案142的第二部分142b的位置。
然后,如圖11A與圖11B所示,以光阻圖案180為罩幕,圖案化第二導體層170,以形成與第二導體圖案124電性連接的第三導體圖案170a。而后,移除光阻圖案180。其中,圖案化第二導體層170的方法例如是反應性離子蝕刻法(Reactive Ion Etching,RIE)。在本實施例中,第三導體圖案170a的材料與第一導體圖案122的材料不同。第三導體圖案170a的電阻率例如是低于第一導體圖案122的電阻率。在本實施例中,第三導體圖案170a例如是包括圖案化阻障層174a、176a與位于圖案化阻障層174a、176a之間的圖案化導體層172a。第三導體圖案170a可以是包括一焊墊、一接點或一導線。
在本實施例中,通過使用具特殊構形(諸如板手形)的罩幕圖案130來形成絕緣圖案140、移除特定部分的絕緣圖案140以作為形成導體圖案122、124的罩幕層以及對應于導體圖案124的位置形成圖案化光阻層,可在不額外增加光罩數的條件下,于周邊區104形成與導體圖案124電性連接的導體圖案170a。詳言之,首先,通過第一道光罩來形成具特殊構形(諸如板手形)的罩幕圖案130。接著,以罩幕圖案130為罩幕來形成絕緣圖案140。然后,通過第二道光罩移除特定部分的絕緣圖案140,以形成作為硬罩幕層的絕緣圖案140’。而后,以絕緣圖案140’為罩幕來圖案化導體層120,分別于有源區102與周邊區104形成第一導體圖案122與第二導體圖案124。接著,通過第三道光罩于對應于第二導體圖案124的位置形成圖案化光阻層180,再以圖案化光阻層180于周邊區104的第二導體圖案124上形成與其連接的第三導體圖案170a。如此一來,可在不額外增加光罩數的條件下,使得周邊區104的第三導體圖案170a與有源區102的第一導體圖案122具有不同材料,進而提升周邊區104的效能。
綜上所述,在本發明的一實施例中,通過具特殊構形的罩幕圖案、移除特定部分的絕緣圖案以及圖案化光阻層的形成位置,可在不額外增加光罩數的條件下,使得周邊區的第三導體圖案與有源區的第一導體圖案具有不同材 料,進而提升周邊區的效能。舉例來說,有源區的第一導體圖案以及周邊區中對存儲器效能影響較小的第二導體圖案可使用造價較低但阻值較高的金屬(諸如鎢)來制作,而以阻值較低的金屬(諸如銅或鋁)來制作對存儲器效能影響較大的第三導體圖案。如此一來,能大幅降低存儲器的制作成本,又可提升存儲器的操作性能。此外,由于本發明是通過設計具有特殊構形的罩幕圖案以及對應地配置光阻層來達成,因此本發明的存儲器的制造方法實質上能輕易地與現有的存儲器工藝結合,不會造成存儲器的制造成本大幅增加。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其并非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和范圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。

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