形成凸出结构的方法 |
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| 申请号 | CN201110340066.1 | 申请日 | 2011-11-01 | 公开(公告)号 | CN102779841B | 公开(公告)日 | 2016-04-20 |
| 申请人 | 南亚科技股份有限公司; | 发明人 | 郭锦德; 陈逸男; 刘献文; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种形成凸出结构的方法，其特征包含提供一基材与位于基材上的多个具有一第一材料与一预定底 角 的倾斜结构，其中倾斜结构具有一倒梯形的形状，之后于倾斜结构之间形成具有一第二材料的目标层以 覆盖 基材，其中第一材料与第二材料各不相同，接下来完全移除倾斜结构，并进行一修整步骤以部分移除目标层，而形成位于基材上的多个具有一顶面、一底面与一倾斜 侧壁 的凸出物。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种形成一凸出结构的方法，其特征在于，包含： |
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| 说明书全文 | 形成凸出结构的方法技术领域背景技术[0002] 在以硅为基础内存芯片的制造过程中，通常会经过许多次的光刻步骤。在每次的光刻步骤中，具有一特定尺寸的特别图案会转印在晶圆上。当所有被转印过的特别图案都被处理过之后，就会得到可用的完整电路。 [0003] 由于多种因素的作用，包括便携性、功能性、容量、与效能的需求，集成电路的尺寸一直不停地在缩小当中。但是图案的特征，例如导线等，则仍然还是要由光刻步骤来形成。间距的概念，是用来描述此等特征的尺寸。间距的定义，可以视为多个重复的两个相邻的特征之中，相同的点之间的距离。然而，由于光学或是物理现象的因素，传统的光刻技术具有最小的尺寸极限，一但超过，就无法再靠光刻技术得到所需可靠的特征。因此，光刻技术能够定义出可靠特征的最小间距，就成为了集成电路的尺寸要一直不停地缩小的技术障碍。 [0004] 已知倾斜的角锥体，可以增加工艺的裕度。例如，角锥状或是倾斜角锥状的金氧半导体栅极，可以成就优选的介电层覆盖性，或是避免电连接之间的短路。然而目前形成倾斜角锥轮廓的方法，由于密度或是环境的因素，不容易形成所需特定的底角轮廓。另外，也不容易形成具有不同角度的倾斜角锥体的轮廓。 发明内容[0005] 本发明提出一种形成在基材上，具有小于传统光刻技术的极小尺寸的凸出结构的方法。首先，提供一基材，与位于基材上多个倾斜结构。倾斜结构具有一第一材料与一预定底角，并具有一倒梯形的形状。其次，形成具有一第二材料的一目标层以覆盖基材。目标层位于倾斜结构之间，而且第一材料与第二材料各不相同。然后，完全移除倾斜结构。再来，进行一修整步骤，以部分移除目标层，而形成位于基材上，并具有一顶面、一底面与一倾斜侧壁的凸出物。 [0006] 在本发明另一实施例中，顶面具有不大于32nm的顶宽。 [0007] 在本发明另一实施例中，底面的面积大于顶面的面积至少10倍。 [0008] 在本发明另一实施例中，本发明方法更进一步包含形成位于基材上的第一材料层，与在掩膜的存在下，经由第一材料刻蚀步骤移除第一材料，以形成至少一凹穴。至少一凹穴具有小于底部的开口，并位于倾斜结构之间。 [0009] 在本发明另一实施例中，第一材料刻蚀步骤为一高聚合物刻蚀步骤。 [0010] 在本发明另一实施例中，凸出物包含金属、半导体材料或绝缘材料。 [0013] 参考图1-7，绘示出本发明一种形成凸出结构的方法。 [0014] 图8绘示出本发明凸出物成截头角锥。 [0015] 图9所绘示凸出物成角锥体。 [0016] 图10所绘示凸出物成金字塔型。 [0017] 须注意本说明书中的所有图示皆为图例性质。为了清楚与方便图标说明之故，图标中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。图中相同的参考符号一般而言会用来标示修改后或不同实施例中对应或类似的特征。 [0018] 其中，附图标记说明如下： [0019] 101 基材 121 目标层 [0020] 110 牺牲结构 122 凸出物 [0021] 111 顶面 123 顶面 [0022] 113 底面 124 底面 [0023] 114 倾斜侧壁 125 倾斜侧壁 [0024] 115 底角 126 高度 [0025] 116 基层 127 凸出物 [0026] 117 掩膜 128 底角 [0027] 118 凹穴 129 宽度 [0028] 119 开口 170 凸出结构 [0029] 120 底部 具体实施方式[0030] 本发明首先提出一种形成凸出结构的方法。本发明的凸出结构，特别是具有极小的尺寸，而通常无法使用传统的光刻技术制成。请参考图1-7，绘示出本发明一种形成凸出结构的方法。首先，如图3所绘示，提供基材101，与多个位于基材上牺牲结构110。基材101可以为一半导体基材，例如硅。牺牲结构110则可以具有一第一材料，例如氧化物。每个牺牲结构110的截面形状可以是倒梯形，并具有一顶面111、一底面112与一倾斜侧壁113。底面112在尺寸上小于顶面111，并直接与基材101接触。倾斜侧壁113则介于顶面111与底面112之间。由于侧壁113倾斜，牺牲结构110的侧壁113则可以调整成具有预定角度的底角114。例如，底角的预定角度可以大约为80度左右。本发明的特征之一在于，顶面111在某些尺寸上大于底面112。例如，长度或是宽度可以较大。本发明牺牲结构110的特殊形状，可以经由以下的方式得到。 [0031] 请参考图1，首先，形成基层115并完全覆盖基材101。基层115通常包含氧化物。然后将图案化的掩膜116，例如使用传统的光刻技术，形成在基层115之上。依据最后结构的不同规格，掩膜116可以有不同的图案。然而掩膜116上两相邻图案区域的间距P则是越小越好。 [0032] 其次，请参考图2，进行一强化刻蚀步骤，以移除基层115的部分第一材料，还同时暴露出部分的基材101。强化刻蚀步骤的刻蚀配方式经过特别设计的，例如可以是一种高聚合物刻蚀步骤，以强化基层115的凹穴117的侧刻蚀现象，使得凹穴117的底部119优选会大于开口118。不同的是，传统的刻蚀配方通常会形成开口大于底部的凹穴。而本发明强化刻蚀步骤的刻蚀配方可以是一种高聚合物刻蚀配方。 [0033] 在强化刻蚀步骤完成之后，就可以移除图案化的掩膜116，而得到具有倾斜侧壁113和理想底角114，截面形状是倒梯形的牺牲结构110，如图3所绘示。也可以微调本发明强化刻蚀步骤的刻蚀配方与条件，而得到各种不同角度的底角114。 [0034] 其次，如图4所绘示，沉积具有第二材料的目标层120，以覆盖基材101，并填满位于相邻的牺牲结构110之间的凹穴117。换句话说，先前所形成的牺牲结构110，即作为目标层120的模板容器，或是用来降低桥接，或是藉由容器与目标材料(例如C5F8/C4F8)间的高刻蚀选择比而作为刻蚀停止层。 [0035] 第一材料与第二材料实质上不相同，或是第一材料与第二材料间至少要有高刻蚀选择比。例如，第二材料可以是不同于第一材料的金属、半导体材料或是绝缘材料。在本发明另一实施例中，如果需要有极小尺寸的栅极结构时，第二材料可以是多晶硅。牺牲结构110上多余的第二材料可以，例如使用刻蚀或是化学机械研磨，加以移除。 [0036] 接下来，如图5所绘示，完全移除牺牲结构110。例如使用高选择配方来完全移除牺牲结构110，而实质上不损伤目标层120。例如，如果第一材料是氧化物，而第二材料是多晶硅，则刻蚀配方可包含C4F8，以实质上移除氧化物。 [0037] 在完全移除牺牲结构110之后，目标层120便形成了位于基材101上的多个凸出物121，于是得到了凸出结构126。本发明在第二方面，提供一种位于基材101上，超越传统光刻技术所能得到的，具有极小尺寸的凸出结构126。 [0038] 本发明的凸出结构126，包含基材101，以及位于基材101上的凸出物121。凸出物121具有一顶面122、一底面123与介于顶面122与底面123间的一倾斜侧壁124。本发明凸出物121的特征之一在于，顶面122在至少一种尺寸上小于底面123。例如，在长度或是宽度可以较小。倾斜侧壁124可以具有小于90度的底角127。如图6所绘示，凸出物121的形状可以是各种不同大小的梯形体，例如棱柱。 [0039] 视情况需要，如图7所绘示，在完全移除牺牲结构110之后，还可以进行一修整步骤。修整步骤可以用来部分地移除目标层120，现在则是凸出物121，特别是用来缩减顶面122的尺寸，而改变凸出物121的形状。修整步骤可以是湿刻蚀步骤，经由调整酸的浓度来微调凸出物121的结构。修整步骤也可以用来增进凸出物121轮廓的均匀度。 [0040] 例如，顶面122的尺寸大于32奈米时，可以使用修整步骤来缩减顶面122的尺寸，使得顶面122的尺寸小于32奈米到任何想要的程度。换句话说，顶面122可以具有极小的顶宽，例如不大于32奈米，或是还可以更进一步的来修整顶面122，使得顶面122几乎不存在。如此一来，底面123的面积也可能大于顶面122的面积至少10倍或以上。或是，凸出物121的高度125是顶面122的宽度128至少一倍以上。 [0041] 依据凸出物121不同规格的要求，可以将凸出物121修整成不同的形状。例如，可以将凸出物121修整成楔形，如图7所绘示。或是，将凸出物121修整成截头角锥，如图8所绘示，或是，更进一步将凸出物121修整成角锥体，如图9所绘示。要不然，也可以将凸出物121修整成金字塔型，如图10所绘示。 [0042] 在本发明另一实施例中，本发明的凸出物126可以是用于半导体结构的栅极结构。本发明的凸出物126的尺寸实在太小，所以没法用传统的光刻技术来制作。较小的半导体装置，在增进组件密度上扮演关键性的角色。本发明的凸出物126，也可以用来形成微机电结构结构中的感应器。 |
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