專(zhuān)利名稱：縮小間距的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝，且特別是有關(guān)于一種在半導(dǎo)體工藝中縮小間距的方法。
背景技術(shù)：
光刻工藝是整個(gè)半導(dǎo)體工藝中極為重要的關(guān)鍵程序。如何縮減關(guān)鍵尺寸(critical dimension),為光刻工藝一直以來(lái)所需的挑戰(zhàn)。例如,通常用于測(cè)量重復(fù)線與間隔的尺寸的集成電路的元件間距(pitch)，經(jīng)常會(huì)受限于光刻設(shè)備及工藝。當(dāng)半間距小于65納米，特別是小于45納米時(shí)，光刻工藝即會(huì)變得極為困難。目前，已有許多技術(shù)可達(dá)到微縮尺寸的目的，例如，自對(duì)準(zhǔn)雙圖案成型(self alignment double patterning, SADP)是以光刻工藝搭配堆疊與刻蝕等其他工藝來(lái)達(dá)到尺寸微縮的目的。 然而，現(xiàn)今的自對(duì)準(zhǔn)雙圖案成型僅能將光刻工藝所形成的尺寸縮減至一半，仍然不足以克服尺寸微縮的趨勢(shì)。因此，業(yè)界所需的是一種能將光刻工藝所形成的元件尺寸微縮至更小的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例提供了一種縮小間距的方法，包括提供一基材，其上具有一圖案化的第一材料，其中此第一材料的圖案包含多條間距相同的線，且此些線具有一第一寬度，此第一寬度與相鄰兩線間的間距相同；形成一第二材料在這些線的側(cè)壁上，其中此第二材料具有一第二寬度，其為此第一寬度的約1/3 ;移除此第一材料；形成一第三材料在此第二材料的側(cè)壁上，其中此第三材料具有一第三寬度，其為此第一寬度的約1/3 ;移除此第二材料；以及刻蝕此基材，使此基材具有多個(gè)特征，這些特征之間的間距約為此相鄰兩線間的間距的1/3。本發(fā)明實(shí)施例的縮小間距的方法，可實(shí)現(xiàn)將光刻工藝所形成的間距縮減至原先間距的約1/3，突破傳統(tǒng)工藝僅能將間距微縮至1/2的限制。此外，光刻工藝的解析度較傳統(tǒng)工藝低，且工藝容忍度亦較高。再者，本發(fā)明的工藝步驟可輕易地與現(xiàn)有的技術(shù)及設(shè)備作結(jié)合，因而無(wú)需另外耗費(fèi)大量成本。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中圖IA至圖ID顯示傳統(tǒng)SADP的中間工藝的剖面圖；圖2A至圖2F為本發(fā)明一實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的剖面圖；圖3A、圖3B、圖3C-1、圖3C-2及圖3D為本發(fā)明另一實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的剖面圖；圖4A、圖4B、圖4C-1、圖4C-2及圖4D顯示另一實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的剖面圖。
附圖標(biāo)號(hào)100 基材IOOa 特征 102 線104 間隔物200 基材200a 特征202 第一材料204 第二材料206 第三材料208 第四材料
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。本發(fā)明接下來(lái)將會(huì)提供許多不同的實(shí)施例以實(shí)施本發(fā)明中不同的特征。各特定實(shí)施例中的組成及配置將會(huì)在以下作描述以簡(jiǎn)化本發(fā)明。這些實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明。此外，在本說(shuō)明書(shū)的各種例子中可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的元件符號(hào)以便簡(jiǎn)化描述，但這不代表在各個(gè)實(shí)施例及/或圖示之間有何特定的關(guān)連。此外，一第一元件形成于一第二元件“上方”、“之上”、“之下”或“上”可包含實(shí)施例中的該第一元件與第二元件直接接觸，或也可包含該第一元件與第二元件之間更有其他額外元件使該第一元件與第二元件無(wú)直接接觸。圖IA至圖ID為傳統(tǒng)SADP工藝的在各種中間工藝的剖面圖。參見(jiàn)圖1A，傳統(tǒng)SADP工藝首先是以光刻工藝在基材100上形成間距為P的重復(fù)圖案，其中線102的寬度與相鄰線102之間的間距比例為I : 3，亦即線102的寬度與相鄰線之間的間距各自為1/4P及3/4P。需注意的是，在本說(shuō)明書(shū)所揭示的實(shí)施例中，由光刻工藝所形成的間距P定義為線的寬度加上相鄰兩線之間的間距，且每條線均具有實(shí)質(zhì)上相同寬度。接著，參見(jiàn)圖1B，顯示以堆疊工藝在線102的側(cè)壁上形成間隔物104，其中間隔物104亦具有1/4P的寬度。一般而言，線102可為光阻，間隔物104可為氧化物或氮化物。接著，參見(jiàn)圖1C，顯示以該間隔物104為阻擋層，進(jìn)行刻蝕工藝以移除該些線102。參見(jiàn)圖1D，以該間隔物104為阻擋層刻蝕基材100，并隨后移除該些間隔物104，形成圖案化的基材100。該圖案化的基材100具有多個(gè)特征100a，該些特征可例如為線形，且其寬度僅為線102的寬度的1/2 (亦即1/4P)。該些相鄰特征IOOa之間的間距為1/2P(特征IOOa的寬度1/4P加上其間的間隔1/4P)。因此，使用上述的傳統(tǒng)SADP工藝可將由光刻工藝所形成的間距P縮減至1/2P。本發(fā)明的一實(shí)施例是揭示一種在半導(dǎo)體工藝中縮小間距的方法，其可將由光刻工藝所形成的間距P縮小減至1/3P。圖2A至圖2F、圖3A至圖3D及圖4A至圖4D顯示本發(fā)明各種實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的剖面圖。參見(jiàn)圖2A，首先提供一基材200，其上具有第一材料202，該第一材料202具有由光刻工藝所形成的間距為P的重復(fù)圖案，包含多條間距相同的線202，且每條線202具有相同的寬度，線202的寬度與相鄰兩線間的間距相同。亦即，線202的寬度與相鄰線之間的間距各自為1/2P及1/2P。在一實(shí)施例中，基材200可為包含半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)，包含但不限于，塊材硅、半導(dǎo)體晶圓、硅鍺基材?；蛘?，基材200可更包含由無(wú)摻雜玻璃(USG)、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅所形成的介電層。在一實(shí)施例中，該介電層可作為刻蝕停止層，以在后續(xù)進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)保護(hù)基材200。
接著，參見(jiàn)圖2B，其顯示以堆疊工藝在線202的側(cè)壁上形成第二材料204，其中第二材料204的寬度為線202的寬度的1/3 (亦即1/6P)。在一實(shí)施例中，堆疊工藝包含物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、蒸鍍、分子束外延、濺射或熱氧化工藝。值得注意的是，在每次的堆疊工藝后，可視需要再進(jìn)行平坦化工藝(例如化學(xué)機(jī)械研磨)移除多余的第二材料(例如在線202上方的部分的第二材料)，以利于進(jìn)行隨后的堆疊工藝。接著，參見(jiàn)圖2C，其顯示以對(duì)第一材料202及第二材料204具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第一材料，例如第一材料及第二材料的刻蝕選擇比可大于約5 I。在一實(shí)施例中，刻蝕工藝可為干刻蝕或濕刻蝕工藝。如圖2C所示，經(jīng)上述刻蝕工藝后，相鄰第二材料204之間的間距具有1/6P及1/2P兩種尺寸。接著，參見(jiàn)圖2D，其顯示以堆疊工藝形成第三材料206在第二材料204的側(cè)壁上，其中第三材料206的寬度亦為1/6P。亦即，在形成第三材料206之后，相鄰第二材料間的尺寸為1/6P的間距由第三材料206所填滿，且尺寸為1/2P的間距縮減至1/6P。此外，如上述，可在進(jìn)行堆疊工藝之后視需要進(jìn)行平坦化工藝(例如化學(xué)機(jī)械研磨)移除多余的第三材料206。接著，參見(jiàn)圖2E，其顯示以對(duì)第二材料204及第三材料206具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第二材料204，例如對(duì)第二材料204及第三材料206的刻蝕選擇比可大于約5 I。因此，經(jīng)刻蝕工藝后，僅剩余寬度皆為1/6P的第三材料206在基材200上，且相鄰的第三材料206之間的間距皆為1/6P。最后，參見(jiàn)圖2F，其顯示以該第三材料206為阻擋層刻蝕基材200，并于隨后以對(duì)第三材料206及基材200具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第三材料206，形成圖案化的基材200。該圖案化的基材200具有多個(gè)特征200a，該些特征可例如為線形，且其寬度為線202的寬度的1/3(亦即1/6P)。此外，這些相鄰特征200a之間的間距亦為1/6P。因此，由本發(fā)明實(shí)施例所提供的縮小間距的方法可將由光刻工藝所形成的元件間距P縮減至約1/3P (特征200a的寬度1/6P加上其間的間距1/6P)。在本實(shí)施例中，第一材料202、第二材料204及第三材料206可擇自氧化物、氮化物、氮氧化物有機(jī)聚合物、金屬、碳化硅及多晶硅所組成的族群，且第二材料204不同于第一材料202及第三材料206。例如，第一材料202可為有機(jī)聚合物所形成的光阻、第二材料204可為氧化硅，及第三材料206可為氮化硅?；蛘?，第一材料202可為氧化硅、第二材料204可為氮化硅及第三材料206可為氧化硅。需注意的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可視工藝需要，在不脫離本發(fā)明精神的情況下對(duì)上述材料作任意變化。圖3A至圖3D顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的面圖。在此實(shí)施例中，除非特別說(shuō)明，相同的標(biāo)號(hào)代表與前述實(shí)施例相同的材料或形成方式。本實(shí)施例與前述實(shí)施例的主要差異在于移除第一材料后，在第三材料的側(cè)壁上再次形成第二材料。參見(jiàn)圖3A，首先提供一基材200，在其上進(jìn)行如圖2A至圖2D的工藝步驟，因而在基材200上形成圖案化的第二材料204及第三材料206，其中相鄰的第三材料206之間具有1/6P的間距。接著，進(jìn)行圖3B，其顯示以堆疊工藝再次形成第二材料204在第三材料206的側(cè)壁上，以填滿相鄰第三材料206之間的空隙。如此，無(wú)論第二材料204及第三材料206的寬度皆為1/6P，且彼此交替排列。在一實(shí)施例中，堆疊工藝可包含物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉、積、蒸鍍、分子束外延、濺射或熱氧化工藝?？梢曅枰诙询B工藝后進(jìn)行平坦化工藝。接著，在一實(shí)施例中，以對(duì)第二材料204及第三材料206具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第二材料204，例如對(duì)第二材料204及第三材料206的刻蝕選擇比可大于約5:1。如此，如圖3C-1所示，僅剩余第三材料206在基材200上，且相鄰的該第三材料206之間的間距皆為1/6P。
在另一實(shí)施例中，如圖3C-2所示，以對(duì)第二材料204及第三材料206具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第三材料206，例如對(duì)第三材料206及第二材料204的刻蝕選擇比可大于約5 I。因此，僅剩余第二材料204在基材200上，且相鄰的該第二材料204之間的間距皆為1/6P。最后，參見(jiàn)圖3D，其顯示以剩余的材料層作為阻擋層來(lái)刻蝕基材200，例如圖3C_1所示的第三材料206或圖3C-2所示的第二材料204作為阻擋層。隨后，以對(duì)第三材料206 (或第二材料204)及基材200具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第三材料206 (或第二材料204)，形成圖案化的基材200。該圖案化的基材200具有多個(gè)特征200a，該些特征200a可例如為線形，且其寬度為線202的寬度的1/3(亦即1/6P)。此外，這些相鄰特征200a之間的間距亦為1/6P。因此，由本實(shí)施例所提供的縮小間距之方法可將由光刻工藝所形成的元件間距P縮減至約1/3P (特征200a的寬度1/6P加上其間的間距1/6P)。圖4A至圖4D顯示為本發(fā)明另一實(shí)施例的縮小間距的方法在各種中間工藝的剖面圖。在此實(shí)施例中，除非特別說(shuō)明，相同的標(biāo)號(hào)代表與前述實(shí)施例相同的材料或形成方式。本實(shí)施例與前述實(shí)施例的主要差異在于移除第一材料后，在第三材料的側(cè)壁上形成第四材料。參見(jiàn)圖4A，提供一基材200，在其上進(jìn)行如圖2A至圖2D的工藝步驟，因而在基材200上形成圖案化的第二材料204及第三材料206，其中相鄰的第三材料306之間具有1/6P的間距。接著，參見(jiàn)圖4B，其顯示以堆疊工藝形成第四材料208在第三材料206的側(cè)壁上，以填滿相鄰第三材料206之間的空隙。如前述的實(shí)施例，堆疊工藝可包含物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、蒸鍍、分子束外延、濺射或熱氧化工藝?？梢曅枰诙询B工藝后進(jìn)行平坦化工藝。形成第四材料208之后，在每個(gè)第二材料204及第四材料208之間皆?shī)A有第三材料206，且第二材料204、第三材料206及第四材料208的寬度皆為1/6P。接著，在一實(shí)施例中，如圖4C-1所示，可對(duì)(a)第三材料206及(b)第二材料204及第四材料208具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第二材料204及第四材料208。在此實(shí)施例中，第二材料204及第四材料208可為相同或類(lèi)似材料，因而可在同一刻蝕工藝中同時(shí)被移除?；蛘?，第二材料及第四材料亦可為不同材料，因而可先后由不同刻蝕工藝移除。例如，第二材料204可為氧化硅、第三材料206可為氮化硅，及第四材料208可為氧化硅或多晶硅。經(jīng)上述刻蝕工藝后，僅剩余第三材料206在基材200上，且相鄰的該第三材料之間的空隙皆為1/6P。在另一實(shí)施例中，如圖4C-2所示，可對(duì)(a)第三材料206及(b)第二材料204及第四材料208具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第三材料206。如此，剩余第二材料204及第四材料208在基材200上，且相鄰的該第二材料204及第四材料208之間的間距為1/6P。最后，參見(jiàn)圖4D，其顯示以剩余的材料層作為阻擋層來(lái)刻蝕基材200，例如圖4C_1所示的第三材料206或圖4C-2所示的第二材料204及第四材料208。隨后，以對(duì)第三材料206 (或第二、第四材料204、208)及基材200具有刻蝕選擇性的刻蝕工藝移除第三材料206 (或第二、第四材料204、208)，形成圖案化的基材200。該圖案化的基材200具有多個(gè)特征200a，該些特征200a可例如為線形，且其寬度為線202的寬度的1/3 (亦即1/6P)。此夕卜，這些相鄰特征200a之間的間距亦為1/6P。因此，由實(shí)施例所提供的縮小間距的方法可將由光刻工藝所形成的元件間距P縮減至約1/3P (特征200a的寬度1/6P加上其間的間距1/6P)。由上述可知，本發(fā)明實(shí)施例提供了縮小間距的方法，甚至可達(dá)光刻工藝所形成的間距縮減至原先間距的約1/3，突破傳統(tǒng)SADP工藝僅能將間距微縮至1/2的限制。此外，傳統(tǒng)SADP工藝所需的由光刻工藝所形成線寬與相鄰線之間的間距的比例為I : 3，但本發(fā)明實(shí)施例所需的比例為I : 1，因而對(duì)于光刻工藝的解析度可較傳統(tǒng)SADP工藝低，且工藝容忍度亦較高。再者，本發(fā)明所述的工藝步驟可輕易地與現(xiàn)有的技術(shù)及設(shè)備作結(jié)合，因而無(wú)需另外耗費(fèi)大量成本來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種縮小間距的方法，其特征在于，包括 提供一基材，其上具有一圖案化的第一材料，其中所述第一材料的圖案包含多條間距相同的線，且所述線具有一第一寬度，所述第一寬度與相鄰兩線間的間距相同； 形成一第二材料在所述線的側(cè)壁上，其中所述第二材料具有一第二寬度，其為所述第一寬度的1/3 ； 移除所述第一材料； 形成一第三材料在所述第二材料的側(cè)壁上，其中所述第三材料具有一第三寬度，其為所述第一寬度的1/3 ； 移除所述第二材料；以及 刻蝕所述基材，使所述基材具有多個(gè)特征，所述相鄰特征之間的間距為所述相鄰兩線間的間距的1/3。
2.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述第二材料不同于所述第一材料及所述第三材料。
3.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述第一材料、所述第二材料及所述第三材料擇自氧化物、氮化物、氮氧化物、有機(jī)聚合物、金屬及碳化硅所組成的族群。
4.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，在移除所述第二材料之前，更包含再次填入所述第二材料至相鄰的所述第三材料的間隙中。
5.如權(quán)利要求4所述的縮小間距的方法，其特征在干，更包含在再次填入所述第二材料之后，移除所述第三材料，且其中所述第二材料為在刻蝕所述基材之后移除。
6.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，在移除所述第二材料之前，更包含形成一第四材料在所述相鄰的所述第三材料的間隙中。
7.如權(quán)利要求5所述的縮小間距的方法，其特征在于，在移除所述第二材料期間，一井移除所述第四材料。
8.如權(quán)利要求5所述的縮小間距的方法，其特征在于，在形成第四材料之后，移除所述第三材料，且其中所述第二材料及所述第四材料為在刻蝕所述基材之后移除。
9.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，第四材料不同于所述第一材料、第二材料及第三材料。
10.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述圖案化的第一材料由光刻エ藝形成。
11.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述第二材料及所述第三材料由物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、蒸鍍、分子束外延、濺射或熱氧化形成。
12.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述基材更包含一介電層。
13.如權(quán)利要求I所述的縮小間距的方法，其特征在于，所述特征為線形。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種縮小間距的方法，包括提供一基材，其上具有一圖案化的第一材料，其中此第一材料的圖案包含多條間距相同的線，且此些線具有一第一寬度，此第一寬度與相鄰兩線間的間距相同；形成一第二材料在這些線的側(cè)壁上，其中此第二材料具有一第二寬度，其為此第一寬度的1/3；移除此第一材料；形成一第三材料在此第二材料的側(cè)壁上，其中此第三材料具有一第三寬度，其為此第一寬度的1/3；移除此第二材料；以及刻蝕此基材，使此基材具有多個(gè)特征，這些特征之間的間距為此相鄰兩線間的間距的1/3。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102693898SQ20111006827
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉丞祥, 蔡高財(cái) 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司