專利名稱：形成孔洞于半導體晶圓的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種形成孔洞于半導體晶圓的方法，且特別是涉及一種制造內連線的方法。
背景技術：
自從于數(shù)十年前首次問世，微電子元件在尺寸上已顯著地減少。因幾何尺寸上的微縮，整個半導體制做方法已有所改變。例如光學微影已利用如相位移光罩、光學近階修正(optical proximity correction)、偏軸照射(off-axis illumination)及其他延伸微縮設計法則的制程能力的技術。但此技術仍無法提供高聚焦深度(depth of focus；DOF)、及低光罩誤差加強系數(shù)(mask error enhancement factor；MEF或MEEF)。光罩誤差加強系數(shù)是定義為影像尺寸的微小變化與光罩上物體尺寸的微小變化的比值。
當利用高數(shù)值孔隙(numerical aperture；NA)光學，以及欲解析具有90奈米(nm)或更小特征尺寸的元件時，高DOF與低MEF(小于或等于1)是很重要的。因此需要一種滿足上述需求的制造方法與系統(tǒng)。
由此可見，上述現(xiàn)有的半導體制做方法在制造方法及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決半導體制做方法存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般半導體制做方法及光罩產品又沒有適切的制造方法及結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的半導體制做方法，便成了當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的半導體制做方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新的形成孔洞于半導體晶圓的方法，能夠改進一般現(xiàn)有的半導體制做方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的半導體制做方法存在的缺陷，而提供一種形成孔洞于一半導體晶圓的方法，從而更加適于實用。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的半導體制做方法存在的缺陷，而提供一種制造內連線的方法，從而更加適于實用。
本發(fā)明的再一目的在于，克服現(xiàn)有的半導體制做方法存在的缺陷提供一種微影系統(tǒng)，用以制造集成電路，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種形成孔洞于半導體晶圓的方法，其至少包括以下步驟形成一硬罩幕層于一介電層之上，該硬罩幕層包括一實體部分與一第一開口；提供一圖案化材料層于該硬罩幕層之上，該圖案化材料層包括一第二開口與一第三開口，其中該圖案化材料層的該第二開口對準該圖案化材料層的該第一開口，且該圖案化材料層的該第三開口對準該硬罩幕層的該實體部分；以及利用該圖案化材料層的該第二開口與該硬罩幕層的該第一開口，形成一孔洞于該介電層。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第二開口形成該孔洞的一第一部份于該介電層，以及利用該第一開口形成該孔洞的一第二部份于該介電層。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第二開口形成該孔洞的一第一部份，其完全通過該介電層；以及利用該第一開口形成該孔洞的一第二部份，其中該孔洞的該第一部份相較于該第二部份具有一較小的剖面積，該第二部分是部分通過該介電層。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第一開口形成該孔洞的一第一部份于該介電層，是在提供該圖案化材料層之前達成；提供一保護性特征于該孔洞的該第一部份；以及利用該第二開口與該孔洞的該第二部分形成該孔洞的一第二部分于該介電層與該保護性特征，其中該孔洞的該第二部份相較于該第一部份具有一較小的橫向尺寸。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其中所述的保護性特征是由使用于該介電層之一介電材料所形成。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種制造一內連線的方法，其至少包括提供一low-k介電層于一半導體基材之上；形成一硬罩幕層于該low-k介電層之上；形成一圖案化材料層于該硬罩幕層之上，該圖案化材料層具有復數(shù)個虛擬開口，插入在一延伸于該圖案化材料層的開口；圖案化該硬罩幕層，是通過該圖案化材料層的該開口，并接著移除該圖案化材料層；形成一保護性特征于該low-k介電層一開口；形成一溝渠于該保護性特征與該開口之上；移除該保護性特征并接著填滿該開口；以及利用一導電材料填滿該溝渠與該low-k介電層的該開口。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的制造一內連線的方法，其中所述的導電材料更包括一阻障層與一主體層。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的制造一內連線的方法，其中所述的每一個該開口與該些虛擬開口皆包括一直徑D，且以一間距P分隔開，該間距P是依據(jù)該直徑D乘以一常數(shù)κ，以預先決定，其中該κ介于約1至3。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的制造一內連線的方法，其中所述的該間距介于約10埃至4600埃。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種光罩，使用于一微影系統(tǒng)，用以制造一集成電路元件，其中所述的光罩至少包括一基材，至少包括用于該集成電路元件的復數(shù)個電性導通特征；以及復數(shù)個虛擬特征，插入于該些電性導通特征，用以修改該些電性導通特征的光學特性，其中該些虛擬特征是置于復數(shù)個預定的位置，以相對于該些特征的一預定距離分隔開。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的光罩，其中所述的電性導通特征是為復數(shù)個雙嵌介層洞。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的光罩，其中所述的虛擬特征是置于該光罩中，用以修改該些電性導通特征之一聚焦深度。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的光罩，其中所述的每一該些電性導通特征與該些虛擬特征皆包括一直徑D，且以一最小的間距P分隔開，該間距P是依據(jù)該直徑D乘以一常數(shù)κ來決定，其中該κ介于約1至3。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現(xiàn)。前述的光罩，其中所述的間距P介于約10埃至4600埃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明形成孔洞于半導體晶圓的方法至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明揭露一種制造半導體元件的方法。包括提供一絕緣層于半導體基材之上，以及提供一硬罩幕層于絕緣層之上。硬罩幕層包括有一第一部分，用以防止溝渠形成，以及一第二部份，用以形成溝渠。本發(fā)明更揭露一微影系統(tǒng)，用以制造集成電路。微影系統(tǒng)亦包括一位于基材上的圖案化材料層，其中基材具有復數(shù)個位于特征間的虛擬特征，可用以修改特征的光學特性，且該特征是由光線穿過光罩引起的光化學反應所形成。
綜上所述，本發(fā)明形成孔洞于半導體晶圓的方法，其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類方法中未見有類似的方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的半導體制做方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是表示依照本發(fā)明方法的微影系統(tǒng)的一部份。
圖2與圖4是表示示依照本發(fā)明方法的一個或多個較佳實施例的流程圖。
圖3A至圖3J是表示示依照本發(fā)明一較佳實施例的內連線至少一部分的剖面圖。
圖5A至圖5D是表示依照本發(fā)明另一較佳實施例的內連線至少一部分的剖面圖。
圖6是表示依照本發(fā)明一較佳實施例的集成電路至少一部分的剖面圖。
100微影系統(tǒng) 104基材110a～110e虛擬開口 200方法250方法 302結構層306硬罩幕層 309開口312開口 316a虛擬開口318開口 322開口326圖案化材料層 328保護性特征340開口 342b虛擬開口400集成電路元件 404隔離區(qū)域408微電子元件 410b摻雜井412b摻雜區(qū)域414a閘極介電質416a閘極電極418a閘極接觸窗420a側壁介電質 422a間隙壁424a硅化接觸窗 430介電層434硬罩幕層 440接觸窗444介層洞 450內連線102光罩 108開口
112開口 202～222步驟254～260步驟304絕緣層308圖案化材料層 310圖案化材料層314開口 316b虛擬開口320保護性特征 324導電材料327開口 330圖案化材料層342a虛擬開口344開口402基材 406微電子元件410a摻雜井 412a摻雜區(qū)域413a摻雜區(qū)域414b閘極介電質416b閘極電極418b閘極接觸窗420b側壁介電質 422b間隙壁424b硅化接觸窗 432介電層436硬罩幕層 442溝渠446溝渠 450內連線具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的形成孔洞于半導體晶圓的方法其具體實施方式
、制造方法、步驟、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
本發(fā)明揭露提供許多不同的實施例或范例，藉以實施本發(fā)明的不同特征(feature)。于后所揭露特定的組成及排列范例是用以簡化本發(fā)明的說明。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。另外，本發(fā)明揭露在不同范例中重復使用了參考數(shù)值與字母。重復使用是基于簡化及清晰的目的，并非用以限定不同的實施例或結構間的關系。此外，第一特征形成于第二特征之上，其中實施例包括有第一特征與第二特征是藉由直接接觸所形成，或者是第一特征及第二特征之間具有插入的額外特征，使得第一特征與第二特征不為直接接觸。此外，開口(opening)與特征二詞可交替互換。
請參閱圖1所示，一微影系統(tǒng)100包括一光罩(reticle)102與一用以圖案化的基材104。光罩102可為多種不同的類型，以及不同材料制成。光罩102包括一基材，其具有圓形開口108、虛擬開口110a至110e及延長開口112。開口108、虛擬開口110a至110e及延長開口112，不論是透明或不透明的，是以一夸張方式繪示于圖1中，在不同實施例中可提供更多開口。開口或孔洞(hole)可用來定義介層洞(via)、接觸窗(contact)、溝渠(trench)或其他可形成于基材104上的特征。開口包括有預定的幾何尺寸，例如直徑D(開口尺寸)，及節(jié)距P(開口中心的間隔)。
基材104包括有復數(shù)個放置于半導體基材上的微電子元件，例如N型金屬氧化半導體(N-type metal oxide semiconductor；NMOS)元件、P型金屬氧化半導體(P-type metal oxide semiconductor；PMOS)元件、可程式唯讀記憶體(electrically programmable read only memory；EPROM)元件、可抹除且可程式唯讀記憶體(electrically erasable programmable read onlymemory；EEPROM)元件、靜態(tài)隨機存取記憶體(static random accessmemory；SRAM)元件、動態(tài)隨機存取記憶體(dynamic random access memory；DRAM)元件、單電子電晶體元件、磁性隨機存取記憶體(magnetic randomaccess memory；MRAM)、硫族材料記憶體(chalcogenide random accessmemory；C-RAM)、鰭狀場效電晶體元件、二極體、電容器、電感器、及其他微電子元件(于后共同指微電子元件)。雖然于本實施例中基材104為一半導體晶圓，然各種基材皆可適用于本發(fā)明?；?04更包括有復數(shù)個由一個或多個開口108、110a至110e及112所形成的特征，這些開口位于光罩102上，將進一步描述于后。
請參閱圖2所示，藉由微影系統(tǒng)100，方法200可用以處理基材104。為人所熟知，在處理基材104之前或之后，可以有許多初步制程步驟。參考第1圖與第3A至第3J圖以案例說明方法200的步驟。
請參閱圖2與圖3A所示，方法200由步驟202開始，其中一絕緣層304形成于結構層302之上。于本實施例中，絕緣層304為一low-k薄膜。在其他實施例中，絕緣層304包括有二氧化硅(silicon dioxide；SiO2)、四乙基磷硅酸鹽(teraethylorthosilicate；TEOS)氧化物、氮化硅(siliconnitride；SixNy)、硼磷硅玻璃(borophospho silicate glass；BPSG)及氟硅玻璃(fluoride-doped silicate glass；FSG)。絕緣層304包括有一個或多個low-k介電層，例如黑鉆石(Black Diamond)，為Santa Clara應用材料公司的產品、干凝膠(Xerogel)、氣凝膠(Aerogel)、滲氟非晶硅碳(amorphous fluorinated carbon)、聚對二甲苯(Parylene)、苯環(huán)乙烯(bis-benzocyclobutenes；BCB)、芳香族碳氫化合物(SiLK)，為Dow Chemical公司的產品、以及其他材料。絕緣層304的形成可藉由化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、電漿加強式化學氣相沉積(plasmaenhanced chemical vapor deposition；PECVD)、原子層沉積(atomic layerdeposition；ALD)、脈沖沉積(pulsed deposition layering；PDL)、旋涂式覆蓋(spin-on coating)及其他制程技術。絕緣層304可由半導體材料或導電材料中擇一取代之。
結構層302可為任何類型的材料層，包括金屬層例如銅、鋁，介電層例如二氧化硅，半導體層例如硅、砷化鎵(gallium arsenide)、氮化鎵(gallium nitride)、應變硅(strained silicon)、硅鍺(silicongermanium)、碳化硅(silicon carbide；SIC)、碳化物或其他材料層。于一實施例中，結構層302包括一絕緣體上硅(silicon-on-insulator；SOI)基材、例如藍寶石硅(silicon-on-sapphire)基材、應變絕緣鍺(silicongermanium-on-insulator)基材；或者一基材，其包括晶膜(epitaxial)或形成于一絕緣層上的半導體層。結構層302亦包括有或二者擇一包括一氣隙(air gap)，例如可形成于一種利用空橋結構所產生的絕緣體上硅(silicon-on-nothing；SON)的結構中。
另請參閱圖3B所示，在步驟204中，一硬罩幕層306形成于絕緣層304之上。硬罩幕層306可藉由CVD、PECVD、PDL、ALD、物理氣相沉積(physicalvapor deposition；PVD)、旋涂式覆蓋或其他制程技術形成。硬罩幕層306包括有氮化硅、氮氧化硅(silicon oxy-nitride；SiON)、碳化硅、碳氧化硅(silicon oxy-carbide；SiOC)、二氧化硅、熱氧化物、TEOS氧化物及/或其他材料。硬罩幕層306亦包括有或二者擇一包括一半導體材料與導電材料。
另請參閱圖3C所示，在步驟206中，一圖案化材料層308形成于硬罩幕層306之上，并具有一開口309。開口309可用以形成介層洞、接觸窗、溝渠及/或其他經圖案化的特征。開口309亦包括有一預定的幾何尺寸，例如直徑D(開口尺寸)。圖案化材料層308包括有一個或多個材料層，包括負及/或正光阻、二氧化硅、熱氧化物、TEOS氧化物、氮化硅、氮氧化硅、low-k介電材料及/或其他材料。圖案化材料層308可藉由旋涂式覆蓋、CVD、PECVD、ALD、熱氧化、光學微影、壓印微影(imprint lithography)、濕浸式微影(immersion lithography)及/或其他制程技術形成。
可利用與圖1中光罩102類似的一光罩形成開口309。光罩包括開口108，但可不包括任何虛擬開口110a-110e。開口108比其他于后討論的開口大。
另請參閱圖3D所示，在步驟208中形成一開口312，是通過硬罩幕層306，并移除圖案化材料層308。開口312可藉由化學蝕刻、電漿蝕刻、聚焦離子束(focused ion beam；FIB)、電子束及/或其他制程技術形成。于一實施例中，開口312可形成于一電漿環(huán)境中，其具有反應氣體例如鹽酸(hydrochloric acid；HCl)、溴化氫(hydrogen bromide；HBr)、二氧化硫(sulfur dioxide；SO2)、六氟化硫(sulfur hexafluoride；SF6)、過氟化碳(perfluorocarbons)及/或其他反應物。或者，開口312亦可藉由化學蝕刻所形成，包括一環(huán)境，其具有磷酸(phosphoric acid；H3PO4)、氨水(ammoniumhydroxide；NH4OH)、鹽酸、氫氟酸(hydrofluoric acid；HF)、硫酸(sulfuricacid；H2SO4)及/或其他化學物質。
圖案化材料層308可藉由電漿蝕刻及/或化學蝕刻移除。例如，圖案化材料層308可藉由一含氧的電漿環(huán)境移除。
另請參閱圖3E所示，在步驟210中，具有一個或多個開口314、及一個或多個虛擬開口316a、316b的圖案化材料層310形成于硬罩幕層306與開口312之上。圖案化材料層310包括有一個或多個材料層，其包括有負及/或正光阻、二氧化硅、熱氧化物、TEOS氧化物、氮化硅、氮氧化硅、low-k介電材料及/或其他材料。圖案化材料層310可藉由旋涂式覆蓋、CVD、PECVD、ALD、熱氧化、光學微影、壓印微影、濕浸式微影及/或其他制程技術形成。
開口314可用以形成一位于開口312內的特征。開口314亦可用以形成介質洞、接觸窗、溝渠及/或其他幾何圖案。虛擬開口316a、316b可位于硬罩幕層306之上，且包括有預定的幾何尺寸，例如直徑D(開口尺寸)與節(jié)距P(開口中心間隔)。例如，直徑D范圍可能介于約5埃(angstrom)至2300埃。于一實施例中，節(jié)距P可依據(jù)一數(shù)學乘式決定，直徑D乘以κ，其中κ是介于約1至3。例如，若κ＝2，節(jié)距P介于約10埃至4600埃。
可利用與圖1中光罩102類似之一光罩形成開口314、316a、316b。光罩包括開口108，是對應至開口314，以及虛擬開口110a、110b，是對應至開口316a、316b。開口108比前述所討論的其他開口小。
于一實施例中，開口312可部分或完全通過硬罩幕層306與絕緣層304，以形成一較大的開口322(圖3I所繪示)，其可用于一雙嵌內連線(dualdamascene interconnect)。圖案化材料層310包括有一個或多個材料層，包括有光阻、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、背側抗反射層(backsideanti-reflective coating；BARC)及/或其他材料。圖案化材料層310可藉由旋涂式覆蓋、CVD、PECVD及/或其他制程技術形成。
另請參閱圖3F所示，在步驟212中形成一開口318，延伸于絕緣層304。開口318可藉由化學蝕刻、電漿蝕刻、聚焦離子束、電子束及/或其他制程技術形成。開口318包括有一介質洞、一接觸窗、一溝渠及/或其他幾何特征。于一實施例中，開口318可形成于一電漿環(huán)境中，其具有反應氣體例如鹽酸、溴化氫、二氧化硫、氯(chlorine；Cl2)、六氟化硫、過氟化碳及/或其他反應物?；蛘?，開口318亦可藉由化學蝕刻所形成，包括一環(huán)境，其具有磷酸、氨水、鹽酸、氫氟酸、硫酸及/或其他化學物質。
圖案化材料層310可藉由電漿蝕刻及/或化學蝕刻移除。例如，圖案化材料層310可藉由一含氧的電漿環(huán)境移除。
另請參閱圖3G所示，在步驟214中一保護性特征320形成于開口318內。保護性特征320包括有一插塞，其實質上將開口318填滿?；蛘?，保護性特征320亦包括有一襯層(liner)，其實質上位于開口318的底部與側壁之上。
保護性特征320包括有一個或多個材料層，包括有光阻、硅、多晶硅(polysilicon)、二氧化硅、TEOS氧化物、氮化硅、BPSG、FSG、low-k介電材料、聚合物及/或其他材料。保護性特征320可藉由選擇式晶膜成長(selective epitaxial growth；SEG)、CVD、PECVD、ALD、PVD、電泳(electrophoresis)、旋涂式覆蓋、化學機械拋光或化學機械平坦化(此后共同指CMP)及/或其他制程技術形成。于一實施例中，保護性特征320可形成于開口312(如圖3D繪示)內。開口312可延伸于絕緣層304。
另請參閱圖3H所示，在步驟216中，形成開口322于開口318之上，開口322部分延伸于絕緣層304及保護性特征320。較大的開口322可藉由化學蝕刻、電漿蝕刻、聚焦離子束、電子束及/或其他制程技術形成。于一實施例中，開口322可形成于一電漿環(huán)境中，其具有反應氣體例如鹽酸、溴化氫、二氧化硫、氯(chlorine；Cl2)、六氟化硫、過氟化碳及/或其他反應物。深度可于開口322形成期間決定出。例如，深度可藉由一制程終點預先決定，是透過制程時間、發(fā)射光譜(optical emission spectroscopy；OES)、殘余氣體分析(residual gas analysis；RGA)、雷射繞射、制程壓力及/或其他制程終點偵測技術決定?；蛘撸_口322亦可藉由化學蝕刻所形成，包括一環(huán)境，其具有磷酸、氨水、鹽酸、氫氟酸、硫酸及/或其他化學物質。
另請參閱圖3I所示，在步驟218中，將保護性特征320自開口318移除。保護性特征320可藉由電漿蝕刻、化學蝕刻、熱燃燒(thermal burn-out)及/或其他制程技術移除。例如，保護性特征320可藉由一含氧的電漿環(huán)境移除。保護性特征320亦可藉由一包括反應氣體的電漿環(huán)境移除，反應氣體例如是鹽酸、溴化氫、二氧化硫、氯、六氟化硫、過氟化碳及/或其他反應物?；蛘?，保護性特征320亦可藉由化學蝕刻移除，其包括有磷酸、氨水、鹽酸、氫氟酸、硫酸、過氧化氫(hydrogen peroxide；H2O2)、去離子水及/或其他化學物質。
另請參閱圖3J所示，在步驟220中，較大的開口322與較小的開口318以一導電材料324填滿。導電材料324可藉由PVD、CVD、PECVD、ALD、PDL、旋涂式覆蓋及/或其他制程技術形成。導電材料324包括有單一及/或多層導電材料，例如一阻障層及本體填充(bulk filling)材料。阻障層包括有鈦、鉭、氮化鈦(titanium)、氮化鉭(tantalum nitride)、鎢化鈦(titanium tungsten)、氮化鎢(tungsten nitride)、碳化硅(silicon carbide)、(silicon oxy-carbide；SiOC)及/或其他材料。本體填充材料包括有鋁、銅、金、銀、耐米碳管(carbonnano-tubes)及/或其他材料。
在步驟222中，接續(xù)制程可用以形成其他位于內連線上的特征。例如，可重復方法200的步驟202至步驟220，以形成多階層內連線。
請參閱圖4所示，方法250亦可用以在基材102上制造內連線。參閱圖1、圖3A至圖3D及圖5A至圖5D以進一步說明方法250。
特別請參閱圖4與圖3A至圖3D，步驟202至步驟208是以一類似于圖2的方法200的方式實施。藉此形成開口312，延伸于硬罩幕層306。
請參閱圖4與圖5A所示，方法250是自步驟252開始，形成圖案化材料層326于硬罩幕層306之上。圖案化材料層326包括開口309及虛擬開口316a、316b。于一實施例中，圖案化材料層326包括有一個或多個材料層，是藉由旋涂式覆蓋及使用光罩102的光學微影所形成。
于本實施例中，開口309、316a及316b在尺寸上與圖3E中所述的開口不同。但開口309、316a及316b與額外的開口一樣，可利用圖1的光罩102形成(具有適當?shù)拈_口尺寸)。
請參閱圖5A所示，在步驟254中，將圖案化材料層326移除，并形成通過絕緣層304的開口327。開口327可藉由電漿蝕刻及/或化學蝕刻形成。圖案化材料層326可于一含氧的電漿環(huán)境，及/或一化學蝕刻環(huán)境中移除。
另請參閱圖5B所示，在步驟256中，一保護性特征328形成于開口327的一部分內。保護性特征328包括有一插塞，其實質上填滿開口327。或者，保護性特征328亦包括有一襯層(liner)，其實質上位于開口327的底部與側壁之上。于一實施例中，保護性特征328的組成實質上可類似于絕緣層304。保護性特征328包括有一個或多個材料層，是藉由選擇性包括CVD、ALD、電泳及/或其他制程技術形成。于本實施例中，保護性特征328包括一low-k介電材料。在其他實施例中，保護性特征328包括有FSG、SiO2及/或其他材料。
另請參閱圖5C所示，在步驟258中，形成一圖案化材料層330于硬罩幕層306之上、絕緣層304側壁的一部份及保護性特征328一部份之上。于一實施例中，圖案化材料層330包括有一或多層材料層，是藉由旋涂式覆蓋及搭配光罩102的光學微影系統(tǒng)所形成。圖案化材料層330包括有開口340與虛擬開口342a、342b。開口340可用以形成通過保護性特征328的一介質洞、一接觸窗及/或其他特征。
另請參閱圖5D所示，在步驟260中，形成開口344，并移除圖案化材料層330。開口344可延伸于保護性特征328。開口344包括有一介質洞、一接觸窗及/或其他特征。開口344可藉由電漿蝕刻、化學蝕刻、FIB及/或其他制程技術形成。圖案化材料層330可藉由電漿蝕刻及/或化學蝕刻移除。
請參閱圖6所示，該圖是繪示依據(jù)本發(fā)明的集成電路元件400一較佳實施例至少一部份的剖面圖。集成電路元件400為圖3A至圖3J、及/或圖5A至圖5J中，微影系統(tǒng)100與內連線實施例所藉以執(zhí)行的環(huán)境。于一實施例中，微影系統(tǒng)100及/或方法200及/或方法250可用以形成內連線450。內連線450亦可連同微電子元件406、408一起制造，包括一維、二維或三維陣列(array)，并以一列或多列，及/或一行或多行排列在例如基材402之上。
微電子元件406、408包括摻雜井410a、410b，摻雜區(qū)域412a、412b，閘極介電質414a、414b，閘極電極416a、416b，閘極接觸窗418a、418b，側壁介電質420a、420b，間隙壁(spacer)422a、422b及硅化接觸窗(salicidedcontacts)424a、424b，是位于一基材402之上，且每一結構皆被隔離區(qū)域404分離。
基材402的組成實質上可類似于結構層302。于本實施例中，基材402包括有硅、絕緣層上硅、絕緣鍺(germanium-on-insulator)及/或其他材料層。
隔離區(qū)域404可藉由區(qū)域性氧化(local oxidation of silicon；LOCOS)、淺溝渠隔離(shallow trench isolation；STI)及/或其他制程形成。例如，隔離區(qū)域404可藉由蝕刻或圖案化凹陷(recess)于基材402中，接著以二氧化硅及/或電性絕緣材料填滿凹陷，可用CVD方式達成。
摻雜井410a、410b可藉由擴散、離子植入及/或其他習知及/或未來制程技術形成。摻雜井410a、410b包括有N型或/及P型雜質例如磷、砷、硼、碳、鍺及/或其他材料。
摻雜區(qū)域412a、412b可位于摻雜井410a、410b之上，且包括有重摻雜區(qū)域及/或輕摻雜區(qū)域。摻雜區(qū)域412a、412b包括有N型或/及P型雜質例如磷、砷、硼、碳、鍺及/或其他材料。于一實施例中，微電子元件406包括摻雜區(qū)域413a，其具有硅鍺(silicon germanium；SiGe)、碳化硅及/或其他材料，是藉由SEG、CVD、PVD、ALD及/或其他制程技術形成。
閘極介電質414a、414b包括有SiO2、SixNy、SiON、高介電常數(shù)(high-k)介電質及/或其他材料。閘極介電質414a、414b可藉由熱氧化、快速熱氧化(rapid thermal oxidation；RTO)、CVD、ALD及/或其他制程技術形成。
閘極電極416a、416b包括多晶硅、high-k介電質、應變硅、硅鍺、硅化物及/或其他材料。閘極電極416a、416b可藉由SEG、CVD、PECVD、ALD及/或其他制程技術形成。
側壁介電質420a、420b與間隙壁422a、422b可用以保護閘極電極416a、416b與閘極介電質414a、414b免于與氧接觸，有助于形成摻雜區(qū)域412a、412b。側壁介電質420a、420b與間隙壁422a、422b包括有二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及/或其他材料。側壁介電質420a、420b與間隙壁422a、422b可藉由熱氧化、快速熱氧化、CVD、ALD及/或其他制程技術形成。
閘極接觸窗418a、418b與硅化接觸窗(salicided contacts)424a、424b包括一金屬硅化物，例如是硅化鎳(nickel silicide；NiSix)、硅化鈷(cobalt silicide；CoSix)、硅化鎢(tungsten silicide；WSix)及/或其他材料。閘極接觸窗418a、418b與硅化接觸窗(salicided contacts)424a、424b可藉由CVD、PECVD、ALD、金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemicalvapor deposition；MOCVD)及/或其他制程技術形成。
集成電路元件400亦包括內連線450，其具有接觸窗440、介層洞444與溝渠442、446，是沿著及/或通過一個或多個硬罩幕層434、436與介電層430、432延伸至復數(shù)個微電子元件406、408。于本實施例中，介電層430、432包括low-k介電質。在其他實施例中，介電層430、432的組成可類似于絕緣層304。內連線450的組成可類似于導電材料324。
本發(fā)明揭露一種制造半導體元件的方法。包括提供一絕緣層于半導體基材之上，以及提供一硬罩幕層于絕緣層之上。硬罩幕層包括有一第一部分，用以防止溝渠形成，以及一第二部份，用以形成溝渠。本方法亦包括形成復數(shù)個開口于硬罩幕層之上，至少一個開口。開口對應于硬罩幕層的第一部份，且至少有另一個開口對應于硬罩幕層的第二部份。本方法更包括利用硬罩幕層的第二部份形成一溝渠。
本發(fā)明方法的另一實施例包括一制造內連線的方法。本方法用以形成一low-k介電層于一半導體基材之上。本方法更用以形成一硬罩幕層于low-k介電層之上，并形成一圖案化材料層于硬罩幕層上。圖案化材料層包括有復數(shù)個插入于開口的虛擬開口，該開口延伸于圖案化材料層。本方法的步驟包括利用圖案化材料層的開口將硬罩幕層圖案化，以及隨后移除圖案化材料層。本方法的步驟亦包括形成一保護性特征于low-k介電層的開口中，以及形成一溝渠于保護性特征與開口之上。本方法的步驟更包括移除保護性特征并隨后填滿開口，以及用一導電材料填滿low-k介電層的溝渠與開口。
本發(fā)明更揭露一微影系統(tǒng)，用以制造集成電路。微影系統(tǒng)包括一光罩，其包括一具有特征與復數(shù)個虛擬特征的基材，其中虛擬特征是位于特征之間。虛擬特征可用以修改特征的光學特性。復數(shù)個虛擬特征可置于預定的位置，以相對于特征的一預定距離分隔開。微影系統(tǒng)亦包括一位于基材上的圖案化材料層，其中基材具有復數(shù)個位于特征間的虛擬特征，可用以修改特征的光學特性，且該特征是由光線穿過光罩引起的光化學反應所形成。
以上說明了依據(jù)本發(fā)明所揭露的數(shù)個實施例的特征。并以介層洞、接觸窗及溝渠為范例，作為本發(fā)明中特征的均等物，其他特征同樣適用。熟習此技藝者將了解到，可利用本發(fā)明作為設計或修改其他制程與結構的基礎，以實現(xiàn)相同目的及/或達到與上述實施例相同的優(yōu)點。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種形成孔洞于半導體晶圓的方法，其特征在于其至少包括形成一硬罩幕層于一介電層之上，該硬罩幕層包括一實體部分與一第一開口；提供一圖案化材料層于該硬罩幕層之上，該圖案化材料層包括一第二開口與一第三開口，其中該圖案化材料層的該第二開口對準該圖案化材料層的該第一開口，且該圖案化材料層的該第三開口對準該硬罩幕層的該實體部分；以及利用該圖案化材料層的該第二開口與該硬罩幕層的該第一開口，形成一孔洞于該介電層。
2.根據(jù)權利要求1所述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其特征在于其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第二開口形成該孔洞的一第一部份于該介電層，以及利用該第一開口形成該孔洞的一第二部份于該介電層。
3.根據(jù)權利要求1所述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其特征在于其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第二開口形成該孔洞的一第一部份，其完全通過該介電層；以及利用該第一開口形成該孔洞的一第二部份，其中該孔洞的該第一部份相較于該第二部份具有一較小的剖面積，該第二部分是部分通過該介電層。
4.根據(jù)權利要求1所述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其特征在于其中所述的形成一孔洞的步驟更包括利用該第一開口形成該孔洞的一第一部份于該介電層，是在提供該圖案化材料層之前達成；提供一保護性特征于該孔洞的該第一部份；以及利用該第二開口與該孔洞的該第二部分形成該孔洞的一第二部分于該介電層與該保護性特征，其中該孔洞的該第二部份相較于該第一部份具有一較小的橫向尺寸。
5.根據(jù)權利要求4所述的形成孔洞于半導體晶圓的方法，其特征在于其中所述的保護性特征是由使用于該介電層之一介電材料所形成。
6.一種制造一內連線的方法，其特征在于其至少包括提供一low-k介電層于一半導體基材之上；形成一硬罩幕層于該low-k介電層之上；形成一圖案化材料層于該硬罩幕層之上，該圖案化材料層具有復數(shù)個虛擬開口，插入在一延伸于該圖案化材料層的開口；圖案化該硬罩幕層，是通過該圖案化材料層的該開口，并接著移除該圖案化材料層；形成一保護性特征于該low-k介電層一開口；形成一溝渠于該保護性特征與該開口之上；移除該保護性特征并接著填滿該開口；以及利用一導電材料填滿該溝渠與該low-k介電層的該開口。
7.根據(jù)權利要求6所述的制造一內連線的方法，其特征在于其中所述的導電材料更包括一阻障層與一主體層。
8.根據(jù)權利要求6所述的制造一內連線的方法，其特征在于其中所述的每一個該開口與該些虛擬開口皆包括一直徑D，且以一間距P分隔開，該間距P是依據(jù)該直徑D乘以一常數(shù)κ，以預先決定，其中該κ介于約1至3。
9.根據(jù)權利要求8所述的制造一內連線的方法，其特征在于其中所述的間距介于約10埃至4600埃。
10.一種光罩，使用于一微影系統(tǒng)，用以制造一集成電路元件，其特征在于其中所述的光罩至少包括一基材，至少包括用于該集成電路元件的復數(shù)個電性導通特征；以及復數(shù)個虛擬特征，插入于該些電性導通特征，用以修改該些電性導通特征的光學特性，其中該些虛擬特征是置于復數(shù)個預定的位置，以相對于該些特征的一預定距離分隔開。
11.根據(jù)權利要求10所述的光罩，其特征在于其中所述的電性導通特征是為復數(shù)個雙嵌介層洞。
12.根據(jù)權利要求10所述的光罩，其特征在于其中所述的虛擬特征是置于該光罩中，用以修改該些電性導通特征之一聚焦深度。
13.根據(jù)權利要求10所述的光罩，其特征在于其中所述的每一該些電性導通特征與該些虛擬特征皆包括一直徑D，且以一最小的間距P分隔開，該間距P是依據(jù)該直徑D乘以一常數(shù)κ來決定，其中該κ介于約1至3。
14.根據(jù)權利要求13所述的光罩，其特征在于其中所述的間距P介于約10埃至4600埃。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種形成孔洞于半導體晶圓的方法。利用虛擬特征形成孔洞于半導體晶圓。該方法包括形成一硬罩幕層于一介電層上，硬罩幕層包括一實體部分與一第一開口，并提供一圖案化材料層于硬罩幕層上，圖案化材料層包括第二開口與第三開口。圖案化材料層的第二開口對準硬罩幕層的第一開口，圖案化材料層的第三開口對準硬罩幕層的實體部分。孔洞是利用圖案化材料層的第二開口，并且硬罩幕層的第一開口形成于介電層中。本發(fā)明提供一種制造一內連線的方法，以及一種光罩，使用于一微影系統(tǒng)，用以制造一集成電路元件。該光罩具有特征與復數(shù)個虛擬特征(dummy feature)的基材，其中虛擬特征是位于特征之間。虛擬特征可用以修改特征的光學特性。
文檔編號H01L21/768GK1744277SQ20051005544
公開日2006年3月8日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權日2004年9月3日
發(fā)明者何邦慶 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司