在基底中制作多個(gè)溝槽的方法
【專利摘要】本發(fā)明一實(shí)施例提供一種在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，包括：提供一基底；于基底上形成一第一掩模層，第一掩模層具有至少一第一開口以及至少一第二開口，其中第二開口大于第一開口，且第一開口與第二開口皆暴露出基底；形成一覆蓋第二開口的第二掩模層；以第一掩模層與第二掩模層為掩模進(jìn)行一第一蝕刻工藝，以于第一開口下方的基底中形成一第一溝槽；移除第二掩模層；形成一覆蓋第一開口的第三掩模層；以第一掩模層與第三掩模層為掩模進(jìn)行一第二蝕刻工藝，以于第二開口下方的基底中形成一第二溝槽；以及移除第三掩模層。本發(fā)明可有效提高溝槽深度的均勻性。
【專利說明】在基底中制作多個(gè)溝槽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及溝槽的制作方法，且特別涉及在基底中制作多個(gè)溝槽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路的制作方式一般包括蝕刻、薄膜沉積等工藝，其中蝕刻工藝?yán)缡窃诨谆蚴瞧渖系哪又形g刻出多個(gè)溝槽，然后，可于溝槽中沉積薄膜以形成有源或無源元件(例如，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的溝槽型電容器)。
[0003]當(dāng)需于基底上形成開口大小不同的多個(gè)溝槽時(shí)，可于基底上形成一具有多個(gè)開口的圖案化掩模層，其中這些開口的尺寸彼此不同。之后，以圖案化掩模層為掩模蝕刻基底，以于基底中形成開口大小不同的多個(gè)溝槽。然而，這些開口大小不同的溝槽的深度也彼此不同。這是因?yàn)樵谖g刻工藝中，圖案化掩模層的開口的尺寸較小者，蝕刻氣體較不易通過且蝕刻副產(chǎn)物較難擴(kuò)散出去，因此，尺寸較小的開口所對(duì)應(yīng)的區(qū)域蝕刻速度較尺寸較大的開口所對(duì)應(yīng)的區(qū)域慢(亦即，負(fù)載效應(yīng)，loading effect)。
[0004]然而，深度不同的溝槽對(duì)于后續(xù)工藝會(huì)有許多不良的影響，因此，如何提高蝕刻工藝所形成的溝槽的深度的均勻性是目前亟待克服的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，包括:提供一基底；于基底上形成一第一掩模層，第一掩模層具有至少一第一開口以及至少一第二開口，其中第二開口大于第一開口，且第一開口與第二開口皆暴露出基底；形成一覆蓋第二開口的第二掩模層；以第一掩模層與第二掩模層為掩模進(jìn)行一第一蝕刻工藝，以于第一開口下方的基底中形成一第一溝槽；移除第二掩模層；形成一覆蓋第一開口的第三掩模層；以第一掩模層與第三掩模層為掩模進(jìn)行一第二蝕刻工藝，以于第二開口下方的基底中形成一第二溝槽；以及移除第三掩模層。
[0006]本發(fā)明是利用不同的掩模組合分別進(jìn)行較大溝槽與較小溝槽的蝕刻工藝，以于個(gè)別的蝕刻工藝中借由控制蝕刻時(shí)間、蝕刻劑等蝕刻條件，使個(gè)別形成的較大溝槽與較小溝槽具有相近的深度，進(jìn)而有效提高溝槽深度的均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A?II示出本發(fā)明一實(shí)施例的在基底中制作多個(gè)溝槽的工藝剖面圖。
[0008]圖2A?2F示出本發(fā)明一實(shí)施例的在基底中制作多個(gè)溝槽的工藝剖面圖。
[0009]110?基底；
[0010]112?第一溝槽；
[0011]114?第二溝槽；
[0012]120、120a ?緩沖層；
[0013]130?第一掩模層；[0014]130a、140a"掩模材料層；
[0015]140?圖案化掩模層；
[0016]150?圖案化光阻層；
[0017]152、154?開口；
[0018]160?第二掩模層；
[0019]162、172?抗反射涂層；
[0020]164、174?感光材料層；
[0021]170?第三掩模層；
[0022]D1、D2 ?深度；
[0023]OPl ?第一開口；
[0024]0P2 第二開口；
[0025]疒過蝕刻溝槽；
[0026]W1、W2、W3、W4、W5、W6 ?寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下將詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例的制作與使用方式。然應(yīng)注意的是，本發(fā)明提供許多可供應(yīng)用的發(fā)明概念，其可以多種特定型式實(shí)施。文中所舉例討論的特定實(shí)施例僅為制造與使用本發(fā)明的特定方式，非用以限制本發(fā)明的范圍。此外，在不同實(shí)施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號(hào)或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡(jiǎn)單清楚地?cái)⑹霰景l(fā)明，不代表所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。再者，當(dāng)述及一第一材料層位于一第二材料層上或之上時(shí)，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層的情形。在附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可能擴(kuò)大，以簡(jiǎn)化或是突顯其特征。再者，圖中未示出或描述的元件，可為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的任意形式。
[0028]圖1A?II示出本發(fā)明一實(shí)施例的在基底中制作多個(gè)溝槽的工藝剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供一基底110?；?10的材質(zhì)例如為硅、鍺、硅鍺、砷化鎵、硅/硅鍺、絕緣層上硅(silicon-on-1nsulators)、或是其他適合的半導(dǎo)體材料。
[0029]接著,選擇性地(optionally)于基底110上形成一緩沖層120a。緩沖層120a的材質(zhì)例如為有機(jī)或無機(jī)的抗反射材料。然后，于緩沖層120a上形成一掩模材料層130a。掩模材料層130a的材質(zhì)例如為金屬(例如鎢)、硼硅酸玻璃、或硅化鈦。
[0030]然后，于掩模材料層130a上形成另一掩模材料層140a,掩模材料層140a的材質(zhì)例如為氮化物，例如氮化娃。之后，于掩模材料層140a上形成一圖案化光阻層150。圖案化光阻層150具有多個(gè)開口 152、154，其中開口 154的寬度W2大于開口 152的寬度W1。
[0031]然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以圖案化光阻層150為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝，以蝕刻掩模材料層140a而形成一圖案化掩模層140。之后，移除圖案化光阻層150。
[0032]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，以圖案化掩模層140為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝，蝕刻掩模材料層130a與緩沖層120a，以形成圖案化的第一掩模層130與緩沖層120，其中多個(gè)第一開口 OPl與至少一第二開口 0P2貫穿第一掩模層130與緩沖層120。第二開口 0P2的寬度W4大于第一開口 OPl的寬度W3。之后，移除圖案化掩模層140。
[0033]在本實(shí)施例中，由于圖案化掩模層140的開口較大的部分蝕刻速度較快，因此，蝕刻形成第二開口 0P2的速度會(huì)大于蝕刻形成第一開口 OPl的速度，而易于第二開口 0P2下方的基底110上形成過蝕刻溝槽V。
[0034]接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，選擇性地于基底110與第一掩模層130上形成一抗反射涂層(ant1-reflective coating,ARC) 162,抗反射涂層162的材質(zhì)例如為氮化鈦(TiN)。之后，于抗反射涂層162上形成一感光材料層164,感光材料層164填滿第一開口 OPl與第二開口0P2。感光材料層164例如為一光阻層。
[0035]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1E，例如以曝光顯影的方式移除感光材料層164的位于第一開口OPl中的部分，以蝕刻的方式移除抗反射涂層162的位于第一開口 OPl中的部分。此時(shí)，也可一并移除抗反射涂層162與感光材料層164的位于(第一開口 OPl之間的、或鄰近第一開口 OPl的)第一掩模層130上的部分。此時(shí)，感光材料層164與抗反射涂層162構(gòu)成一第二掩模層160，但本發(fā)明不限于此，只要第二掩模層160可達(dá)到保護(hù)第二開口 0P2下方的基底110不會(huì)被蝕刻的效果即可。因此，在其他實(shí)施例中，第二掩模層160也可為一單層結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)可為感光材料、或是非感光材料。在本實(shí)施例中，第二掩模層160填滿第二開口 0P2。
[0036]接著，以第一掩模層130與第二掩模層160為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝(例如干式蝕刻工藝)，以于第一開口 OPl下方的基底110中形成多個(gè)第一溝槽112。在本實(shí)施例中，蝕刻工藝也會(huì)使第一掩模層130與第二掩模層160的外露的部分薄化。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1F，例如以濕式蝕刻的方式移除第二掩模層160。
[0037]然后，可選擇性地于基底110與第一掩模層130上全面性地形成一抗反射涂層172。之后，于抗反射涂層172上形成一感光材料層174，感光材料層174填滿第一開口 OPl與第二開口 0P2。感光材料層174例如為一光阻層。
[0038]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1G，例如以曝光顯影的方式移除感光材料層174的位于第二開口0P2中的部分，例如以蝕刻的方式移除抗反射涂層172的位于第二開口 0P2中的部分。此時(shí)，也可一并移除抗反射涂層172與感光材料層174的位于(鄰近第二開口 0P2的)第一掩模層130上的部分。此時(shí)，感光材料層174與抗反射涂層172構(gòu)成一第三掩模層170，但本發(fā)明不限于此，只要第三掩模層170可達(dá)到保護(hù)第一開口 OPl下方的基底110不會(huì)被蝕刻的效果效果即可。因此，在其他實(shí)施例中，第三掩模層170也可為一單層結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)可為感光材料、或是非感光材料。在本實(shí)施例中，第三掩模層170填滿第一開口 0P1。
[0039]接著，以第一掩模層130與第三掩模層170為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝(例如干式蝕刻工藝)，以于第二開口 0P2下方的基底110中形成第二溝槽114。在本實(shí)施例中，蝕刻工藝也會(huì)使第一掩模層130與第三掩模層170的外露的部分薄化。
[0040]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1H，例如以濕式蝕刻的方式移除第三掩模層170。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1I，例如以蝕刻(如濕式蝕亥D的方式移除第一掩模層130與緩沖層120。在本實(shí)施例中，第一溝槽112的深度Dl與第二溝槽114的深度D2大抵相同，詳細(xì)而言，第二溝槽114的深度D2與第一溝槽112的深度Dl的差約小于15% (亦即，深度D2與深度Dl的差值除以深度D2)。第二溝槽114的寬度W6大于第一溝槽112的寬度W5。
[0041]值得注意的是，本實(shí)施例是借由使第一掩模層130搭配第二掩模層160、以及使第一掩模層130搭配第三掩模層170的方式分別于不同的蝕刻工藝中形成不同大小的第一與第二溝槽112、114。如此一來，可在個(gè)別的蝕刻工藝中借由控制蝕刻時(shí)間、蝕刻劑等蝕刻條件，使個(gè)別形成的第一溝槽112與第二溝槽114具有相近的深度，進(jìn)而有效提高第一溝槽112與第二溝槽114的深度一致性(均勻性)。
[0042]圖2A?2F示出本發(fā)明另一實(shí)施例的在基底中制作多個(gè)溝槽的工藝剖面圖。值得注意的是，本實(shí)施例類似圖1A?II的實(shí)施例，因此,標(biāo)示相似的附圖標(biāo)記的元件具有相似的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，于此不再贅述。本實(shí)施例與圖1A?II的實(shí)施例的差異在于本實(shí)施例是先形成第二溝槽114、再形成第一溝槽112。
[0043]請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供一基底110，并于其上依序形成緩沖層120、第一掩模層130、抗反射涂層172與感光材料層174。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，例如以曝光顯影的方式移除感光材料層174的位于第二開口 0P2中的部分，例如以蝕刻的方式移除抗反射涂層172的位于第二開口 0P2中的部分。此時(shí)，也可一并移除抗反射涂層172與感光材料層174的位于(鄰近第二開口 0P2的)第一掩模層130上的部分。此時(shí)，感光材料層174與抗反射涂層172構(gòu)成一第三掩模層170。
[0044]接著，以第一掩模層130與第三掩模層170為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝(例如干式蝕刻工藝)，以于第二開口 0P2下方的基底110中形成第二溝槽114。在本實(shí)施例中，蝕刻工藝也會(huì)使第一掩模層130與第三掩模層170的外露的部分薄化。
[0045]然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，移除第三掩模層170，并于基底110與第一掩模層130上依序形成抗反射涂層162與感光材料層164。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，例如以曝光顯影的方式移除感光材料層164的位于第一開口 OPl中的部分，例如以蝕刻的方式移除抗反射涂層162的位于第一開口 OPl中的部分。此時(shí)，也可一并移除抗反射涂層162與感光材料層164的位于(第一開口 OPl之間的、或鄰近第一開口 OPl的)第一掩模層130上的部分。此時(shí)，感光材料層164與抗反射涂層162構(gòu)成一第二掩模層160。
[0046]接著，以第一掩模層130與第二掩模層160為掩模進(jìn)行一蝕刻工藝(例如干式蝕刻工藝)，以于第一開口 OPl下方的基底110中形成多個(gè)第一溝槽112。在本實(shí)施例中，蝕刻工藝也會(huì)使第一掩模層130與第二掩模層160的外露的部分薄化。
[0047]之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，例如以濕式蝕刻的方式移除第二掩模層160。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2F，例如以蝕刻(如濕式蝕刻)的方式移除第一掩模層130與緩沖層120。
[0048]綜上所述，本發(fā)明是利用不同的掩模組合分別進(jìn)行較大溝槽與較小溝槽的蝕刻工藝，以于個(gè)別的蝕刻工藝中借由控制蝕刻時(shí)間、蝕刻劑等蝕刻條件，使個(gè)別形成的較大溝槽與較小溝槽具有相近的深度，進(jìn)而有效提高溝槽深度的一致性(均勻性)。
[0049]本發(fā)明雖以優(yōu)選實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，包括: 提供一基底； 于該基底上形成一第一掩模層，該第一掩模層具有至少一第一開口以及至少一第二開口，其中該第二開口大于該第一開口，且該第一開口與該第二開口皆暴露出該基底； 形成一覆蓋該第二開口的第二掩模層； 以該第一掩模層與該第二掩模層為掩模進(jìn)行一第一蝕刻工藝，以于該第一開口下方的該基底中形成一第一溝槽； 移除該第二掩模層； 形成一覆蓋該第一開口的第三掩模層； 以該第一掩模層與該第三掩模層為掩模進(jìn)行一第二蝕刻工藝，以于該第二開口下方的該基底中形成一第二溝槽；以及移除該第三掩模層。
2.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第二掩模層與該第三掩模層的形成順序?yàn)橄刃纬稍摰诙谀樱⑶以谝瞥摰诙谀又蟛判纬稍摰谌谀印?br> 3.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第二掩模層與該第三掩模層的形成順序?yàn)橄刃纬稍摰谌谀?，并且在移除該第三掩模層之后才形成該第二掩模層。`
4.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第二掩模層填滿該第二開口。
5.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第三掩模層填滿該第一開口。
6.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中形成該第二掩模層的方法包括: 于該基底與該第一掩模層上全面形成一感光材料層，該感光材料層填滿該第一開口與該第二開口； 進(jìn)行一光刻工藝，以移除該感光材料層的位于該第一開口中的部分。
7.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中形成該第三掩模層的方法包括: 于該基底與該第一掩模層上全面形成一感光材料層，該感光材料層填滿該第一開口與該第二開口； 進(jìn)行一光刻工藝，以移除該感光材料層的位于該第二開口中的部分。
8.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第一掩模層的制作方法包括: 于該基底上形成一緩沖層； 于該緩沖層上形成一第一掩模材料層； 于該第一掩模材料層上形成一第二掩模材料層； 于該第二掩模材料層上形成一圖案化光阻層； 以該圖案化光阻層為掩模進(jìn)行一第一蝕刻工藝，以蝕刻該第二掩模材料層而形成一第二圖案化掩模層； 移除該圖案化光阻層； 以該第二圖案化掩模層為掩模進(jìn)行一第二蝕刻工藝，蝕刻該第一掩模材料層與該緩沖層，以形成貫穿該第一掩模材料層與該緩沖層的該第二開口與該第一開口 ；以及移除該第二圖案化掩模層。
9.如權(quán)利要求10所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該緩沖層的材質(zhì)包括有機(jī)或無機(jī)的抗反射材料，該第一掩模材料層的材質(zhì)包括金屬、硼娃酸玻璃、或娃化鈦，該第二掩模材料層的材質(zhì)包括氮化物。
10.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該第一蝕刻工藝與該第二蝕刻工藝皆為干式蝕刻工藝。
11.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，其中該些第一溝槽與該第二溝槽的深度大抵相同。
12.如權(quán)利要求1所述的在基底中制作多個(gè)溝槽的方法，還包括: 在形成該些第一溝槽與該第二溝槽之后，移除該第一掩模層。
【文檔編號(hào)】H01L21/3065GK103489773SQ201210195844
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】陳逸男, 徐文吉, 葉紹文, 劉獻(xiàn)文 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司