降低微负载效应的蚀刻方法

摘要

本发明公开一种降低微负载效应的蚀刻方法，包含在一基底上分别形成一高密度结构和一低密度结构，之后形成一第一材料层覆盖高密度结构和低密度结构，并且部分的低密度结构由第一材料层曝露出来，然后形成一第二材料层覆盖第一材料层，然后蚀刻第二材料层，以移除位于高密度结构上的第二材料层和移除位于低密度结构上的部分的第二材料层，接着同时蚀刻位于高密度结构上的第一材料层以及位于低密度结构上的第二材料层，之后蚀刻位于高密度结构上和低密度结构上的第一材料层，使得高密度结构曝露出一第一部分，低密度结构曝露出一第二部分，最后移除第一部分和第二部分。

权利要求

1.一种蚀刻方法，包含：

提供一基底，其中一高密度结构和一低密度结构分别设于该基底上；

形成一第一材料层覆盖并接触该高密度结构和该低密度结构，其中部分的该低密度结构由该第一材料层曝露出来；

形成一第二材料层覆盖该高密度结构和该低密度结构以及接触由该第一材料层曝露出来的该低密度结构；

蚀刻该第二材料层，以移除位于该高密度结构上的该第二材料层和移除位于该低密度结构上的部分的该第二材料层；

同时蚀刻位于该高密度结构上的该第一材料层以及位于该低密度结构上的该第二材料层；

蚀刻位于该高密度结构上和该低密度结构上的该第一材料层，使得该高密度结构曝露出一第一部分，该低密度结构曝露出一第二部分；以及移除该第一部分和该第二部分。

2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该第一材料层的蚀刻率大于该第二材料层的蚀刻率。

3.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中在形成该第一材料层覆盖并接触该高密度结构和该低密度结构时，该第一材料层具有一第一上表面，该高密度结构具有一第二上表面，该第一上表面和该第二上表面切齐。

4.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该第一材料层包含光致抗蚀剂材料、光吸收氧化材料、旋涂式玻璃、底部抗反射层或牺牲光吸收材料。

5.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该第二材料层包含光致抗蚀剂材料、光吸收氧化材料、旋涂式玻璃、底部抗反射层或牺牲光吸收材料。

6.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中在形成该第一材料层覆盖并接触该高密度结构和该低密度结构时，覆盖该高密度结构的该第一材料层具有一第一厚度，覆盖该低密度结构的该第一材料层具有一第二厚度，该第一厚度大于该第二厚度。

7.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中在形成该第二材料层覆盖该高密度结构和该低密度结构时，覆盖该高密度结构的该第二材料层具有一第三厚度，覆盖该低密度结构的该第二材料层具有一第四厚度，该第四厚度大于该第三厚度。

8.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该高密度结构包含多个第一结构，该低密度结构包含多个第二结构，相邻的该多个第一结构之间具有一第一间距，相邻的该多个第二结构之间具有一第二间距，该第二间距大于该第一间距。

9.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该第一部分和该第二部分为相同材料。

10.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该第一材料层和第二材料层为相同材料。

说明书

降低微负载效应的蚀刻方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蚀刻方法，特别是涉及一种降低微负载效应的蚀刻的方法。

背景技术

[0002] 集成电路是经由许多制作工艺步骤，例如，沉积、氧化、蚀刻等而形成，在众多种不同的半导体应用技术领域之中，蚀刻制作工艺在定义图案的规格尺寸上具有重要的角色，其主要用于定义各材料区的长度、宽度、及深度或高度等尺寸，一般而言，一个理想的蚀刻制作工艺必需能将光掩模上所定义的图案准确的转移至其下方的材料层上，并终止于所预定的蚀刻深度，且其尺寸或深度不会因晶片或芯片上位置的不同而变化，而能在整个晶片或芯片上保持一致而均匀的标准。

[0003] 蚀刻制作工艺需要利用掩模层，例如光致抗蚀剂，经由曝光显影制作工艺来定义所需蚀刻的位置，一般而言掩模层是利用旋转涂布的方式覆盖在将要蚀刻的材料层上，然而旋转涂布所形成的掩模层厚度，会受到下层材料密度影响，旋转涂布会将掩模层平均散布在各区，掩模层的体积在高密度区及低密度区是相同的，但因为高密度区内材料层密度高，掩模层被垫高，因此在高密度区内的掩模层其最终形成的上表面，会高于低密度区内的掩模层，由于这种高低差的影响，在蚀刻之后会造成高密度区及低密度区内的材料层厚度不同。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蚀刻方法，以解决上述问题。

[0005] 为达上述目的，根据本发明的一优选实施例，本发明提供一种蚀刻的方法，包含首先提供一基底，其中一高密度结构和一低密度结构分别设于基底上，接着形成一第一材料层覆盖并接触高密度结构和低密度结构，其中部分的低密度结构由第一材料层曝露出来，然后形成一第二材料层覆盖高密度结构和低密度结构以及接触由第一材料层曝露出来的低密度结构，之后蚀刻第二材料层，以移除位于高密度结构上的第二材料层和移除位于低密度结构上的部分的第二材料层，接续同时蚀刻位于高密度结构上的第一材料层以及位于低密度结构上的第二材料层，再蚀刻位于高密度结构上和低密度结构上的第一材料层，使得高密度结构曝露出一第一部分，低密度结构曝露出一第二部分，最后移除第一部分和第二部分。

[0006] 根据本发明的一优选实施例，第一材料层的蚀刻率大于第二材料层的蚀刻率。

[0007] 根据本发明的一优选实施例，第一材料层和第二材料层为相同材料。

附图说明

[0008] 图1至图8为本发明的优选实施例所绘示的一种蚀刻的方法的示意图。

[0009] 主要元件符号说明

[0010] 1        第一部分             2        第二部分

[0011] 3        第三部分             4        第四部分

[0012] 10       基底                 12       高密度结构

[0013] 14       低密度结构           16       第一材料层

[0014] 18       斜边                 22       第一上表面

[0015] 24       第二上表面           26       材料层

[0016] 28       第二材料层           112      第一结构

[0017] 114      第二结构

具体实施方式

[0018] 图1至图8为根据本发明的优选实施例所绘示的一种蚀刻的方法。下文本发明制作工艺所使用的蚀刻和回蚀刻可以为干蚀刻、湿蚀刻或两种蚀刻交替使用，如图1所示，首先提供一基底10，基底10可以为一硅基底、一锗基底、一砷化镓基底、一硅锗基底、一磷化铟基底、一氮化镓基、一碳化硅基底或是一硅覆绝缘基底。基底10上划分为一高密度区A和一低密度区B。一高密度结构12设置在基底10的高密度区A中，高密度结构12包含多个第一结构112，相邻第一结构112之间具有一第一间距S1，一低密度结构14设置在基底10的低密度区B中，低密度结构14包含多个第二结构114，相邻的第二结构114之间具有一第二间距S2，高密度结构12的密度大于低密度结构14，并且第二间距S2大于第一间距S1。高密度结构12的密度为在高密度区A中所有的第一结构112所占的面积除以高密度区A的面积，低密度结构14的密度为在低密度区B中所有的第二结构114所占的面积除以低密度区B的面积，各个第一结构112分为一第一部分1和一第三部分3，各个第二结构114也分为一第二部分2和一第四部分4，第一部分1位于第三部分3上，第二部分2和位于第四部分4上，根据本发明的一优选实施例，第一部分1和第三部分3为不同的材料，第二部分2和第四部分4为不同材料，但第一部分1和第二部分2为相同材料，第三部分3和第四部分4为相同材料，举例而言，第一部分1和第二部分2可以为一掩模层，第三部分3和第四部分4可以为一半导体层，半导体层在后续可以作为栅极电极、鳍状结构或虚置栅极等。高密度结构12和低密度结构14可以利用同一步骤形成，例如先形成一半导体层(图未示)，接续形成一掩模层(图未示)全面覆盖基底10，然后以曝光显影制作工艺，定义出高密度结构12和低密度结构14的图案后蚀刻半导体层和掩模层以形成高密度结构12和低密度结构14。根据本发明的另一优选实施例，第一部分1和第三部分3可以为相同材料，第二部分2和第三部分4可以为相同材料，举例而言第一部分1和第三部分3可以都为半导体层，第二部分2和第三部分4也可以都为半导体层。

[0019] 如图2所示，形成一第一材料层16覆盖并接触高密度结构12和低密度结构14，值得注意的是：部分的低密度结构14由第一材料层16曝露出来，而高密度结构12则是完全被第一材料层16覆盖，详细来说，低密度结构14中的至少部分的第二部分2会由第一材料层16曝露出来，而第一材料层16在由高密度区A往低密度区B的方向会形成一个往基底10方向下降的斜边18，此外，位于高密度区A覆盖高密度结构12的第一材料层16具有一第一厚度T1；位于低密度区B覆盖低密度结构14的第一材料层16具有一第二厚度T2，第一厚度T1大于第二厚度T2。再者第一材料层16具有一第一上表面22，组成高密度结构12的第一结构112的第一部分1具有一第二上表面24，第一上表面22和第二上表面24至少切齐，或者第一上表面22会高于第二上表面24。第一材料层16可包含各种光致抗蚀剂材料、含碳材料、光吸收氧化材料(light absorbing oxide,DUO)、旋涂式玻璃(spin-on-glass,SOG)、底部抗反射层(bottom anti-reflective coating layer,BARC layer)、牺牲光吸收材料(sacrificial light absorbing material,SLAM)或氧化硅等。

[0020] 第一材料层16的形成方式举例如下，如图3所示，先形成一材料层26覆盖基底10、高密度结构12和低密度结构14，材料层26可以利用旋转涂布或沉积等的方式形成在基底10上，因为高密度结构12的密度高于低密度结构14，在旋转涂布或沉积后，在高密度区A的材料层26的厚度会较在低密度区B的材料层26的厚度大，此时高密度结构12和低密度结构14都完全未从材料层26曝露。如图4所示，以低密度结构14作为蚀刻停止层，回蚀刻材料层26至低密度结构14开始曝露出来，此时再接续过蚀刻(over etch)材料层26，使低密度结构14曝露出更多，但维持高密度结构12的第一部分1依然完全埋入于材料层26中，此时的材料层26即成为图2中的第一材料层16。

[0021] 如图5所示，形成一第二材料层28覆盖高密度结构12和低密度结构14以及接触由第一材料层16曝露出来的低密度结构14，第二材料层28通常是由旋转涂布或沉积等的方式形成在第一材料层16上，由于部分的低密度结构14由第一材料层16曝露出来，因此在低密度区B会有凹凸的轮廓，而高密度结构12的第二表面24至少和第一材料层26的第一表面22切齐，因此在高密度区A是平坦的轮廓，所以当第二材料层28涂布或沉积在第一材料层16上时，第二材料层28会自然在低密度区B内形成较厚而在高密度区A内形成较薄，也就是说，覆盖高密度结构12的第二材料层28具有一第三厚度T3，覆盖低密度结构14的第二材料层28具有一第四厚度T4，第四厚度T4大于第三厚度T3。此外，同样地第二材料层28包含各种光致抗蚀剂材料、含碳材料，光吸收氧化材料(light absorbing oxide,DUO)、旋涂式玻璃(spin-on-glass,SOG)、底部抗反射层(bottom anti-reflective coating layer,BARC layer)、牺牲光吸收材料(sacrificial light absorbing material,SLAM)或氧化硅等。但第一材料层16和第二材料层28于本实施例中优选使用不同材料，并且在相同的蚀刻条件下，第一材料层16的蚀刻率较第二材料层28的蚀刻率高，举例而言，第一材料层16可以为一高蚀刻率的光致抗蚀剂，而第二材料层28可以为一低蚀刻率的光致抗蚀剂。

[0022] 如图6所示，同时蚀刻位于高密度区A和低密度区B的第二材料层28，以移除位于高密度结构12上的第二材料层28和移除位于低密度结构14上的部分的第二材料层28，由于第二材料层28的第三厚度T3小于第四厚度T4，因此在高密度结构12上的第二材料层28会比在低密度结构14上的第二材料层28早消耗完，所以在高密度结构12上的第二材料层28被完全移除后，曝露出第一材料层16时，在低密度结构14上的第二材料层28依然还有残留。

[0023] 请同时参阅图6和图7，同时蚀刻位于高密度结构12上的第一材料层16以及位于低密度结构14上的残留的第二材料层28，当低密度结构14上的残留的第二材料层28被蚀刻完后，在蚀刻位于高密度结构12上的第一材料层16的同时，也会蚀刻在低密度结构14上的第一材料层16，直至曝露出高密度结构12的第一部分1至一预定高度D1，和曝露出低密度结构14的第二部分2至一预定高度D2，通常在此时基底10上的第二材料层28已完全被移除。接着如图8所示，移除曝露出的第一部分1和的第二部分2。通常曝露出的第一部分1和第二部分2的预定高度D1和D2会是相同大小，优选地预定高度D1会等于第一部分1的厚度，预定高度D2等于第二部分2的厚度，也就是说，在图8的步骤中，第一部分1和第二部分2完全被移除，移除方式优选利用蚀刻。当然预定高度D1也可以等于部分的第一部分1的厚度，而第二部分2的预定高度D2可以等于部分的第二部分2的厚度，因此第一部分1和第二部分2只有部分被移除。此外，预定高度D1也可以不等于预定高度D2。依据不同需求，在第一部分1和第二部分2曝露出预定高度后，还可以继续蚀刻第一材料层16，至第三部分3和第四部分4也曝露出另一预定高度(图未示)，之后一并移除第一部分1、第二部分2和曝露的第三部分3和曝露的第四部分4。在移除第一部分1和第二部分2后，第一材料层16可以视情况去除或是保留，如果第三部分3和第四部分4是虚置栅极，第一材料层16为介电层时，则第一材料层16就会保留。
又或者第三部分3和第四部分4是一般的栅极电极，第一材料层16就会移除，但不限于此，在图8中以完全移除第一材料层16为例。第一部分1、第二部分2、第三部分3、第四部分4、第一材料层16以及基底10有各种不同材料的搭配方式，端看最后要制作的元件性质，不同的材料搭配，是决定第三部分3、第四部分4和第一材料层16是否被移除的因素之一。

[0024] 根据本发明的另一优选实施例，第一材料层16和第二材料层28可以使用相同的材料，其余制作工艺步骤都和上述实施例相同，在此不再赘述。

[0025] 本发明形成二层材料层，二层材料层都覆盖低密度区和高密度区，利用两层材料层之间的厚度差或/和两层材料层之间的蚀刻率差异，补偿在高密度区和低密度区内旋转涂布厚度的不同，使得高密度区和低密度区内的结构可以以蚀刻方式同时移除本质上相同的厚度，也就是说本发明的方法解决了微负载效应的问题。

[0026] 以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。