專利名稱：用于降低金屬栓塞碟化的光罩、孔布局及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路的布局(layout)，具體地說，是一種提供金屬 栓塞(plug)的孔(hole)布局。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過程中，主要通過光學(xué)微影制造過程將光罩上的布局圖 案移轉(zhuǎn)到晶圓(wafer)上，再經(jīng)沉積及蝕刻等制造過程形成集成電路構(gòu)造， 因此，光罩上的布局圖案的設(shè)計需考慮到各種制造過程的能力，從而產(chǎn)生 許多的布局規(guī)則(layoutrule)。因為要根據(jù)布局規(guī)則在光罩上設(shè)計電路的布 局圖案，再將光罩上的布局圖案精確地移轉(zhuǎn)到晶圓上，所以使移轉(zhuǎn)到晶圓 上的圖案與光罩上的布局圖案完全吻合一直是研究的重點。例如，美國專 利第7,063,923號及第5，867，253號所揭示的，通過使用計算器系統(tǒng)執(zhí)行集 成電路布局的光學(xué)鄰近校正(叩tical proximity correction; OPC)法或邏輯運 算，以抑制光學(xué)鄰近效應(yīng)(optical proximity effect),解決將光罩上高密度的 布局圖案移轉(zhuǎn)到晶圓上時所產(chǎn)生的缺陷，例如直角角落圓化、線末端變小 與線寬增加或減少等。然而，受到布局規(guī)則的限制，光罩上的布局圖案具 有特定的外形及大小，例如孔布局在栓塞制造過程都被限定為固定大小的 方形或固定寬度的長方形，以避免受到后續(xù)金屬材料間隙填充(gap filling) 能力的限制而增加制造過程風(fēng)險。
如圖1所示，為形成毗連接觸(buttedcontact),根據(jù)布局規(guī)則設(shè)計的孔布局100包括位于閘極102與體塊拾取(bulkpickup)104之間的孔圖案106、 108、 110及112，以及位于體塊拾取104中心的孔圖案114，它們都具有 標準的外形。由于孔圖案106-114具有對稱性，因此，若以十字形的孔圖 案116取代符合布局規(guī)則的孔圖案106-114，形成如圖2所示的孔布局， 將能有效減少所需的芯片面積。然而，如圖2所示的孔圖案116并不符合 布局規(guī)則，其尺寸大于標準孔布局的尺寸。例如圖3所示，左側(cè)是以圖2 中孔圖案116在晶圓上形成的孔120在水平面上的圖案，右側(cè)是沿著AA' 方向的剖面圖130，孔120在絕緣層135內(nèi)，當(dāng)鎢(W)填充至孔120中形成 鎢栓塞132時，受限于鎢的間隙填充能力，即使孔120的線寬d等于標準 外形的孔圖案的線寬，鎢仍然無法填滿孔120中靠近十字交叉的部分118， 鴇栓塞132因而產(chǎn)生嚴重的碟化(dishing)，其碟化部位134的深度D約為 720nm。通孔(via)堆棧在非標準外形的接觸或通孔120上，會在晶圓制造 過程中產(chǎn)生微粒而增加制造過程風(fēng)險。
因此已知的孔布局及其形成的方法存在著上述種種不便和問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種用于降低金屬栓塞碟化的光罩。 本發(fā)明的另一目的，在于提出一種用于降低金屬栓塞碟化的孔布局。 本發(fā)明的又一目的，在于提出一種用于降低金屬栓塞碟化的方法。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種用于降低金屬栓塞碟化的光罩，包括一用于形成一金屬栓塞的孔 圖案，其中，所述孔圖案具有一由封閉的邊界定義出來的外形和一縮減的 臨界部分在所述邊界內(nèi)，所述臨界部分用以減少所述金屬栓塞的碟化。本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的光罩還可以采用以下的技術(shù)措施 來進一步實現(xiàn)。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的光罩，其中所述外形包括一十字形， 所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的光罩，其中所述縮減的臨界部分位于 所述L形的轉(zhuǎn)角處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的光罩，其中所述孔圖案包括一源極接 觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述縮減的臨界 部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的光罩，其中所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的光罩，其中所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
一種用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，包括一基板和一絕緣層，其中， 所述絕緣層在所述基板上，且所述絕緣層內(nèi)設(shè)有一供填充金屬的孔，所述 孔在水平面上具有一由封閉的邊界定義出來的外形及一縮減的臨界部分 在所述邊界內(nèi)，所述臨界部分用以減少所述金屬栓塞的碟化。
本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局還可以采用以下的技術(shù)措 施來進一步實現(xiàn)。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，其中所述外形包括一十字 形，所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，其中所述外形包括一 L形，所述縮減的臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，其中所述孔包括一源極接觸 部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸部分，所述縮減的臨界部
分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，其中所述縮減的臨界部分沿
著所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，其中所述縮減的臨界部分沿
著所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
一種用于降低金屬栓塞碟化的方法，其特征在于，包括下列步驟 第一步驟提供一光罩，所述光罩上具有一孔圖案，所述孔圖案具有
一由封閉的邊界定義出來的外形和一縮減的臨界部分在所述邊界內(nèi)； 第二步驟利用所述光罩形成一金屬栓塞的孔在一絕緣層內(nèi)。 本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的方法還可以采用以下的技術(shù)措施
來進一步實現(xiàn)。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述利用所述光罩形成一 金屬栓塞的孔在一絕緣層內(nèi)的步驟包括下列步驟 第一步驟將所述孔圖案移轉(zhuǎn)至所述絕緣層；
第二步驟根據(jù)所述絕緣層的孔圖案蝕刻所述絕緣層，以形成所述孔。 前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述外形包括一十字形，
所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述外形包括一L形，所
述縮減的臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述孔圖案包括一源極接 觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述縮減的臨界 部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
一種用于降低金屬栓塞碟化的方法，其特征在于，包括下列步驟
第一步驟提供一光罩，所述光罩上具有一孔圖案，所述孔圖案具有 一由封閉的邊界定義出來的外形及一臨界部分在所述邊界內(nèi)；
第二步驟在將所述孔圖案移轉(zhuǎn)至一絕緣層的過程中，以邏輯運算或 光學(xué)鄰近校正法縮減所述臨界部分；
第三步驟根據(jù)所述絕緣層的孔圖案蝕刻所述絕緣層，以形成一金屬 栓塞的孔。
本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的方法還可以采用以下的技術(shù)措施 來進一步實現(xiàn)。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述外形包括一十字形， 所述臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述外形包括一L形，所 述臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述孔圖案包括一源極接 觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述臨界部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述縮減的臨界部分在水 平面上沿著所述孔的邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
前述的用于降低金屬栓塞碟化的方法，其中所述縮減的臨界部分在水 平面上沿著所述孔的邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的光罩、孔布 局及方法具有以下優(yōu)點
1. 降低填充至所述孔中的金屬栓塞的碟化現(xiàn)象。
2. 降低制造過程風(fēng)險。
3. 增加光罩布局的自由度和減少芯片面積。


圖1是根據(jù)布局規(guī)則設(shè)計的孔布局； 圖2是未根據(jù)布局規(guī)則設(shè)計的孔布局；
圖3A和圖3B是圖2所示的孔布局造成碟化現(xiàn)象的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的示意圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的示意圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的示意圖7A和圖7B是經(jīng)本發(fā)明改善碟化現(xiàn)象后的示意圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的示意圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作更進一步說明。
現(xiàn)請參閱圖3A和圖3B，圖3A和圖3B是圖2所示的孔布局造成碟 化現(xiàn)象的示意圖。如圖所示，所述鎢栓塞132的碟化部位134在孔120中 靠近十字交叉的部分118，即為孔120的臨界部分。
再請參閱圖4，圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的示意圖。如圖所示， 所述光罩210包括在基板上制備的孔圖案220，所述孔圖案220具有一由 封閉的邊界定義出來的外形及一縮減的臨界部分222在所述邊界內(nèi)，臨界 部分222的最小尺寸d2被故意縮減為比原來的布局設(shè)計的尺寸dl更小。 以所述光罩210進行光學(xué)微影制造過程230，移轉(zhuǎn)孔圖案220至晶圓250 上的絕緣層，再經(jīng)蝕刻制造過程240蝕刻所述絕緣層形成孔260，其具有 縮減的臨界部分222。在本實施例中，孔圖案220及孔260沿著其邊界從 寬度dl步階式地縮減至寬度d2。
現(xiàn)請參閱圖5，圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的示意圖。如圖所示， 所述光罩310上的孔圖案320的臨界部分322沿著邊界從寬度dl線性地 縮減至寬度d2。通過所述孔圖案320在晶圓330上形成的孔340，具有縮 減的臨界部分322。
在不同的實施例中，對于不同外形的孔圖案，可根據(jù)其所產(chǎn)生的碟化 現(xiàn)象，縮減其臨界部分的尺寸、范圍及形狀，在光罩或晶圓上設(shè)計適合的 布局。例如，在圖8中，圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的示意圖。如圖 所示，所述孔620的外形是L形，縮減的臨界部分622位于L形的轉(zhuǎn)角處， 其外側(cè)角被縮減尺寸。在圖9中，圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的示意 圖。如圖所示，所述孔720包括源極接觸部分730與體塊接觸部分740彼此鄰接構(gòu)成的毗連接觸，其縮減的臨界部分722位于源極接觸部分730與 體塊接觸部分740的交界處，沿著邊界從寬度dl步階式地縮減至寬度d2。
如圖6所示，圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的示意圖。如圖所示， 所述光罩410上具有一孔圖案420，其具有一由封閉的邊界定義出來的外 形及一臨界部分422在所述邊界內(nèi)。以所述光罩410進行一光學(xué)微影制造 過程430，在將孔圖案420移轉(zhuǎn)至晶圓460上的絕緣層的過程中，利用計 算器系統(tǒng)以邏輯運算或光學(xué)鄰近校正法微調(diào)孔圖案420的外形，縮減其臨 界部分422的尺寸，結(jié)果相當(dāng)于具有縮減的臨界部分442的孔圖案440。 因此，最終在晶圓460上形成的470具有縮減的臨界部分442。在本實施 例中，計算器系統(tǒng)以步階式地從原布局設(shè)計的寬度dl縮減至較小的寬度 d2。在不同的實施例中，計算器系統(tǒng)可以線性地或其它方式，將臨界部分 422沿著邊界從寬度dl縮減至寬度d2，形成縮減的臨界部分442。
圖6所示的方法也可以用來制作其它不同外形的孔，例如圖8的孔620 和圖9的孔720，其過程與圖6的實施例相同。
最后請參閱圖7和圖7B，圖7A和圖7B是經(jīng)本發(fā)明改善碟化現(xiàn)象后 的示意圖。圖7A和圖7B的左側(cè)是圖4的孔260或圖6的孔470在水平面 上的圖案，它們具有一由封閉的邊界定義出來的外形及一縮減的臨界部分 222或442在所述邊界內(nèi)。圖7的右側(cè)是沿著左側(cè)圖中AA'方向的剖面圖 510，其中顯示已經(jīng)經(jīng)過后續(xù)的金屬化制造過程，孔260(470)在絕緣層內(nèi)， 孔260(470)中有金屬，例如鎢，形成金屬栓塞520，所述碟化部位522的 深度D'約為250nm，相比在圖3中約720nm的碟化深度，明顯改善，因 此有效降低制造過程風(fēng)險。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種 變換或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由 各權(quán)利要求限定。
組件符號說明
100 孔布局
102 閘極
104 體塊拾取
106-116 孔圖案
118 十字交叉的部分
120 孔
130 孔的剖面圖
132 鎢栓塞
134 碟化部位
135 絕緣層 210 光罩 220 孔圖案
222 縮減的臨界部分 230 光學(xué)微影制造過程 240 蝕刻制造過程 250 晶圓 260 孔310 光罩
320 孔圖案
322 縮減的臨界部分
330 晶圓
340 孔
410 光罩
420 孔圖案
422 臨界部分
430 光學(xué)微影制造過程
440 等效的孔圖案
442 縮減的臨界部分
450 曝光顯影制造過程
460 晶圓
470 孔
510 孔的剖面圖
515 絕緣層
520 金屬栓塞
522 碟化部位
620 孔
622 縮減的臨界部分
720 孔
722 縮減的臨界部分730 源極接觸部分 740 體塊接觸部分
權(quán)利要求
1.一種用于降低金屬栓塞碟化的光罩，包括一用于形成一金屬栓塞的孔圖案，其特征在于，所述孔圖案具有一由封閉的邊界定義出來的外形和一縮減的臨界部分在所述邊界內(nèi)，所述臨界部分用以減少所述金屬栓塞的碟化。
2. 如權(quán)利要求1所述的光罩，其特征在于，所述外形包括一十字形，所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
3. 如權(quán)利要求l所述的光罩，其特征在于，所述縮減的臨界部分位于 所述L形的轉(zhuǎn)角處。
4. 如權(quán)利要求l所述的光罩，其特征在于，所述孔圖案包括一源極接 觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述縮減的臨界 部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
5. 如權(quán)利要求l所述的光罩，其特征在于，所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
6. 如權(quán)利要求l所述的光罩，其特征在于，所述縮減的臨界部分沿著 所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
7. —種用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，包括一基板和一絕緣層，其 特征在于，所述絕緣層在所述基板上，且所述絕緣層內(nèi)設(shè)有一供填充金屬的孔， 所述孔在水平面上具有一由封閉的邊界定義出來的外形及一縮減的臨界 部分在所述邊界內(nèi)，所述臨界部分用以減少所述金屬栓塞的碟化。
8. 如權(quán)利要求7所述的孔布局，其特征在于，所述外形包括一十字形，所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
9. 如權(quán)利要求7所述的孔布局，其特征在于，所述外形包括一L形， 所述縮減的臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。
10. 如權(quán)利要求7所述的孔布局，其特征在于，所述孔包括一源極接 觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸部分，所述縮減的臨界 部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
11. 如權(quán)利要求7所述的孔布局，其特征在于，所述縮減的臨界部分 沿著所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
12. 如權(quán)利要求7所述的孔布局，其特征在于，所述縮減的臨界部分 沿著所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
13. —種用于降低金屬栓塞碟化的方法，其特征在于，包括下列步驟第一步驟提供一光罩，所述光罩上具有一孔圖案，所述孔圖案具有 一由封閉的邊界定義出來的外形和一縮減的臨界部分在所述邊界內(nèi)； 第二步驟利用所述光罩形成一金屬栓塞的孔在一絕緣層內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述利用所述光罩形成一金屬栓塞的孔在一絕緣層內(nèi)的步驟包括下列步驟 第一步驟將所述孔圖案移轉(zhuǎn)至所述絕緣層；第二步驟根據(jù)所述絕緣層的孔圖案蝕刻所述絕緣層，以形成所述孔。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述外形包括一十字形， 所述縮減的臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述外形包括一L形， 所述縮減的臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述孔圖案包括一源極接觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述縮減的臨 界部分位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述縮減的臨界部分沿 著所述邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
19. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述縮減的臨界部分沿 著所述邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
20. —種用于降低金屬栓塞碟化的方法，其特征在于，包括下列步驟-第一步驟提供一光罩，所述光罩上具有一孔圖案，所述孔圖案具有一由封閉的邊界定義出來的外形及一臨界部分在所述邊界內(nèi)；第二步驟在將所述孔圖案移轉(zhuǎn)至一絕緣層的過程中，以邏輯運算或 光學(xué)鄰近校正法縮減所述臨界部分；第三步驟根據(jù)所述絕緣層的孔圖案蝕刻所述絕緣層，以形成一金屬 栓塞的孔。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述外形包括一十字形， 所述臨界部分位于所述十字形的十字交叉處。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述外形包括一L形， 所述臨界部分位于所述L形的轉(zhuǎn)角處。
23. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述孔圖案包括一源極 接觸部分與一體塊接觸部分彼此鄰接構(gòu)成一毗連接觸圖案，所述臨界部分 位于所述源極接觸部分與所述體塊接觸部分的交界處。
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述縮減的臨界部分在水平面上沿著所述孔的邊界從第一寬度步階式地縮減至第二寬度。
25.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述縮減的臨界部分在 水平面上沿著所述孔的邊界從第一寬度線性地縮減至第二寬度。
全文摘要
一種用于降低金屬栓塞碟化的孔布局，包括一基板和一絕緣層，其中，所述絕緣層在所述基板上，且所述絕緣層內(nèi)設(shè)有一供填充金屬的孔，所述孔在水平面上具有一由封閉的邊界定義出來的外形及一縮減的臨界部分在所述邊界內(nèi)，所述臨界部分用以減少所述金屬栓塞的碟化。本發(fā)明的用于降低金屬栓塞碟化的孔布局具有降低填充至所述孔中的金屬栓塞的碟化現(xiàn)象，降低制造過程風(fēng)險和增加光罩布局的自由度和減少芯片面積的優(yōu)點。
文檔編號G03F1/36GK101587293SQ200810098458
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者劉景萌, 楊清堯, 蘇宏德 申請人:立锜科技股份有限公司