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    • 专利摘要:
    提供一種導體圖案的形成方法。於底層上形成種層。以能量射線對種層的部分表面進行照射處理，使得種層包括多個經照射區域與多個未經照射區域。對種層的經照射區域進行轉化處理。進行選擇性成長製程，以於種層的未經照射區域上生長導體圖案。移除種層的經照射區域，使導體圖案彼此電性絕緣。
    公开号:TW201310534A
    申请号:TW100133474
    申请日:2011-09-16
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Kuo-Hui Su；Yi-Nan Chen；Hsien-Wen Liu
    申请人:Nanya Technology Corp；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    導體圖案的形成方法
    本發明是有關於一種半導體製程，且特別是有關於一種導體圖案的形成方法。
    隨著科技的進步，電子元件的製造必須提高積集度，以符合電子元件輕、薄、短、小之趨勢。提高積集度的方法，除了縮小半導體元件本身的尺寸之外，也可經由減小半導體元件之間的距離來達成。然而，不論是縮小半導體元件其本身的尺寸，或是縮小半導體元件間的距離，都會發生一些製程上的問題。
    以製作半導體元件中的導體圖案為例，習知技術是先形成一整層的導體層，再於導體層上形成光阻層，而後藉由對光阻層進行微影製程與蝕刻製程，以形成圖案化光阻層。然後，以圖案化光阻層作為罩幕來圖案化導體層，而完成導體圖案的製作。當半導體尺寸愈來愈小，導體圖案尺寸亦會相對地縮小，而使得導體圖案的高寬比(aspect ratio)會愈來愈大，如此將使得導體圖案的製作更加困難。此外，以微影蝕刻方式來形成導體圖案具有步驟繁複的缺點，使得半導體元件的製程效率難以提升。
    本發明提供一種導體圖案的形成方法，具有簡化的製程步驟。
    本發明提供一種導體圖案的形成方法。於底層上形成種層。以能量射線對種層的部分表面進行照射處理，使得種層包括多個經照射區域與多個未經照射區域。對種層的經照射區域進行轉化處理。進行選擇性成長製程，以於種層的未經照射區域上生長導體圖案。移除種層的經照射區域，使導體圖案彼此電性絕緣。
    在本發明之一實施例中，上述之轉化處理使得經照射區域的導電性小於未經照射區域的導電性。
    在本發明之一實施例中，上述之種層包括金屬層或摻雜層。
    在本發明之一實施例中，上述之種層包括鎢層、鈦層或矽層。
    在本發明之一實施例中，上述之種層的材料與導體圖案的材料相同。
    在本發明之一實施例中，上述之種層的材料與導體圖案的材料不同。
    在本發明之一實施例中，上述之能量射線包括電子束線或雷射束線。
    在本發明之一實施例中，上述之轉化處理包括絕緣化處理。
    在本發明之一實施例中，上述之轉化處理包括氧化處理或氮化處理。
    在本發明之一實施例中，上述之選擇性成長製程包括選擇性鎢成長製程或選擇性矽成長製程。
    在本發明之一實施例中，上述之移除種層的經照射區域的方法包括回蝕刻製程。
    基於上述，在本發明之導體圖案的形成方法中，是藉由對種層的部分表面進行照射處理與轉化處理，以形成經照射區域與未經照射區域，接著利用選擇性成長製程對於經照射區域與未經照射區域的選擇性，於未經照射區域的種層上形成導體圖案。換言之，本發明是使用能量射線定義出經照射區域與未經照射區域，使得導體圖案形成於未經照射區域上，以及經照射區域對應於導體圖案之間的空間。因此，本發明無需使用到繁複的微影蝕刻步驟，而可以簡單的製程步驟來形成具有適當尺寸與構形的導體圖案。
    為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
    圖1A至圖1E為依照本發明之一實施例之一種導體圖案的形成方法的上視流程示意圖，以及圖2A至圖2E分別為沿圖1A至圖1E之I-I’線的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖2A，首先，於底層100上形成種層110。在本實施例中，底層100例如是諸如矽基底等基底或絕緣層。種層110例如是諸如矽層等導電層，諸如鎢層或鈦層等金屬層，或經摻雜矽層等摻雜層。種層110的形成方法例如是物理氣相沉積製程(PVD)、化學氣相沉積製程(CVD)或原子層沉積製程(ALD)。
    請同時參照圖1B與圖2B，然後，以能量射線對種層110的部分表面110a進行照射處理IT，使得種層110包括多個經照射區域112與多個未經照射區域114。在本實施例中，能量射線例如是電子束線(E beam)、雷射束線(laser beam)或其他適當的能量射線。詳言之，被能量射線掃描到的部分為經照射區域112，而未被掃描到的部分為未經照射區域114。經照射區域112與未經照射區域114例如是交錯排列，且經照射區域112與未經照射區域114例如是條狀區域。在另一實施例中，經照射區域112與未經照射區域114也可以分別陣列排列，且經照射區域112與未經照射區域114彼此交錯。在本實施例中，經照射區域112的寬度例如是大於13.5奈米且根據能量射線的波長而定，以及未經照射區域114的寬度例如是大於13.5奈米且根據能量射線的波長而定。能量射線會對經照射區域112提供熱量，使經照射區域112具有較高的溫度而具有較佳的反應性。在本實施例中，照射處理IT例如是在含氧氣或氮氣等氣氛中進行。
    請同時參照圖1C與圖2C，而後，對種層110的經照射區域112進行轉化處理CT。在本實施例中，轉化處理CT包括絕緣化處理，諸如氧化處理或氮化處理。在本實施例中，轉化處理CT例如是使用氮氣或氧氣等反應性氣體進行。詳言之，將用以進行轉化處理CT的氮氣或氧氣等反應性氣體提供至種層110，使其與種層110接觸，由於經照射區域112具有較高的溫度與較佳的反應性，因此經照射區域112會與氣體反應，而由金屬轉化為金屬氧化物或金屬氮化物。如此一來，經照射區域112會由導電性較佳的金屬轉化為導電性較差的金屬化物，也就是說，經照射區域112的導電性在進行轉化處理CT後會下降，而由具有導電特性轉為絕緣特性。另一方面，未經照射區域112則幾乎不會與該些反應氣體反應，因此仍保有種層110的導電性。換言之，在本實施例中，轉化處理CT使得經照射區域112的導電性例如是小於未經照射區域114的導電性。舉例來說，以種層110包括鎢層為例，在進行轉化處理CT後，經照射區域112例如是被轉化為氧化鎢或氮化鎢，而未經照射區域114則仍為鎢。因此，未經照射區域114具有金屬特性，而經照射區域112具有非金屬特性。
    特別一提的是，一般來說，會在含氧氣或氮氣等氣氛中對種層110進行能量射線的照射，因此，照射處理IT與轉化處理CT實質上可同時進行，也就是當使用能量射線對種層110進行照射處理IT時，伴隨能量射線的反應性氣體可同時對經照射的區域112進行轉化處理CT，使得經照射區域112與未經照射區域114具有不同的特性，諸如導電性。當然，在其他實施例中，照射處理IT與轉化處理CT亦可以分別進行，也就是先進行照射處理IT後，再進行轉化處理CT。
    值得注意的是，雖然在本實施例中是利用照射處理IT與轉化處理CT使得經照射區域112與未經照射區域114具有不同的導電性為例，但本發明不限於此。換言之，轉化處理CT只要能夠使得照射區域112與未經照射區域114對於後續所進行的選擇性成長製程SGP(將於後文中描述)具有成長選擇性即可。舉例來說，在另一實施例中，以種層110包括氧化矽層為例，在進行通入氨氣的轉化處理CT後，經照射區域112例如是被轉化為氮化矽，而未經照射區域114則仍為氧化矽。特別一提的是，當底層100為氧化矽基底時，可以省略種層110的形成，也就是說直接將底層100的上部分作為種層110，而對該部分進行照射處理IT與轉化處理CT，以形成經照射區域112與未經照射區域114。
    請同時參照圖1D與圖2D，接著，進行選擇性成長製程SGP，以於種層110的未經照射區域114上生長導體圖案120。在本實施例中，選擇性成長製程SGP例如是選擇性鎢成長製程或選擇性矽成長製程，其中藉由調整選擇性成長製程SGP中各反應氣體的流量來控制其對經照射區域112與未經照射區域114的選擇性。舉例來說，當經照射區域112包括氧化鎢或氮化鎢、未經照射區域114包括鎢以及選擇性成長製程SGP為選擇性鎢成長製程時，調整用以成長鎢層的六氟化鎢(WF6)、矽甲烷(SiH4)以及氫氣(H2)之間的流量，使得鎢層會選擇性地僅在未經照射區域114進行成長。因此，導體圖案120僅會形成在未經照射區域114的表面上，而經照射區域112則形成導體圖案120之間的空間(space)。在本實施例中，導體圖案120例如是導線。種層110的材料例如是與導體圖案120的材料相同。換言之，種層110例如是鎢層，以及導體圖案120例如是由選擇性鎢成長製程所形成的鎢導線。在另一實施例中，種層110例如是矽層，以及導體圖案120例如是由選擇性矽成長製程的矽導線。當然，在其他實施例中，種層110的材料也可以與導體圖案120的材料不同。
    請同時參照圖1E與圖2E，接著，移除種層110的經照射區域112，使導體圖案120彼此電性絕緣。在本實施例中，移除種層110的經照射區域112的方法例如是回蝕刻製程。
    在本實施例中，是藉由對種層110的部分表面110a進行照射處理IT與轉化處理CT，以形成經照射區域112與未經照射區域114，接著利用選擇性成長製程SGP對於經照射區域112與未經照射區域114的選擇性，於未經照射區域114的種層110上形成導體圖案120。換言之，本實施例是使用能量射線定義出經照射區域112與未經照射區域114的位置與尺寸，再藉由選擇性成長製程SGP於未經照射區域114上形成導體圖案120，使得未經照射區域114對應於導體圖案120，而經照射區域112對應於導體圖案120之間的空間(space)。因此，本實施例之導體圖案的形成方法是利用種層、照射處理、轉化處理以及選擇性成長製程之間的搭配來形成導體圖案，而無需使用到微影製程與蝕刻製程。如此可避免製作光罩、進行曝光顯影等繁複的步驟，而以簡單的製程步驟來形成具有適當尺寸與構形的導體圖案。因此，本實施例之導體圖案的形成方法可有效地提升半導體元件的製程效率，以及降低半導體元件的製作成本。
    綜上所述，在本發明之導體圖案的形成方法中，是藉由對種層的部分表面進行照射處理與轉化處理，以形成經照射區域與未經照射區域，接著利用選擇性成長製程對於經照射區域與未經照射區域的選擇性，於未經照射區域的種層上形成導體圖案。換言之，本發明是使用能量射線定義出經照射區域與未經照射區域的位置與尺寸，再搭配轉化處理與選擇性成長製程，使得導體圖案形成於未經照射區域上，以及經照射區域對應於導體圖案之間的空間。因此，本發明無需使用到繁複的微影蝕刻步驟，而可以簡單的製程步驟來形成具有適當尺寸與構形的導體圖案。
    雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．底層
    110．．．種層
    110a．．．表面
    112．．．經照射區域
    114．．．未經照射區域
    120．．．導體圖案
    CT．．．轉化處理
    IT．．．照射處理
    SGP．．．選擇性成長製程
    圖1A至圖1E為依照本發明之一實施例之一種導體圖案的形成方法的上視流程示意圖。
    圖2A至圖2E分別為沿圖1A至圖1E之I-I’線的剖面示意圖。
    100．．．底層
    110．．．種層
    110a．．．表面
    112．．．經照射區域
    114．．．未經照射區域
    120．．．導體圖案
    SGP．．．選擇性成長製程
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種導體圖案的形成方法，包括：於一底層上形成一種層；以一能量射線對該種層的部分表面進行照射處理，使得該種層包括多個經照射區域與多個未經照射區域；對該種層的該些經照射區域進行一轉化處理；進行一選擇性成長製程，以於該種層的各該未經照射區域上生長一導體圖案；以及移除該種層的該些經照射區域，使該些導體圖案彼此電性絕緣。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該轉化處理使得該些經照射區域的導電性小於該些未經照射區域的導電性。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該種層包括一金屬層或一摻雜層。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該種層包括一鎢層、一鈦層或一矽層。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該種層的材料與該導體圖案的材料相同。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該種層的材料與該導體圖案的材料不同。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該能量射線包括一電子束線或一雷射束線。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該轉化處理包括一絕緣化處理。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該轉化處理包括一氧化處理或一氮化處理。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中該選擇性成長製程包括一選擇性鎢成長製程或一選擇性矽成長製程。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之導體圖案的形成方法，其中移除該種層的該些經照射區域的方法包括一回蝕刻製程。
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