专利名称：定义防护环的光罩及其方法
技术领域：
本发明属于微影技术(photolithography)领域，涉及一种定义防护环(guardring)的光罩及其方法，以增加防护环的微影工艺容许度(process window)。
背景技术：
在集成电路(IC)的存储装置中，例如一动态随机存取存储器(DRAM)，通常包含一存储阵列区及一外围逻辑电路区，且在逻辑电路区的周围设置有一防护环。此防护环是用以防止静电或其他电路噪音(noise)，以提高存储装置的可靠度(reliability)。
传统上，防护环的制作是先在硅基底上的逻辑电路区周围形成复数沟槽而构成一环形区，接着在这些沟槽上方进行掺杂(doping)而形成一环形掺杂带以作为防护环。然而，用以制作防护环的沟槽是属于孤立图案(isolatedpattern)，而逻辑电路区则属于密集图素(dense pattern)，因此在进行微影过程以定义防护环区及逻辑电路区时，无法完全定义出用以形成防护环的沟槽图案。
请参照图1，其为传统上用以定义防护环的光罩平面图。此光罩包含一透光基底10及一遮光层12。遮光层12，例如一铬金属层，是形成于透光基底10上，其具有一存储阵列图案(未绘示)、一逻辑电路图案16及环绕于逻辑电路图案16的复数矩形开口图案14。逻辑电路图案16是由密集线/隙(line/space)所构成，此处为简化图示，仅以一平整区块表示。另外，这些矩形开口图案14是作为定义防护环之用。
接下来，请参照图2，其为利用图1的光罩将图案转移至光阻层的平面示意图。在半导体基底20上覆盖有一光阻层21，经由微影程序之后，图1中的光罩图案转移至光阻层21上而形成逻辑电路图案区26及由复数开口图案24所构成的防护环图案区。不幸地，由于光阻在密集图案区(逻辑电路图案区26)与孤立图案区(防护环图案区)所获得的曝光剂量(received dose)并不相同，造成在显影时有些开口图案无法形成于光阻层21上，如标示22之处，或是形成洞口图案23。此即光学邻近效应(optical proximity effect)。此现象造成在后续蚀刻过程中，无法在基底20中形成完整的防护环结构而失去保护作用。也即，降低元件的可靠度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定义防护环的光罩，其借由在光罩上的防护环图案区两侧额外设置条状辅助图案，以作为防止光学邻近效应修正(optical proximity effect correction，OPC)而定义出完整的防护环图案。
本发明的另一目的在于提供一种定义防护环的光罩，其借由条状辅助图案以增加防护环的微影工艺容许度。
本发明的再一目的在于提供一种定义防护环的方法，其借由具有条状辅助图案的光罩来进行微影程序，以将防护环图案完全地转移至光阻层。
根据上述的目的，本发明提供一种定义防护环的光罩，包括一透光基底；一遮光层，设置于透光基底上，其具有由复数开口图案构成的矩形环，用以定义一防护环；以及至少一对条状辅助图案，依据一既定间距分别平行设置于矩形环的一边长的两侧，且条状辅助图案具有一既定宽度。
上述一既定间距可以控制在250纳米-350纳米之间，较佳为280纳米-320纳米之间，最好为300纳米；而上述一既定宽度可以控制在50纳米-150纳米之间，较佳为80纳米-120纳米之间，最好为100纳米。
再者，透光基底是一石英玻璃基底，且遮光层是一铬金属层。
再者，开口图案是一矩形开口图案，且条状辅助图案是由条状开口所构成。
再者，既定间距与既定宽度的比率在1到5的范围。
另外，根据上述的目的，本发明提供一种定义防护环的方法，包括下列步骤提供一半导体基底，其上覆盖有一光阻层；以及借由一光罩对光阻层实施一微影程序，其中光罩包含一遮光层，其具有由复数开口图案构成的矩形环，以及至少一对条状辅助图案，其依据一既定间距分别平行设置于矩形环的一边长的两侧，且条状辅助图素具有一既定宽度。
再者，开口图案是一矩形开口图案，且条状辅助图案是由条状开口所构成。
再者，既定间距与既定宽度的比率在1到5的范围。
下面，结合具体实施例并配合附图，对本发明的上述目的、特征和优点作进一步详细说明。
图1是传统上用以定义防护环的光罩的平面图；图2是利用图1的光罩将图案转移至光阻层的平面示意图；图3是根据本发明实施例的用以定义防护环的光罩平面图；图4是利用图3的光罩将图案转移至光阻层的平面示意图；图5是使用图1的光罩时，关键图形尺寸与焦距的关系图；图6是使用图3的光罩时，关键图形尺寸与焦距的关系图。
具体实施例方式
首先，请参照图3，其为根据本发明实施例的用以定义防护环的光罩平面图。此光罩是由一透光的石英玻璃基底30及遮光层32所构成。遮光层32，例如一铬金属层，是形成于透光基底30上，用以定义存储阵列、逻辑电路及防护环。遮光层32中具有一存储阵列图案(未绘示)、一逻辑电路图案36及环绕于逻辑电路图案36的复数开口图案34，例如矩形开口图案。
如先前所述，逻辑电路图案36是由密集线/隙所构成，此处为简化图示，仅绘示出一平整区块。另外，由复数矩形开口图案34所构成的矩形环是作为定义防护环之用。不同于存储阵列图案或逻辑电路图案36，这些矩形开口图案34为孤立图案。
在本实施例中，用以定义防护环的光罩中，有四对条状辅助图案31、33、35、及37，例如具有既定宽度w的条状开口图案，依据一既定间距d分别平行设置于矩形环的四边长的内外两侧。这些条状开口图案31、33、35、及37是作为光学邻近修正的辅助图案，使得每一个矩形开口图案34能在后续的微影过程顺利地转移至光阻层。须注意的是，这些条状开口图案31、33、35、及37在后续微影过程时，不可转移至光阻层上。为了达到此目的，间距d及条状开口宽度w的比率(d/w)需在1到5的范围。举例而言，间距d约为300纳米(nm)，且条状开口宽度w约为100纳米。
接下来，请参照图4，其为利用图3的光罩将图案转移至光阻层的平面示意图。首先，提供一半导体基底40，其上覆盖有一光阻层41。接着，经由微影程序之后，图3中的光罩图案转移至光阻层21而形成逻辑电路图案区46及由复数开口图案44所构成的防护环图案区。如上所述，光阻在密集图案区(逻辑电路图案区46)与孤立图案区(防护环图案区)所获得的曝光剂量并不相同而会产生光学邻近效应。然而，借由图3的光罩的辅助图案31、33、35、及37可有效排除此效应而将图3的光罩的每一矩形开口图案14转移至光阻层21上。也即，根据本发明的方法可在光阻层21中形成完整的防护环图案。因此，在后续蚀刻过程中，可在基底40中形成完整的防护环结构而提升元件的可靠度。
再者，请参照图5及6图，其分别为使用传统及本发明的光罩时，关键图形尺寸(critical dimension，CD)与焦距的关系图。举例而言，若所需的关键图形尺寸为150±10％纳米，使用传统的光罩所需的曝光能量较高(38焦耳(J)以上)且聚焦深度(depth of focus，DOF)在0.1微米(μm)到0.2微米的范围，如图5所示。使用本发明的光罩所需的曝光能量较低(33焦耳(J)以下)且聚焦深度(depth of focus，DOF)在0.3微米到0.4微米的范围，如图6所示。
因此，根据本发明的定义防护环的光罩，可借由提升聚焦深度而增加微影工艺的容许度。再者，可降低密集图案及孤立图案之间的工艺容许度差异，而定义出完整的防护环图案。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作适当的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所确定的范围为准。
权利要求
1.一种定义防护环的光罩，它包括一透光基底；一遮光层，设置于该透光基底上，其具有由复数开口图案构成的矩形环，用以定义一防护环；其特征在于，它还包括至少一对条状辅助图案，依据一既定间距分别平行设置于该矩形环的一边长的两侧，且所述条状辅助图案具有一既定宽度。
2.如权利要求1所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的既定间距与该既定宽度的比率在1到5的范围。
3.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的透光基底是一石英玻璃基底。
4.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的遮先层是一铬金属层。
5.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的开口图案是一矩形开口图案。
6.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的条状辅助图案是由条状开口所构成。
7.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的既定间距为300纳米。
8.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于所述的既定宽度为100纳米。
9.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于，进一步包括一逻辑电路图案，设置于该矩形环内。
10.如权利要求1或2所述的定义防护环的光罩，其特征在于，进一步包括四对条状辅助图案，且依据一既定间距分别平行设置于该矩形环的四边长的两侧。
11.一种定义防护环的方法，其特征在于，它包括下列步骤提供一半导体基底，其上覆盖有一光阻层；以及借由一光罩对该光阻层实施一微影程序，其中该光罩包含一遮光层，其具有由复数开口图案构成的矩形环，以及至少一对条状辅助图案，其依据一既定间距分别平行设置于该矩形环的一边长的两侧，且所述条状辅助图案具有一既定宽度。
12.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的遮光层是一铬金属层。
13.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的开口图案是一矩形开口图案。
14.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的条状辅助图案是由条状开口所构成。
15.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的既定间距与该既定宽度的比率在1到5的范围。
16.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的既定间距为300纳米。
17.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的既定宽度为100纳米。
18.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于所述的光罩进一步包括一逻辑电路图案，设置于该矩形环内。
19.如权利要求11所述的定义防护环的方法，其特征在于，进一步包括四对条状辅助图案，且依据一既定间距分别平行设置于该矩形环的四边长的两侧。
全文摘要
本发明公开了一种定义防护环的光罩，其包括一透光基底、一遮光层、以及至少一对条状辅助图案。遮光层设置于透光基底上，其具有由复数开口图案构成的矩形环，用以定义一防护环。此对条状辅助图案是依据一既定间距分别平行设置于矩形环的一边长的两侧，且条状辅助图案具有一既定宽度。同时，本发明还公开了一种定义防护环的方法，其借由上述的光罩在一覆盖有光阻层的基底上进行一微影程序，以将光罩上的防护环图案完全地转移至光阻层。
文档编号G03F1/08GK1485691SQ0214447
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月28日 优先权日2002年9月28日
发明者王显荣, 吴元薰 申请人:南亚科技股份有限公司