[發(fā)明專利]使用光致抗蝕劑掩模的蝕刻

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680010250.7
• 申請(qǐng)日: 2006-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101151719A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·金;S·李;B·A·沃爾沙姆;R·查拉坦;S·M·R·薩亞迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭姆研究有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/311
• 分類號(hào): H01L21/311
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 余剛;李丙林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造中光致抗蝕劑掩模的使用。本發(fā)明尤其涉及在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中通過(guò)光致抗蝕劑掩模蝕刻介電層。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體晶片處理過(guò)程中，使用熟知的圖形化和蝕刻工藝在晶片中確定出半導(dǎo)體器件的特征(feature)。在這些工藝中，在晶片上沉積光致抗蝕劑(PR)材料，然后經(jīng)過(guò)光刻版濾光對(duì)其進(jìn)行曝光。光刻版可以是圖形化的透明的板，它具有能阻止光通過(guò)光刻版?zhèn)鞑サ挠写硇缘奶卣鲙缀螆D形。

光通過(guò)光刻版之后，會(huì)接觸光致抗蝕劑材料的表面。光會(huì)改變光致抗蝕劑材料的化學(xué)組成，這樣顯影劑就能除去部分光致抗蝕劑材料。對(duì)于正光致抗蝕劑材料，曝光的區(qū)域會(huì)被除去，然而對(duì)于負(fù)光致抗蝕劑材料，沒(méi)有曝光的區(qū)域會(huì)被除去。然后，蝕刻晶片除去沒(méi)有光致抗蝕劑材料保護(hù)的區(qū)域下面的材料，從而在晶片中產(chǎn)生所需要的特征。

要增加密度，就要減小特征尺寸。這可以通過(guò)減小特征的臨界尺寸(CD)來(lái)實(shí)現(xiàn)，減小關(guān)鍵臨界尺寸需要改善光致抗蝕劑的分辨率。改善光致抗蝕劑分辨率的一個(gè)方法是使用更薄的光致抗蝕劑掩模。

正在開(kāi)發(fā)新一代的光致抗蝕劑材料(193和157nm?PR)，以在光致抗蝕劑中產(chǎn)生小的CD尺寸，但是這些抗蝕劑比早先的DUV和248nm光致抗蝕劑掩模對(duì)等離子體損傷的抵抗力更小。

此外，采用當(dāng)前的單層的方法，必須使用越來(lái)越薄的抗蝕劑以匹配特征的分辨率。這可能不能為電介質(zhì)蝕刻提供充足的抗蝕劑，并會(huì)引起其它的問(wèn)題，例如，條紋(striation)、線條邊緣的粗糙度和線條擺動(dòng)(wiggling)。為了跟上特征尺度的減小，業(yè)界一直在研究新的技術(shù)，例如，包括幾個(gè)處理步驟的多層方法。無(wú)庸置疑，轉(zhuǎn)換到新的技術(shù)將會(huì)花費(fèi)巨大并且耗費(fèi)時(shí)間。

為了減少集成電路中的耦合電容電平，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正積極研究開(kāi)發(fā)介電常數(shù)比SiO₂小的材料，這種材料適合于用來(lái)在集成電路中形成介電層。一些有希望的材料，有時(shí)稱作“低k材料”，已研制出來(lái)。說(shuō)明書和權(quán)利要求中，低k材料”是指介電常數(shù)k小于4的材料。氟硅酸鹽玻璃是低-k電介質(zhì)的一個(gè)例子，它的介電常數(shù)約是3.7。它由約7-9％的氟摻入SiO₂構(gòu)成。

當(dāng)前有幾種低k材料正在開(kāi)制并在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中使用，即：氟化硅氟氧化物(fluorinated?silicon?oxyfluoride，F(xiàn)SG)、含氫硅酸鹽(hydrogen?silsesquioxane，HSQ)、旋涂有機(jī)材料(Dow′s?SiLK^TM是一種非氟化高芳香有機(jī)旋涂聚合物，報(bào)道的k是2.65)和通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積的無(wú)機(jī)體系，例如有機(jī)硅酸鹽玻璃。作為例子，但不限于此，這種有機(jī)硅酸鹽電介質(zhì)包括，加利福尼亞圣何塞(SanJose，California)的Novellus的CORAL^TM，加利福尼亞圣克拉拉(Santa?Clara，California)應(yīng)用材料(Applied?Materials)的Black?Diamond^TM，從荷蘭(The?Netherlands)ASM?InternationalN.V.可得到的Aurora^TM，從加利福尼亞圣克拉拉的SumitomoChemical?America，Inc可得到的Sumika?Film^，和從新澤西州莫里斯敦(Morristown，New?Jersey)的聯(lián)合信號(hào)公司(Allied?Signal)得到的HOSP^TM。有機(jī)硅酸鹽玻璃材料中碳和氫原子進(jìn)入二氧化硅的晶格中，減小了密度，因而減小了材料的介電常數(shù)。這種膜的介電常數(shù)通常＜3.0。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述目的并根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種蝕刻襯底上的介電層的方法。在介電層上形成光致抗蝕劑掩模。將襯底放入等離子體處理室中。向等離子體室提供含NF₃的蝕刻氣體。由NF₃氣體形成等離子體。通過(guò)光致抗蝕劑掩模，使用由NF₃氣體形成的等離子體蝕刻介電層。

另一方面，提供一種蝕刻襯底上的介電層的方法。在介電層上形成厚度不超過(guò)400nm的光致抗蝕劑掩模。將襯底放入等離子體處理室中。向等離子體室提供主要由NF₃和稀釋劑構(gòu)成的蝕刻氣體。由NF₃氣體形成等離子體。通過(guò)光致抗蝕劑掩模，使用由NF₃氣體形成的等離子蝕刻介電層。