[發明專利]通孔刻蝕方法及通孔掩膜

有效

• 申請號: 200710040254.6
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101295643A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 劉乒;沈滿華;尹曉明
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/768;H01L21/308;H01L21/027
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李文紅

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種通孔刻蝕方法及通孔掩膜。

背景技術

隨著半導體器件臨界尺寸的不斷縮小，在光刻工藝中，為形成具有更小臨界尺寸的抗蝕劑層圖形，僅僅利用更短波長的曝光光源已不能滿足實際需要。近年來，業界通常采用在抗蝕劑層圖形形成后附加某種處理的辦法縮小所述圖形的尺寸。具體地，為得到具有更小尺寸的通孔，則需要縮小在抗蝕劑層上形成的通孔的尺寸。

通常，可采用有熔化工藝縮小通孔尺寸。所述有熔化工藝是通過在抗蝕劑層上形成接觸孔圖形后對半導體基板施行加熱處理的辦法，使抗蝕劑層向孔的內側流動，以縮小通孔尺寸的工藝。

此外，還可利用RELACS(Resolution?Enhancement?Of?Lithography?ByAssist?of?Chemical?Shrink，借助于化學收縮增強光刻分辨率)工藝縮小通孔尺寸。所述RELACS工藝通過在通孔形成后向半導體基板上旋涂水溶性樹脂，所述水溶性樹脂加熱后將與抗蝕劑層中的酸性成分發生交聯反應；然后，借助于加熱處理，使得水溶性樹脂與抗蝕劑層中的酸之間發生交聯反應，在抗蝕劑層的表面上形成膜，借助于此縮小通孔尺寸。

類似地，還可采用SAFIRE(加熱收縮)工藝縮小通孔尺寸。所述SAFIRE工藝通過在形成通孔后向半導體基板上涂敷一受熱收縮的水溶性樹脂，然后，進行加熱，并借助于水溶性樹脂的收縮力使圖形化的抗蝕劑層平行于所述基板向通孔中心延展以縮小通孔尺寸。

采用上述工藝，均可形成僅用現有工藝無法形成的微細的通孔。但應用上述方法形成的通孔的尺寸需受到抗蝕劑層或如水溶性樹脂等輔助材料的材料性能的限制。

此外，業界還可通過應用新式掩膜設計獲得尺寸更小的通孔。1997年12月24日公開的公告號為“CN1036814C”的中國專利和2006年3月8日公開的公告號為“CN1744282”的中國專利中均提供了一種應用新式掩膜設計形成半導體器件通孔的方法，應用所述方法，或者，將所述利用水溶性樹脂的方法與上述對比文件中提供的方法結合，均可獲得在固有工藝條件下更小的通孔尺寸，但獲得的通孔尺寸要受光刻極限工藝條件或抗蝕劑層以及如水溶性樹脂等輔助材料的材料性能的限制，即即使采用了新式掩膜設計，應用所述方法形成半導體器件通孔時，也還要受到光刻極限工藝條件的限制；若在采用新式掩膜設計的基礎上，再輔以水溶性樹脂等輔助掩膜，則在受光刻極限工藝條件的限制之外，還要受到水溶性樹脂等輔助材料的材料性能的限制。

發明內容

本發明提供了一種通孔刻蝕方法，可擴展固有工藝條件下的通孔尺寸極限；本發明提供了一種通孔掩膜，利用所述掩膜可形成固有工藝條件下具有擴展的尺寸極限的通孔。

本發明提供的一種通孔刻蝕方法，包括：

提供通孔刻蝕基底；

在所述通孔刻蝕基底上形成圖形化的抗蝕劑層，所述圖形化的抗蝕劑層暴露部分所述通孔刻蝕基底；

沉積輔助掩膜層，所述輔助掩膜層覆蓋所述圖形化的抗蝕劑層和所述圖形化的抗蝕劑層暴露的部分所述通孔刻蝕基底；

刻蝕所述輔助掩膜層，以形成包含輔助掩膜的通孔掩膜；

利用所述通孔掩膜刻蝕所述通孔刻蝕基底，以形成通孔。

可選地，沉積所述輔助掩膜層時應用高密度等離子體化學氣相沉積工藝；可選地，沉積所述輔助掩膜層時應用沉積-刻蝕-沉積工藝，所述沉積工藝中應用高密度等離子體化學氣相沉積工藝；可選地，所述沉積反應氣體包括碳氫氣體和氧氣；可選地，所述碳氫氣體為丁烯；可選地，所述沉積反應氣體包括氟碳氣體；可選地，所述氟碳氣體包括八氟化三碳、八氟化四碳、六氟化四碳或六氟化二碳中的一種及其組合；可選地，沉積所述輔助掩膜層時應用沉積-刻蝕-沉積工藝，所述沉積工藝中應用低壓化學氣相沉積工藝；可選地，刻蝕所述輔助掩膜層時應用的刻蝕氣體為氧氣。

本發明提供的一種通孔掩膜，包括：具有確定圖形的抗蝕劑層，所述具有確定圖形的抗蝕劑層暴露部分通孔刻蝕基底；以及，輔助掩膜，所述輔助掩膜覆蓋所述具有確定圖形的抗蝕劑層的側壁。

可選地，所述輔助掩膜材料為包含碳、氫、氧的聚合物；特別地，所述輔助掩膜具有底接觸面、直側接觸面及曲側接觸面；所述輔助掩膜通過所述底接觸面與所述通孔刻蝕基底相接；所述輔助掩膜通過所述直側接觸面與所述具有確定圖形的抗蝕劑層的側壁相接；所述輔助掩膜的曲側接觸面作為通孔刻蝕過程中刻蝕氣體的承接面；可選地，所述曲側接觸面的縱向剖面曲線為弧形。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：