[發(fā)明專利]深硅刻蝕上掩膜底切的最小化

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880020153.5
• 申請(qǐng)日: 2008-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101715604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 塔瑪拉克·潘杜姆索波爾恩;帕特里克·鐘;杰基瀨戶;S.M·列扎·薩賈迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H01L21/3065
• 分類號(hào): H01L21/3065
• 代理公司: 上海華暉信康知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31244
• 代理人: 樊英如

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成。

在半導(dǎo)體晶片處理過(guò)程中，半導(dǎo)體器件的特征是使用熟 知的圖案化和刻蝕工藝限定在晶片中的。在這些工藝中，光刻膠 (PR)材料被沉積在晶片上，然后暴露于由中間掩膜(reticle)過(guò) 濾過(guò)的光中。該中間掩膜一般來(lái)說(shuō)是玻璃板，該玻璃板被示例性的 特征幾何形狀圖案化了，該幾何形狀可以阻擋光線通過(guò)該中間掩膜 傳播。

穿過(guò)該中間掩膜以后，光與光刻膠材料的表面接觸。光 改變?cè)摴饪棠z材料的化學(xué)成分，使得顯影劑(developer)可以除去 該光刻膠材料的一部分。在正光刻膠材料的情況下，曝光過(guò)的區(qū)域 被除去，而在負(fù)光刻膠材料的情況下，未曝光的區(qū)域被除去。然后， 該晶片被刻蝕以從不再受到光刻膠材料保護(hù)的區(qū)域除去下層材料， 并由此在該晶片中限定期望的特征。

已知有幾代光刻膠。深紫外線(DUV)光刻膠是由248nm 的光曝光的。為了便于理解，圖1A是硅刻蝕層108上方的光刻膠掩 膜112的橫截面示意圖。光刻膠掩膜112具有掩膜開(kāi)孔122。硅刻蝕 層108可以在基片104上方，兩者之間設(shè)有一個(gè)或多個(gè)層，或者硅刻 蝕層可以是硅基片。圖1B是特征已經(jīng)被刻蝕入硅刻蝕層108之后， 光刻膠掩膜112和硅刻蝕層108的橫截面示意圖。刻蝕操作導(dǎo)致掩膜 底切(undercut)116，這會(huì)使得產(chǎn)生的硅連線比原始掩膜更薄。已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)，刻蝕越深，底切越嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)前述并依照本發(fā)明的目的，提供一種在硅層中 形成特征的方法。在該硅層上方形成具有多個(gè)掩膜開(kāi)孔的掩膜。通 過(guò)使包含C₄F₈的無(wú)氫沉積氣體流入，從該沉積氣體形成等離子體， 用該等離子體沉積聚合物至少20秒，以及在該至少20秒之后停止沉 積該聚合物而在該掩膜上方沉積聚合物層。通過(guò)使打開(kāi)氣體流入， 從該打開(kāi)氣體形成等離子體，該等離子體相對(duì)于該多個(gè)掩膜開(kāi)孔側(cè) 面的沉積聚合物選擇性地除去該多個(gè)掩膜開(kāi)孔下部的沉積聚合物， 以及當(dāng)至少該多個(gè)掩膜特征中的一些被打開(kāi)時(shí)，停止該打開(kāi)而打開(kāi) 該沉積聚合物層。透過(guò)該掩膜和沉積聚合物層刻蝕該硅層。

在本發(fā)明的另一種表現(xiàn)形式中，提供一種在硅層中形成 特征的方法。在該硅層上方形成具有多個(gè)掩膜開(kāi)孔的掩膜。將該硅 層放入等離子體處理室中。通過(guò)使主要由C₄F₈組成的無(wú)氫沉積氣體 流入該等離子體處理室，從該沉積氣體形成等離子體，用該等離子 體沉積聚合物至少20秒以形成至少200nm厚的層，以及在該至少20 秒之后停止沉積該聚合物而在該掩膜上方沉積聚合物層。通過(guò)使打 開(kāi)氣體流入該等離子體處理室，從該打開(kāi)氣體形成等離子體，該等 離子體相對(duì)于該多個(gè)掩膜開(kāi)孔側(cè)面的沉積聚合物選擇性地除去該 多個(gè)掩膜開(kāi)孔下部的沉積聚合物，以及當(dāng)至少該多個(gè)掩膜特征中的 一些被打開(kāi)時(shí)，停止該打開(kāi)而打開(kāi)該沉積聚合物層。通過(guò)使不同于 該打開(kāi)氣體的刻蝕氣體流入以及從該刻蝕氣體形成等離子體，該等 離子體刻蝕該硅層，其中該沉積聚合物層阻止該光刻膠掩膜下的該 硅層的底切而透過(guò)該掩膜和沉積聚合物層刻蝕該硅層。從該等離子 體處理室除去該硅層。 [0007]在本發(fā)明的另一種表現(xiàn)形式中，提供一種用于在具有開(kāi) 孔的掩膜下的硅層中刻蝕特征的裝置。提供等離子體處理室，其包 含形成等離子體處理室外殼的室壁，用于在該等離子體處理室外殼 內(nèi)支撐基片的基片支柱，用于調(diào)節(jié)該等離子體處理室外殼內(nèi)的壓強(qiáng) 的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，用于向該等離子體處理室外殼提供電力的上電極， 用于提供電力的下電極，電氣連接于該上電極的第一RF電力源，電 氣連接于該下電極的第二RF電力源，用于向該等離子體處理室外殼 內(nèi)提供氣體的氣體入口，以及用于從該等離子體處理室外殼中排出 氣體的氣體出口。氣體源與該氣體入口流體連通，并包含無(wú)氫C₄F₈沉積氣體源、打開(kāi)氣體源以及刻蝕氣體源。控制器可控地連接于該 氣體源、該第一RF電力源和該第二RF電力源的控制器，并包含至 少一個(gè)處理器和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于在該 掩膜上方沉積聚合物層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其包含用于使含C₄F₈的 無(wú)氫沉積氣體從該無(wú)氫C₄F₈沉積氣體源流入該等離子體處理室的計(jì) 算機(jī)可讀代碼、用于從該沉積氣體形成等離子體的計(jì)算機(jī)可讀代 碼、用于用該等離子體沉積聚合物至少20秒的計(jì)算機(jī)可讀代碼和用 于在該至少20秒后停止該沉積該聚合物的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用于打 開(kāi)該沉積聚合物層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其包含用于使打開(kāi)氣體從該 打開(kāi)氣體源流入該等離子體處理室的計(jì)算機(jī)可讀代碼、用于從該打 開(kāi)氣體形成等離子體，該等離子體相對(duì)于該多個(gè)掩膜開(kāi)孔側(cè)面的沉 積聚合物選擇性地除去該多個(gè)掩膜開(kāi)孔底部的沉積聚合物的計(jì)算 機(jī)可讀代碼和用于當(dāng)至少該多個(gè)掩膜特征中的一些被打開(kāi)時(shí)，停止 該打開(kāi)的可讀代碼；以及用于透過(guò)該掩膜和沉積聚合物層刻蝕該硅 層的計(jì)算機(jī)可讀代碼。