使用t型圖案來形成較小接觸孔的方法
2023-05-15 01:46:46 2
專利名稱：使用t型圖案來形成較小接觸孔的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成接觸孔的方法，特別涉及一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法。
背景技術：
在半導體的工藝技術朝深亞微米(deep submicron)前進的趨勢下，現今的光刻系統光學設計的解析度已達到了系統的極限，因此目前普遍的趨勢都趨向於使用特別設計處理的掩膜版如光學接近修正(optical proximity correction，OPC)和相移掩膜版(phase shift mask，PSM)來提升解析度。
當圖案的限寬小於曝光光源的波長時，例如在微細的長方形圖案中，圖案的四個角落將會因為光線的衍射而產生圓角現象，因而需使用光學接近修正的技術如加入輔助圖案或改變圖案線條。而相移式掩膜版是在掩膜版上部分區域加上一層相移層(phase shift layer)，雖然光學接近修正和相移掩膜版可以用來製作深亞微米以下的線路，但是其掩膜版的製作和檢測，及線路設計的複雜度卻大幅度增加了工藝上的成本。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，它能夠有效降低在進入深亞微米工藝下，形成一個具有較小尺寸的接觸孔的成本。
本發明的另一個目的，在於提供一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，它無須使用高成本的相位移掩膜版就可以形成同樣適用於深亞微米工藝下的接觸窗尺寸。
本發明的再一個目的，在於提供一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，它無須研發新的材料，無須導入新的複雜度高的工藝中測臺，即可形成具有較小尺寸的接觸孔。
為了達到上述目的，本發明提供一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，其步驟有先提供一個半導體襯底；然後在半導體襯底上依序形成一個氧化層，一個硬掩膜層以及一個化學增強型光刻膠層；利用一掩膜版對化學增強型光刻膠層進行曝光；隨後通入一種含氨的氣體，使氨離子捕捉化學增強型光刻膠層頂端的氫離子，然後再對化學增強型光刻膠層進行烘烤、顯影，以形成一個T型圖案化光刻膠層；最後，以T型圖案化光刻膠層為掩膜對硬掩膜層進行刻蝕，然後移除T型圖案化光刻膠層，再以硬掩膜層為掩膜，對氧化層進行刻蝕，然後移除硬掩膜層，以獲得一個具較小尺寸的接觸孔。
採用本方法後，能夠在無須開發新的材料，無須導入新的工藝中測臺的前提下，達到深亞微米尺寸下所需的接觸孔尺寸，更大幅度地降低了深亞微米工藝在掩膜版設計上的巨額成本花費，從而有效地提高了產品的市場競爭力。
圖1至圖6為本發明各步驟的構造剖視圖。
圖7為本發明在氧化層上加入一個底硬掩膜層後的構造剖視圖。
標號說明10半導體襯底12氧化層14硬掩膜層16化學增強型光刻膠層18掩膜20 T型圖案化光刻膠層22刻蝕窗24接觸窗26接觸孔28底硬掩膜層具體實施方式
本發明涉及一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，請參閱圖1至圖6，這是本發明的一個較佳的實施例的各步驟構造剖視圖。
首先請參閱圖1，在一個半導體襯底10上依序形成一個氧化層12，一個硬掩膜層14，以及一個化學增強型光刻膠層(chemical amplified rcsist，CAR)16，其中硬掩膜層14的材料可以為氮氧化矽(SiON)或氮化矽等其它材料，它是由低壓化學氣相沉積法沉積而得的。然後，如圖2所示，以一具有較大接觸孔圖案的掩膜版18為掩膜，對化學增強型光刻膠層16進行曝光，此時因為化學增強型光刻膠層16是將鹼性可溶的聚羥苯乙烯(polyhydroxy styrene)上的氫氧基用保護基(protection site)遮蔽後，再配合光酸產生劑(photo acid generator，PGA)，而成為鹼性顯像液不溶的樹脂，所以對化學增強型光刻膠層16進行曝光步驟時，將使化學增強型光刻膠層16上光酸產生劑將保護基分解(產生分解反應的光刻膠層部分在第二圖中系以斜線表示)，而暴露出氫氧基(在圖中未顯示)。然後對半導體襯底10表面通入一種含有氨的氣氛，使氨離子(NH3)捕捉化學增強型光刻膠層頂端的氫離子(H+)，如此將導致化學增強型光刻膠層16頂端的氫離子呈現缺少的狀態，而導致無法參與顯影反應。緊接著，以大約100℃對化學增強型光刻膠層16進行烘烤以催化光刻膠的斷鍵，用以形成曝光時形成的潛在影像，最後再進行顯影，以形成如圖3所示的T型圖案化光刻膠層20。
接著，以T型圖案化光刻膠層20為掩膜，以高密度等離子體刻蝕系統對硬掩膜層16進行刻蝕，此時因為T型圖案化光刻膠層20為一具有較大頂端面積的T型形狀，將使得在硬掩膜層14刻蝕時，能夠穿過刻蝕窗22的等離子體刻蝕束變小，因而在硬掩膜層14上轉移形成一個較原本掩膜版18(參閱第二圖)上的接觸窗尺寸小的接觸窗24圖案，然後，移除T型圖案化光刻膠層20，如圖4所示。
請參閱圖5，最後以硬掩膜層14為掩膜，對氧化層12進行刻蝕，然後如圖6所示，移除硬掩膜層14，即在氧化層12上形成一個具有較小尺寸的接觸孔26。
更進一步，為避免在移除硬掩膜層14時，因無法正確判斷硬掩膜層是否完全移除乾淨而可能產生過度的刻蝕，從而對氧化層12造成損傷，可以如圖7所示，在沉積硬掩膜層14前，先在氧化層12上沉積一層刻蝕速率較硬掩膜層快的底硬掩膜層28，其中底硬掩膜層28的材料可以為氮氧化矽(SiON)或氮化矽等其它材料，並且是以低壓化學氣相沉積法沉積而得的。而本發明的工藝移除硬掩膜層14的步驟將轉變為在移除硬掩膜層14時同時移除底硬掩膜層28，但因為底硬掩膜層28受到刻蝕移除的速率快於硬掩膜層14，因此有效地避免了氧化層12在硬掩膜層14移除時可能受到的損傷。
本發明使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，不但能夠形成具有較小尺寸的接觸窗，而可以適用於元件的集成度大幅增加的深亞微米工藝，更能夠有效地降低了已知的為形成具有較小尺寸所需花費的掩膜成本，大幅度地提高了產品的市場競爭力。
以上所述的實施例僅為了說明本發明的技術思想及特點，其目的在使本領域的普通技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，本專利的範圍並不僅局限於上述具體實施例，即凡依本發明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，其包括下列步驟提供一個半導體襯底；在該半導體襯底上依序形成一個氧化層，一個硬掩膜層，以及一個化學增強型光刻膠層；以一個掩膜版為掩膜，對該化學增強型光刻膠層進行曝光；對該半導體襯底表面通入一種含氨的氣體，使氨離子捕捉該化學增強型光刻膠層頂端的氫離子，然後對該化學增強型光刻膠層進行烘烤、顯影，以形成一個T型圖案化光刻膠層；以該T型圖案化光刻膠層為掩膜，對該硬掩膜層進行刻蝕，然後，移除該T型圖案化光刻層；以及以該硬掩膜層為掩膜，對該氧化層進行一次刻蝕工藝，然後移除該硬掩膜層，以形成一個較小的接觸孔。
2.根據權利要求1所述的使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，其特徵在於在形成該硬掩膜層前先形成一個刻蝕速率較該硬掩膜層快的底硬掩膜層。
3.根據權利要求1所述的使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，其特徵在於該硬掩膜層的材料選自氮氧化矽、氮化矽其中之一。
4.根據權利要求2所述的使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，其特徵在於該底硬掩膜層的材料選自氮氧化矽、氮化矽其中之一。
全文摘要
本發明提供一種使用T型圖案來形成較小接觸孔的方法，在一個半導體襯底上形成一個氧化層、一個硬掩膜層，及一個化學增強型光刻膠層，利用一種含氨的氣氛使化學增強型光刻膠頂端的氫離子被氨離子捕捉，從而使得化學增強型光刻膠層在圖案化後，呈現T型圖案，進而使得在對氧化層進行接觸孔刻蝕時，能得到一個尺寸較已知工藝小的接觸孔。
文檔編號H01L21/027GK1744282SQ200410054230
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月2日 優先權日2004年9月2日
發明者傅國貴, 周孟興 申請人:上海宏力半導體製造有限公司