同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法與蝕刻工藝技術

一種同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法。此孔徑不同開口的工藝是先于目標材料層上形成抗反射層及圖案化的光致抗蝕劑層，此光致抗蝕劑層具有孔徑不同的第一、第二開口圖案。接著以光致抗蝕劑層為掩模依序蝕刻抗反射層與材料層，以于對應第一、第二開口圖案的材料層中形成第一、第二開口，其中所采用的蝕刻配方使得第一開口的孔徑小于第一開口圖案，而形成第一孔徑差；并使得第二開口的孔徑小于第二開口圖案，而形成第二孔徑差，其與第一孔徑差之間的差值稱相對孔徑差。本方法的特征在于：在蝕刻抗反射層時，將影響前述相對孔徑差的一項蝕刻參數(shù)設定為第一數(shù)值；且在蝕刻材料層時，將此蝕刻參數(shù)設定為第二數(shù)值，此第二數(shù)值異于第一數(shù)值。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及蝕刻方面的技術，特別是涉及一種同時控制孔徑不同開口的顯影后-蝕刻后孔徑差的方法，以及應用此方法的蝕刻工藝。本專利技術中顯影后-蝕刻后孔徑差的定義為顯影后檢查關鍵尺寸(ADI CD)與蝕刻后檢查關鍵尺寸(AEI CD)兩者之間的差值，下文中有時簡稱為孔徑差或孔徑縮小幅度。
技術介紹
隨著集成電路的集成度要求愈來愈高，電路圖案的尺寸也愈來愈小。在集成電路工藝中，縮小圖案尺寸的方法大多利用高分辨率的光刻工藝。但是，高分辨率光刻工藝有光學上的限制，故其技術甚為困難、成本十分昂貴。尤其是對開口圖案的工藝而言，其僅與光刻工藝相關的顯影后檢查關鍵尺寸特別難以縮小。因此，一般會以調(diào)整蝕刻配方的方式得到較小的蝕刻后檢查關鍵尺寸，此即實際形成在目標材料層中的開口的孔徑。然而，以此方式同時縮小尺寸不同開口的孔徑時，仍有縮小幅度難以適當控制的問題。例如，在同時形成與源/漏極接觸的方形接觸窗(square contact)以及與柵極和源/漏極接觸的共享接觸窗(share contact)的工藝中，如縮小方形接觸窗開口的孔徑，則孔徑較大的共享接觸窗開口的孔徑會被縮小更多。當共享接觸窗開口的孔徑縮小過多時，稍后形成的共享接觸窗即會有過高的電阻，而使操作速度大為降低；甚至可能未與目標的柵極或源/漏極區(qū)接觸，而造成斷路。反之，如方形、共享接觸窗開口的孔徑縮小幅度不足，則會產(chǎn)生誤接其它元件等問題。因此，這兩種接觸窗開口的孔徑縮小幅度皆須作適當?shù)目刂啤Ｍ瑯拥兀谄渌愋偷拈_口工藝中，當孔徑不同的多種開口必須同時被縮小時，各種開口的縮小幅度亦須同時作適當?shù)目刂疲苑纤琛＠?span style='display:none'>
技術實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術的目的就是在提供一種同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法。本專利技術的另一目的是提供一種蝕刻工藝，其是應用上述本專利技術的孔徑差控制方法而得的。本專利技術的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法包括先于目標的材料層上形成抗反射層及圖案化的光致抗蝕劑層，此光致抗蝕劑層具有孔徑不同的第一、第二開口圖案，再以光致抗蝕劑層為掩模依序蝕刻抗反射層與材料層，以于對應第一、第二開口圖案的材料層中形成孔徑不同的第一、第二開口，其中所采用的蝕刻配方使得第一開口的孔徑(即第一開口的蝕刻后檢查關鍵尺寸)小于第一開口圖案的孔徑(即第一開口的顯影后檢查關鍵尺寸)，而形成第一孔徑差；并使得第二開口的孔徑(即第二開口的蝕刻后檢查關鍵尺寸)小于第二開口圖案的孔徑(即第二開口的顯影后檢查關鍵尺寸)，而形成第二孔徑差，其與第一孔徑差之間的差值稱為相對孔徑差。本方法的特征在于在蝕刻抗反射層時，將影響前述相對孔徑差的一項蝕刻參數(shù)設定為第一數(shù)值；且在蝕刻材料層時，設定此蝕刻參數(shù)為第二數(shù)值，此第二數(shù)值異于第一數(shù)值。在上述方法中，影響相對孔徑差的蝕刻參數(shù)可為溫度、蝕刻用氣體的流量，或是蝕刻室中的壓力等等。另外，在某些實施例中，第一開口圖案的孔徑大于第二開口圖案的孔徑，此時第一孔徑差可能大于第二孔徑差。符合此情形的第一開口與第二開口例如分別是共享接觸窗開口與方形接觸窗開口。此外，在上述方法的部分實施例中，前述相對孔徑差例如是與第一數(shù)值成負相關，即第一數(shù)值愈大/小，相對孔徑差愈小/大。在此情形下，前述第一數(shù)值例如小于第二數(shù)值，以產(chǎn)生較大的相對孔徑差，而此時前述蝕刻參數(shù)可為溫度。再者，前述抗反射層的蝕刻步驟與材料層的蝕刻步驟可以在同一反應室中進行，即采用原位(in-situ)的方式；但也可以分別在不同的反應室中進行。本專利技術的蝕刻工藝如下首先提供已依序形成目標材料層、抗反射層及圖案化光致抗蝕劑層的基板，其中光致抗蝕劑層具有孔徑不同的第一、第二開口圖案。接著，以光致抗蝕劑層為掩模依序蝕刻抗反射層與材料層，以于對應第一、第二開口圖案的材料層中形成第一、第二開口，其中所采用的蝕刻配方使得第一開口的孔徑小于第一開口圖案，而形成第一孔徑差；并使得第二開口的孔徑小于第二開口圖案，而形成第二孔徑差，其與第一孔徑差之間的差值稱相對孔徑差。此蝕刻工藝的特征在于在前述提供基板的步驟之前，找出與前述相對孔徑差成負相關的一項蝕刻參數(shù)；并在前述蝕刻抗反射層的步驟中，將此蝕刻參數(shù)設定為第一數(shù)值，以得預定的相對孔徑差。在上述蝕刻工藝中，與前述相對孔徑差成負相關的蝕刻參數(shù)可為溫度、蝕刻用氣體的流量，或是壓力。在某些實施例中，材料層蝕刻步驟中的前述蝕刻參數(shù)設定為第二數(shù)值，此第二數(shù)值大于前述第一數(shù)值。另外，在某些實施例中，第一開口圖案的孔徑大于第二開口圖案的孔徑，此時第一孔徑差例如是大于第二孔徑差，而符合此情形的第一、第二開口例如分別是共享、方形接觸窗開口，此時選用的蝕刻參數(shù)可為溫度，其第一數(shù)值可設定在20～30℃之間。再者，前述抗反射層蝕刻步驟與材料層蝕刻步驟可在同一或不同反應室中進行。如上所述，本專利技術的方法/工藝除了采用可令各孔徑的開口產(chǎn)生顯影后-蝕刻后孔徑差的蝕刻配方之外，更進一步調(diào)整影響相對孔徑差的一項蝕刻參數(shù)，以控制孔徑不同開口之間的相對孔徑差，亦即微調(diào)孔徑不同的各開口的顯影后-蝕刻后尺寸差。因此，本專利技術可同時控制孔徑不同開口的顯影后-蝕刻后孔徑差，而得到僅以光刻技術所難以達成，但又不會過小的小孔徑開口。為讓本專利技術的上述和其它目的、特征和優(yōu)點更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實施例，以更詳細地說明本專利技術。附圖說明圖1A～1F為本專利技術實施例的接觸窗開口工藝的流程剖面圖，此接觸窗開口工藝內(nèi)含本專利技術的孔徑差控制方法及蝕刻工藝。簡單符號說明100基底101隔離結(jié)構102金氧半晶體管104柵極結(jié)構106間隙壁 108源/漏極區(qū)110介電層 112無摻雜玻璃層114磷硅玻璃層 116抗反射層118圖案化的光致抗蝕劑層120共享接觸窗開口圖案 122方形接觸窗開口圖案124、130蝕刻步驟126、128抗反射層中開口 132共享接觸窗開口134方形接觸窗開口具體實施方式以下將以接觸窗開口工藝為例進一步說明本專利技術，但此例并非用以限定本專利技術的范圍。圖1A至圖1F為本專利技術實施例的接觸窗開口工藝的流程剖面圖，此接觸窗開口工藝內(nèi)含本專利技術的孔徑差控制方法及蝕刻工藝。請參照圖1A，首先提供基底100，其上例如已形成有多個金氧半(MOS)晶體管102，其藉由淺溝槽隔離結(jié)構之類的隔離結(jié)構101與其它元件隔離。晶體管102的柵極結(jié)構104位于基底100上，間隙壁106位于柵極結(jié)構104側(cè)壁，且源/漏極區(qū)108位于柵極結(jié)構104兩側(cè)的基底100中。在某些實施例中，更可于柵極結(jié)構104與源/漏極區(qū)108上形成金屬硅化物(未繪示)，如硅化鎳、硅化鎢或硅化鈷等，以降低電阻。由于晶體管102中各構件的材料與形成方法是周知的，故不再贅述。之后，請參照圖1B，在基底100上形成介電層110，以覆蓋晶體管102與隔離結(jié)構101。此介電層110例如包括無摻雜玻璃(USG)層112與磷硅玻璃(PSG)層114，其形成方法例如是化學氣相沉積法。在某些實施例中，還可在介電層110形成前，于基底100上形成蝕刻中止層，其材料可為氮化硅，形成方法則可為化學氣相沉積法。接著，請參照圖1C，于介電層110上形成抗反射層116。抗反射層116例如是介電質(zhì)抗反射層(DARC)、無機或有機抗反射層，其形成方法可為化學氣相沉積法或其它適合的方法。抗反射層116的作用為減少曝光時光本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其中該方法包括：于目標的材料層上形成抗反射層與圖案化的光致抗蝕劑層，此光致抗蝕劑層具有孔徑不同的第一開口圖案與第二開口圖案；以及以此光致抗蝕劑層為掩模依序蝕刻前述抗反射層與材料層，以于 對應第一、第二開口圖案的材料層中形成第一、第二開口，其中所采用的蝕刻配方使得第一開口的孔徑小于第一開口圖案的孔徑，而形成第一孔徑差；并使得第二開口的孔徑小于第二開口圖案的孔徑，而形成第二孔徑差，此第二孔徑差與第一孔徑差之間的差值稱為相對孔徑差，此方法的特征在于：在蝕刻前述抗反射層時，將影響前述相對孔徑差的一項蝕刻參數(shù)設定為第一數(shù)值；且在蝕刻前述材料層時，將此蝕刻參數(shù)設定為第二數(shù)值，此第二數(shù)值異于第一數(shù)值。

【技術特征摘要】
1.一種同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其中該方法包括于目標的材料層上形成抗反射層與圖案化的光致抗蝕劑層，此光致抗蝕劑層具有孔徑不同的第一開口圖案與第二開口圖案；以及以此光致抗蝕劑層為掩模依序蝕刻前述抗反射層與材料層，以于對應第一、第二開口圖案的材料層中形成第一、第二開口，其中所采用的蝕刻配方使得第一開口的孔徑小于第一開口圖案的孔徑，而形成第一孔徑差；并使得第二開口的孔徑小于第二開口圖案的孔徑，而形成第二孔徑差，此第二孔徑差與第一孔徑差之間的差值稱為相對孔徑差，此方法的特征在于在蝕刻前述抗反射層時，將影響前述相對孔徑差的一項蝕刻參數(shù)設定為第一數(shù)值；且在蝕刻前述材料層時，將此蝕刻參數(shù)設定為第二數(shù)值，此第二數(shù)值異于第一數(shù)值。2.如權利要求1所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述蝕刻參數(shù)為溫度、蝕刻用氣體的流量，或是壓力。3.如權利要求1所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述第一開口圖案的孔徑大于第二開口圖案的孔徑。4.如權利要求3所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述第一孔徑差大于第二孔徑差。5.如權利要求4所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述第一開口為共享接觸窗開口，且第二開口為方形接觸窗開口。6.如權利要求1所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述相對孔徑差與前述蝕刻參數(shù)的第一數(shù)值成負相關。7.如權利要求6所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述第一數(shù)值小于第二數(shù)值。8.如權利要求7所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述蝕刻參數(shù)為溫度。9.如權利要求1所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法，其特征在于前述抗反射層的蝕刻與前述材料層的蝕刻在同一反應室中進行。10.如權利要求1所述的同時控制孔徑不同開口的孔徑差的方法...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周珮玉，廖俊雄，
申請(專利權)人：聯(lián)華電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：71[中國|臺灣]