开口的形成方法以及接触窗的形成方法技术

一种开口的形成方法，此形成方法为，在材料层上形成介电层，接着在介电层上依序形成金属硬掩模层与顶盖层。然后，在顶盖层上形成图案化的光致抗蚀剂层，且图案化的光致抗蚀剂层暴露出部分顶盖层表面。随后，进行一第一蚀刻步骤，以图案化的光致抗蚀剂层为掩模，移除部分顶盖层与金属硬掩模层，直至暴露出介电层表面。继之，移除图案化的光致抗蚀剂层，然后进行一第二蚀刻步骤，以顶盖层与金属硬掩模层为掩模，移除部分介电层，以形成一开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开口的形成方法，特别是涉及一种可有效控制开口关键尺寸的。
技术介绍
在集成电路蓬勃发展的今日，元件缩小化与集成化是必然的趋势，也是各界积极发展的重要课题。目前，现有KrF248nm的光刻技术已渐渐不能满足其需求，为了要能得到较小的线宽以达到缩小尺寸的要求，ArF193nm光刻技术已成为最佳的选择。现有一种接触窗开口的形成方法为，在基底上形成一半导体元件，然后在基底上方形成一层介电层，覆盖半导体元件。接着，在介电层上形成底部抗反射层，并且于底部抗反射层上形成光致抗蚀剂层。然后，利用一传统的光刻工艺图案化并定义光致抗蚀剂层，以形成一图案化光致抗蚀剂层。接着，以图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，对底部抗反射层进行一蚀刻工艺，移除部分底部抗反射层至曝露出介电层表面。然后，再以图案化光致抗蚀剂层与底部抗反射层作为掩模，移除部分介电层，以于介电层中形成曝露出半导体元件的接触窗开口。但是，在上述的接触窗开口的形成方法中，仍然有一些问题存在，例如所形成的接触窗开口的关键尺寸(Critical Dimension，CD)无法控制、接触窗开口侧壁的轮廓控制不易且有凹洞或条纹(striation)现象，以及较窄的工艺窗(Process Window)等问题，而影响工艺的可靠性与成品率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是在提供一种开口的形成方法，能够提供较大的工艺窗，以及使开口的尺寸控制较为容易，且可避免产生条纹，以提高工艺的可靠性。本专利技术的另一目的是提供一种接触窗的形成方法，能够有效控制接触窗的关键尺寸，且可避免产生条纹等问题。本专利技术提出一种开口的形成方法，此形成方法为，在材料层上形成介电层，接着在介电层上依序形成金属硬掩模层与顶盖层。然后，在顶盖层上形成图案化的光致抗蚀剂层，且图案化的光致抗蚀剂层暴露出部分顶盖层表面。随后，进行一第一蚀刻步骤，以图案化的光致抗蚀剂层为掩模，移除部分顶盖层与金属硬掩模层，直至暴露出介电层表面。继之，移除图案化的光致抗蚀剂层，然后进行一第二蚀刻步骤，以顶盖层与金属硬掩模层为掩模，移除部分介电层，以形成一开口。依照本专利技术的实施例所述，还包括在顶盖层上形成一抗反射层。而且，在移除图案化的光致抗蚀剂层后，还包括移除抗反射层。抗反射层例如是介电质抗反射层、有机抗反射层或无机抗反射层。依照本专利技术的实施例所述，上述的顶盖层的材料例如是氮氧化硅、氧化硅及其组合。金属硬掩模层的材料例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨或氮化钨。另外，金属硬掩模层的形成方法例如是化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积法(PVD)。依照本专利技术的实施例所述，上述的第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤例如是各向异性蚀刻步骤。而且，第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤在同一反应腔室中进行。本专利技术还提出一种接触窗的形成方法，此方法先提供一基底，基底中已形成有一元件结构。然后，于基底上形成一介电层。接着，在介电层上依序形成金属硬掩模层与顶盖层。继之，在顶盖层上形成一图案化的光致抗蚀剂层，且图案化的光致抗蚀剂层暴露出部分顶盖层表面。随后，进行一第一蚀刻步骤，以图案化的光致抗蚀剂层为掩模，移除部分顶盖层与金属硬掩模层，直至暴露出介电层表面。接着，移除图案化的光致抗蚀剂层，之后再进行第二蚀刻步骤，以顶盖层及金属硬掩模层为掩模，移除部分介电层，以形成一接触窗开口，而暴露出元件结构表面。然后，于接触窗开口中填入一导体层，以形成接触窗。依照本专利技术的实施例所述，还包括在顶盖层上形成一抗反射层。而且，在移除图案化的光致抗蚀剂层后，还包括移除抗反射层。抗反射层例如是介电质抗反射层、有机抗反射层或无机抗反射层。依照本专利技术的实施例所述，上述的顶盖层的材料例如是氮氧化硅、氧化硅及其组合。金属硬掩模层的材料例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨或氮化钨。另外，金属硬掩模层的形成方法例如是化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积法(PVD)。依照本专利技术的实施例所述，上述的第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤例如是各向异性蚀刻步骤。而且，第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤在同一反应腔室中进行。依照本专利技术的实施例所述，上述的导体层的材料例如是铜、铝或钨。本专利技术在开口的形成工艺中使用金属硬掩模层以及顶盖层当作蚀刻掩模，而其可有效阻挡蚀刻气体的侵蚀，因此可避免受到蚀刻气体的影响，而造成膜层的损伤(damage)。另外，金属硬掩模层亦有助于使所形成的开口的关键尺寸不会有缩小或变宽的问题产生，且可维持开口轮廓的完整性。除此之外，亦可避免现有提及的条纹(striation)现象，以提高工艺的可靠度。另一方面，还可以提供较大的工艺窗(process window)。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1A至图1G为依照本专利技术实施例所绘示的接触窗的制造流程剖面图。简单符号说明100基底102晶体管104栅极结构106间隙壁108源/漏极区110介电层112金属硬掩模层114顶盖层116抗反射层117、119开口图案117a、119a开口117b、119b接触窗开口 117c、119c接触窗118图案化的光致抗蚀剂层120、122蚀刻步骤具体实施方式以下将以接触窗开口为例做说明本专利技术的开口的形成方法，然其并非用以限定本专利技术的应用范围。在下述实施例中分别是以方形接触窗(squarecontact)开口与共享接触窗(share contact)开口为例做说明。其中，方形接触窗开口指仅暴露出晶体管的源/漏极区的接触窗开口，而共享接触窗开口指仅暴露出部分栅极和源/漏极区的接触窗开口。图1A至图1G为依照本专利技术实施例所绘示的接触窗的制造流程剖面图。首先，请参照图1A，在一基底100上形成一元件结构，在此实施例中是以晶体管102为例说明之。其中，基底100例如是硅基底或其它任何工艺适用的基底。晶体管102的栅极结构104形成于基底100上，而间隙壁106形成于栅极结构104的侧壁。源/漏极区108形成于栅极结构104两侧的基底100中。在一实施例中，还可于栅极结构104以及源/漏极区108上形成金属硅化物(未绘示)，其材料例如是硅化镍、硅化钨或硅化钴等，用以降低阻值。上述，晶体管102的各构件的材料与形成方法，为本领域技术人员所周知，于此不再赘述。然后，于基底100上形成一层介电层110覆盖晶体管102。介电层110的材料例如是以四乙氧基硅烷(TEOS)为反应气体源形成的氧化硅、氮化硅或其它合适的介电材料，而其形成方法例如是化学气相沉积(CVD)法。在一实施例中，更可在介电层110形成之前，在基底100上方形成一层蚀刻终止层(未绘示)，用以作为蚀刻终点，以避免发生蚀刻穿透，而致使元件失效等问题。蚀刻终止层的材料例如是氮化硅，而其形成方法例如是化学气相沉积法。接着，请参照图1B，在介电层110上形成一层金属硬掩模层112。金属硬掩模层112的材料可例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨或氮化钨，而其形成方法例如是化学气相沉积法或物理气相沉积(PVD)法。金属硬掩模层112的厚度小于1500埃，优选是在300埃左右。之后，在金属硬掩模层112上形成顶盖层114，顶盖层114可例如是一层氮氧化硅层、一层氧化硅层或氮氧化硅/氧化硅层，其中氮氧化硅层的厚度小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开口的形成方法，包括：于一材料层上形成一介电层；在该介电层上依序形成一金属硬掩模层与一顶盖层；在该顶盖层上形成一图案化的光致抗蚀剂层，且该图案化的光致抗蚀剂层暴露出部分该顶盖层表面；进行一第一蚀刻步骤，以 该图案化的光致抗蚀剂层为掩模，移除部分该顶盖层与该金属硬掩模层，直至暴露出该介电层表面；移除该图案化的光致抗蚀剂层；以及进行一第二蚀刻步骤，以该顶盖层与该金属硬掩模层为掩模，移除部分该介电层，以形成一开口。

【技术特征摘要】
1.一种开口的形成方法，包括于一材料层上形成一介电层；在该介电层上依序形成一金属硬掩模层与一顶盖层；在该顶盖层上形成一图案化的光致抗蚀剂层，且该图案化的光致抗蚀利层暴露出部分该顶盖层表面；进行一第一蚀刻步骤，以该图案化的光致抗蚀剂层为掩模，移除部分该顶盖层与该金属硬掩模层，直至暴露出该介电层表面；移除该图案化的光致抗蚀剂层；以及进行一第二蚀刻步骤，以该顶盖层与该金属硬掩模层为掩模，移除部分该介电层，以形成一开口。2.如权利要求1所述的开口的形成方法，还包括在该顶盖层上形成一抗反射层。3.如权利要求2所述的开口的形成方法，其中在移除该图案化的光致抗蚀剂层后，还包括移除该抗反射层。4.如权利要求2所述的开口的形成方法，其中该抗反射层包括介电质抗反射层、有机抗反射层或无机抗反射层。5.如权利要求1所述的开口的形成方法，其中该顶盖层的材料包括氮氧化硅、氧化硅及其组合。6.如权利要求1所述的开口的形成方法，其中该金属硬掩模层的材料包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨或氮化钨。7.如权利要求1所述的开口的形成方法，其中该金属硬掩模层的形成方法包括化学气相沉积法或物理气相沉积法。8.如权利要求1所述的开口的形成方法，其中该第一蚀刻步骤与该第二蚀刻步骤包括各向异性蚀刻步骤。9.如权利要求1所述的开口的形成方法，其中该第一蚀刻步骤与该第二蚀刻步骤在同一反应腔室中进行。10.一种接触窗的形成方法，包括提供一基底，该基底中已形成有一元件结构；于该基底上形成一介电层；在该介电层上依序形成一金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建辉，施继雄，蓝天呈，周梅生，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]