接触孔的形成方法技术

本发明专利技术公开了一种接触孔的形成方法，包括提供衬底，在衬底上具有掩模介质层，在所述掩模介质层上形成以氟化氪为曝光光源的光刻胶层；对所述光刻胶层光刻，形成具有第一通孔的刻蚀阻挡层；使用第一气体对掩模介质层进行第一刻蚀，在掩模介质层中形成向衬底方向直径逐渐缩小的第二通孔，第二通孔和第一通孔连通；对衬底进行第二刻蚀，形成接触孔。该方法有效的消除刻蚀的步骤中，在衬底中刻蚀阻挡层掩蔽的区域形成的刻蚀孔洞，并且使得光刻胶的成本降低。

Method for forming contact hole

The invention discloses a method for forming a contact hole, includes providing a substrate, a mask with a dielectric layer on a substrate, the dielectric layer mask is formed in a photoresist layer for krypton fluoride exposure light source; the photoresist layer is formed with a first through hole lithography, etching barrier layer; the use of the first gas the first etching mask on the dielectric layer to the substrate, the direction of the diameter is gradually reduced to second holes formed in the mask in the dielectric layer, and the first second holes are communicated with the through hole; the second etching of the substrate, forming a contact hole. The method effectively eliminates etching holes formed in the substrate by etching the barrier layer in the etching step, and reduces the cost of the photoresist.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种。
技术介绍
半导体制造过程中，光刻是把临时电路结构复制到以后要进行刻独的 硅片上。这些结构首先以图形形式制作在掩模版上。光源透过掩模版对 光刻胶层曝光，把图形转移到硅片表面的光刻胶层上，通过显影、烘焙 等步骤，形成刻蚀阻挡层。刻蚀阻挡层在硅片需要刻蚀的区域对应有通 孔，然后用刻蚀工艺把掩模图形成像在下面的硅片上。刻蚀是用化学或 者物理方法有选择的从硅片表面去除不需要的材料的过程，刻蚀的基本 目标就是在硅片上复制掩模图形。硅片有刻蚀阻挡层覆盖的区域在刻蚀 中不受到腐蚀源显著的侵蚀，因此这层刻蚀阻挡层的掩蔽用来在刻蚀中 保护硅片上的特殊区域而选择性的对刻蚀阻挡层的通孔区域刻蚀，去掉 未被保护的区域。经过刻蚀之后，就在硅片上形成了接触孔，也就是集 成电路中的电路图形，例如4矣触孔。上述的光刻胶通常有三种成份，树脂或基体材料、感光化合物(PAC， photoactive compound),以及可控制光刻胶^li械性能并4吏其保持液体状态 的溶剂。光刻胶最实用的两个性能是灵敏度和分辨率。灵敏度越高曝光 速度越快。通常光刻胶按照曝光光源的种类进行分类，较常用的曝光光 源为准分子激光，其中包括波长248nm的氟化氪(KrF )和波长193nm的 氟化氩(ArF)。因为光刻需要曝光光源的波长和光刻的特征尺寸相匹配，因此由于特 征尺寸(CD)逐步减小，以KrF为曝光光源的光刻胶(简称KrF光刻胶) 由于曝光光源的波长较长，因此光刻之后刻蚀阻挡层中的通孔的直径较 大，从而在后续的刻蚀步骤后接触孔的CD较大，不能满足要求。在2003年12月IO日公开的，授权公告号为CN1268982C的中国专利中公开了 一种用于形成防反射膜的涂布液组合物、光刻胶层合体以 及光刻胶图案形成方法。所说的用于形成防反射膜的涂布液组合物是用于形成在与ArF准分子激光相对应的正型光刻胶层上层的防反射膜的 涂布液组合物，同时还提供一种在使用与ArF准分子激光相对应的光刻 胶来形成极微细光刻胶图案的过程中，用于形成图案头部形状的改善效 果优良的上层防反射膜的涂布液组合物。在上述专利中使用了 ArF为曝 光光源的光刻胶来形成极微细光刻胶图案。由于ArF准分子激光的光源波长较短，因此现有技术中，常以ArF作 为曝光光源，相应的光刻胶为以ArF为曝光光源的光刻胶(简称ArF光刻从而在后续的刻蚀步骤后接触孔的CD可以满足该工艺对较小CD的要求。 但是ArF光刻胶的灵敏度非常高，因此在ArF光刻胶光刻形成刻蚀阻挡层 之后，如图1所示，在刻蚀的步骤中除形成接触孔10之外，会在刻蚀阻挡 层掩蔽的区域存在刻蚀的孔洞20,这些孔洞会给器件的性能带来很大影 响。例如，在接触孔淀积金属时，所述孔洞也被淀积金属，这样可能形 成短路，以致器件失效。
技术实现思路
本专利技术4是供了 一种，有效的消除了刻蚀步骤中， 在衬底被刻蚀阻挡层掩蔽的区域形成的刻蚀孔洞。本专利技术提供的一种，包括提供衬底，在所述 衬底上具有掩模介质层，在所述掩模介质层上形成以氟化氪为曝光光 源的光刻胶层；对所述光刻胶层光刻，形成具有第 一通孔的刻蚀阻挡层；使用第一气体对所述掩模介质层进行第一刻蚀，在所述掩模介质 层中形成向衬底方向直径逐渐缩小的第二通孔，所述第二通孔和所述 第一通孔连通；对所述衬底进行第二刻蚀，形成接触孔。可选的，所述第一气体包括氟化碳氬化合物气体。可选的，所述的氟化碳氬化合物气体为CH2 F2、 CHF3、 CHF中 的任意一种。可选的，所述的第一气体中氟化碳氢化合物气体所占的比例小于 50%。可选的，所述的第一气体中氟化碳氢化合物气体所占的比例为3%。可选的，所述的第一气体还包括四氟化>碳和/或三氟甲烷。 可选的，所述掩模介质层包括抗反射层和/或阻挡层。 可选的，所述第二刻蚀包括对衬底的主刻蚀和过刻蚀。 可选的，所述的主刻蚀使用第二气体，所述第二气体包括四氟化 碳和/或三氟曱烷。可选的，所述的过刻蚀使用第三气体，所述第三气体包括02。 可选的，所述的第三气体中02所占的比例为0.46% ±1%。 与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点 本专利技术的技术方案提供的中使用KrF光刻胶，因为 KrF光刻胶的灵敏度较低，因此有效的消除了刻蚀的步骤中，在刻蚀阻挡 层掩蔽的区域形成的刻蚀孔洞。本专利技术的优选技术方案在对掩模介质层的第一刻蚀中利用氟化碳氢 化合物气体使掩模介质层中的第二通孔向衬底方向直径逐渐减小，第一 通孔的直径减小25 nm± 5nm达到了较小CD的工艺要求，因此即实现了消 除刻蚀的步骤中，在刻蚀阻挡层掩蔽的区域形成的刻蚀孔洞，又得到了 所需的较小CD的接触孔。附图说明图1为利用现有技术刻蚀后的衬底表面立体图2为根据本专利技术一实施例的的流程图3为一种接触孔的剖面示意图；图4为根据本专利技术一实施例的制造方法形成的一种接触孔的剖面示 意图5为用现有技术和本专利技术得到的接触孔的电学特性的对比图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结 合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，使本专利技术的上述及其 它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示 相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。 在附图中，为清楚明了，放大了层和区域的厚度。为了清楚，在下面的描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为 它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例 的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照 有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外， 应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术 人员来说仅仅是常规工作。在现有技术中，较大特征尺寸的工艺中，例如90nm工艺，通常使 用KrF光刻胶。由于KrF光刻胶的曝光光源的波长较长，因此现有技术 中KrF光刻胶不适合应用到较小特征尺寸的半导体制造工艺中，例如特 征尺寸为90nm工艺中。因此，现有技术中，较小特征尺寸的半导体制 造工艺中，也就是90nm以下工艺中，例如65nm工艺中，通常使用ArF 光刻胶，因为这种光刻胶的曝光光源的波长较短。但是，本专利技术的专利技术人经过研究发现，在半导体制造过程中，利用 ArF光刻胶，在刻蚀后4全查(AEI)中发现，在衬底表面被刻蚀阻挡层 遮掩的地方存在刻蚀形成孔洞。这是由于ArF光刻胶的灵敏度较高，因 此容易在刻蚀步骤中被刻穿，从而刻蚀之后在被刻蚀阻挡层遮掩的地方 存在刻蚀形成孔洞。如果下一步向接触孔中淀积金属，那么这些孔洞也 会被淀积金属，这样就可能会造成器件的短路，使得器件失效。然而，相比ArF光刻胶，KrF光刻胶的灵敏度较差，不易在刻蚀步 骤中被刻穿。因此，本专利技术的技术方案利用第一气体对光刻胶和衬底之 间的掩模介质层例如抗反射层(BARC)，进行第一刻蚀。掩模介质层对 应于刻蚀阻挡层的第一通孔的位置被刻蚀，从而在掩模介质层中形成向 衬底方向直径逐渐减小的第二通孔，第一通孔和第二通孔连通。因为， 第二通孔直径逐渐减小，因此，第二通孔和衬底接触的部分，直径比第 一通孑L直^圣)咸'J、 25nm ± 5nm。接下来在第二刻蚀过程中，刻蚀阻挡层和掩模介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触孔的形成方法，其特征在于：　提供衬底，在所述衬底上具有掩模介质层，在所述掩模介质层上形成以氟化氪为曝光光源的光刻胶层；　对所述光刻胶层光刻，形成具有第一通孔的刻蚀阻挡层；　使用第一气体对所述掩模介质层进行第一刻蚀， 在所述掩模介质层中形成向衬底方向直径逐渐缩小的第二通孔，所述第二通孔和所述第一通孔连通；　对所述衬底进行第二刻蚀，形成接触孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈满华，王新鹏，张世谋，孙武，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]