一种制作半导体器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种制作半导体器件的方法。本发明专利技术中，在衬底上形成光致抗蚀剂掩模之后，对光致抗蚀剂进行等离子体预处理，然后再进行刻蚀。通过等离子体预处理，能够改善光致抗蚀剂的线条状图案的线宽粗糙度，从而能够在后续的刻蚀步骤中在衬底上形成更加优异的线条状图案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体来说，涉及一种能够在衬底上形成线条状图案的制作半导体器件的方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展和关键尺寸的不断减小，以 例如氮化钛TiN为代表的硬掩模技术逐渐在后端制备工艺中成为主流。在硬掩模技术中，为了在衬底上形成图案化的硬掩模，通常采用如图IA-图IE所示的处理I)在衬底101上沉积TiN层102 ；2)在TiN层上沉积底部抗反射涂层(Bare)(未示出)；3)在Barc上涂覆光致抗蚀剂层；4)对光致抗蚀剂层进行曝光和显影，形成图案化的光致抗蚀剂层103，从而使得一部分Barc暴露出来，如图IA所示；5)使用Cl2和O2的混合气体对暴露出来的Barc进行反应离子刻蚀，以去除该部分Bare，从而露出下面的TiN ；6)使用CH4和Cl2的混合气体对露出来的TiN进行反应离子刻蚀，以去除该部分TiN ；7)去除衬底上的光致抗蚀剂，从而在衬底上形成图案化的TiN层104，如图IB所/Jn ο然后，在图案化的硬掩模基础上，再次涂覆光致抗蚀剂层、进行曝光和显影，形成图案化的光致抗蚀剂层105，如图IC所示。接下来，通过两步刻蚀在衬底上形成期望的沟槽。第一步刻蚀以图IC所示的图案化的光致抗蚀剂为掩模对衬底进行刻蚀，形成通孔106，然后去除光致抗蚀剂层(如图ID所示)，接着继续以图案化的硬掩模为掩模对衬底进行刻蚀，最终在衬底上得到期望的沟槽107(如图IE所示)。同时，随着关键尺寸的减小，光致抗蚀剂层的线宽粗糙度(Line WidthRoughness, LffR)对于与时间相关电介质击穿(Time dependent dielectric breakdown,TDDB)的性能的影响越来越大。如图2所示，光致抗蚀剂的线宽粗糙度分为低频线宽粗糙度(L-LWR)和高频线宽粗糙度(H-LWR)。现有技术中，有人提出在进行刻蚀之前通过CHF3对图案化的光致抗蚀剂进行预处理，从而改善光致抗蚀剂的高频线宽粗糙度。Engelmann也提出了一种利用C4F8/Ar对光致抗蚀剂表面进行等离子体处理的方法(Engelmann. S “Plasma-surfaceinteractions of advanced photo-resists with C4F8/Ar discharges，，，Journal of VacScience&Technology B :2009)。但是，因为基于氟的气体会腐蚀氮化钛等硬掩模，所以这些处理方法不能应用在具有硬掩模的工艺制程中。因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的任何问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供，从而解决上述现有技术中的至少一个问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于形成线条状图案的方法，包括在衬底上形成图案化的光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行等离子体预处理，以减小图案化的光致抗蚀剂层的线宽粗糙度；以及对衬底进行刻蚀，形成图案化的衬底。根据本专利技术的另一个方面，提供了，包括在衬底上形成图案化的光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行等离子体预处理，以减小图案化的光致抗蚀剂层的线宽粗糙度；以及对衬底进行刻蚀，形成图案化的衬底。优选地，等离子体预处理步骤包括第一预处理，使用溴化氢和惰性气体的混合气体或者使用甲烷和惰性气体的混合气体对所述光致抗蚀剂层进行等离子体处理。当进行第一预处理时优选地,所述第一预处理的气压为5_15mTorr,更优选地,第一预处理的气压为5-IOmTorrο优选地，第一预处理的时间为5-15秒，更优选地，第一预处理的时间为5-9秒。·优选地，当惰性气体为氦气时，所述溴化氢和氦气的分压比为3 : I至5 : I;当惰性气体为氩气时，所述溴化氢和氩气的分压比为5 I至10 : I。优选地，当惰性气体为氦气时，所述甲烷和氦气的分压比为2 : I至3 : I;当惰性气体为氩气时，所述甲烷和氩气的分压比为I : I至2 : I。优选地，在第一预处理中通过射频发生器在反应室中对混合气体进行电离，从而产生等离子体，射频发生器的射频功率范围优选为300W 900W，频率范围优选为IOMHz-60MHz ο此外，优选地，等离子体预处理步骤包括第二预处理，使用惰性气体和甲烷的混合气体对所述光致抗蚀剂层进行等离子体处理。当进行第二预处理时优选地，当惰性气体为氩气时，所述氩气与甲烷的分压比为3 : I至8 : I;更优选地，当惰性气体为氩气时，所述氩气与甲烷的分压比为4 : I至5 : I。优选地，惰性气体为氦气，所述氦气与甲烷的分压比为4 I至10 I;更优选地，惰性气体为氦气，所述氦气与甲烷的分压比为4 : I至6 : I。 优选地，第二预处理的气压为5_15mTorr ;更优选地，第二预处理的气压为8-12mTorr。优选地，第二预处理的温度为35_55°C ;更优选地，第二预处理的温度为48_52°C。优选地，第二预处理的时间为5-15s ;更优选地，第二预处理的时间为8-lOs。优选地，在第二预处理中通过射频发生器在反应室中对混合气体进行电离，从而产生等离子体，射频发生器的射频功率范围优选为300W 900W，频率范围优选为IOMHz-60MHz ο在本专利技术中，衬底可以选择例如覆盖有硬掩模(例如TiN等)的衬底，光致抗蚀剂层可以选择例如单层光致抗蚀剂或三层光致抗蚀剂。例如，三层光致抗蚀剂可以包括诸如低温氧化物LTO层、硅Si底部抗反射涂层和无定形碳层。本专利技术的优点至少包括以下之一在对衬底进行刻蚀之前，对形成于衬底上的光致抗蚀剂掩模进行等离子体预处理，改善光致抗蚀剂线条状图案的低频和/或高频线宽粗糙度。使用经过等离子体预处理的光致抗蚀剂掩模对衬底进行刻蚀，能够在衬底上得到具有更小线宽粗糙度的沟槽等图案，从而提高半导体器件的成品率、改进了半导体器件的性能参数，使得能够在更小的制程上得到半导体器件。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解 释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中图IA-图IE是示出现有技术中使用硬掩模在衬底上形成沟槽的示图。图2示出了光致抗蚀剂的高频线宽粗糙度和低频线宽粗糙度。图3示出了根据本专利技术实施例的制备半导体器件的方法的流程图。图4是示出一种示例性的等离子体刻蚀反应器的示意图。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的制备半导体器件的方法的流程图。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的制备半导体器件的方法的流程图。图7示出了根据本专利技术的一个实施例的制备半导体器件的方法的流程图。图8示出了根据本专利技术的一个实施例的制备半导体器件的方法的流程图。具体实施例方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作半导体器件的方法，包括：在衬底上形成图案化的光致抗蚀剂层，对所述光致抗蚀剂层进行等离子体预处理，以减小图案化的光致抗蚀剂层的线宽粗糙度，以及对衬底进行刻蚀，形成图案化的衬底。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏达，王冬江，张海洋，
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：