[发明专利]深硅刻蚀上掩膜底切的最小化

说明书

背景技术

本发明涉及半导体器件的形成。

在半导体晶片处理过程中，半导体器件的特征是使用熟 知的图案化和刻蚀工艺限定在晶片中的。在这些工艺中，光刻胶 (PR)材料被沉积在晶片上，然后暴露于由中间掩膜(reticle)过 滤过的光中。该中间掩膜一般来说是玻璃板，该玻璃板被示例性的 特征几何形状图案化了，该几何形状可以阻挡光线通过该中间掩膜 传播。

穿过该中间掩膜以后，光与光刻胶材料的表面接触。光 改变该光刻胶材料的化学成分，使得显影剂(developer)可以除去 该光刻胶材料的一部分。在正光刻胶材料的情况下，曝光过的区域 被除去，而在负光刻胶材料的情况下，未曝光的区域被除去。然后， 该晶片被刻蚀以从不再受到光刻胶材料保护的区域除去下层材料， 并由此在该晶片中限定期望的特征。

已知有几代光刻胶。深紫外线(DUV)光刻胶是由248nm 的光曝光的。为了便于理解，图1A是硅刻蚀层108上方的光刻胶掩 膜112的横截面示意图。光刻胶掩膜112具有掩膜开孔122。硅刻蚀 层108可以在基片104上方，两者之间设有一个或多个层，或者硅刻 蚀层可以是硅基片。图1B是特征已经被刻蚀入硅刻蚀层108之后， 光刻胶掩膜112和硅刻蚀层108的横截面示意图。刻蚀操作导致掩膜 底切(undercut)116，这会使得产生的硅连线比原始掩膜更薄。已 经发现，刻蚀越深，底切越严重。

发明内容

为了实现前述并依照本发明的目的，提供一种在硅层中 形成特征的方法。在该硅层上方形成具有多个掩膜开孔的掩膜。通 过使包含C₄F₈的无氢沉积气体流入，从该沉积气体形成等离子体， 用该等离子体沉积聚合物至少20秒，以及在该至少20秒之后停止沉 积该聚合物而在该掩膜上方沉积聚合物层。通过使打开气体流入， 从该打开气体形成等离子体，该等离子体相对于该多个掩膜开孔侧 面的沉积聚合物选择性地除去该多个掩膜开孔下部的沉积聚合物， 以及当至少该多个掩膜特征中的一些被打开时，停止该打开而打开 该沉积聚合物层。透过该掩膜和沉积聚合物层刻蚀该硅层。

在本发明的另一种表现形式中，提供一种在硅层中形成 特征的方法。在该硅层上方形成具有多个掩膜开孔的掩膜。将该硅 层放入等离子体处理室中。通过使主要由C₄F₈组成的无氢沉积气体 流入该等离子体处理室，从该沉积气体形成等离子体，用该等离子 体沉积聚合物至少20秒以形成至少200nm厚的层，以及在该至少20 秒之后停止沉积该聚合物而在该掩膜上方沉积聚合物层。通过使打 开气体流入该等离子体处理室，从该打开气体形成等离子体，该等 离子体相对于该多个掩膜开孔侧面的沉积聚合物选择性地除去该 多个掩膜开孔下部的沉积聚合物，以及当至少该多个掩膜特征中的 一些被打开时，停止该打开而打开该沉积聚合物层。通过使不同于 该打开气体的刻蚀气体流入以及从该刻蚀气体形成等离子体，该等 离子体刻蚀该硅层，其中该沉积聚合物层阻止该光刻胶掩膜下的该 硅层的底切而透过该掩膜和沉积聚合物层刻蚀该硅层。从该等离子 体处理室除去该硅层。 [0007]在本发明的另一种表现形式中，提供一种用于在具有开 孔的掩膜下的硅层中刻蚀特征的装置。提供等离子体处理室，其包 含形成等离子体处理室外壳的室壁，用于在该等离子体处理室外壳 内支撑基片的基片支柱，用于调节该等离子体处理室外壳内的压强 的压强调节器，用于向该等离子体处理室外壳提供电力的上电极， 用于提供电力的下电极，电气连接于该上电极的第一RF电力源，电 气连接于该下电极的第二RF电力源，用于向该等离子体处理室外壳 内提供气体的气体入口，以及用于从该等离子体处理室外壳中排出 气体的气体出口。气体源与该气体入口流体连通，并包含无氢C₄F₈沉积气体源、打开气体源以及刻蚀气体源。控制器可控地连接于该 气体源、该第一RF电力源和该第二RF电力源的控制器，并包含至 少一个处理器和计算机可读介质。该计算机可读介质包含用于在该 掩膜上方沉积聚合物层的计算机可读代码，其包含用于使含C₄F₈的 无氢沉积气体从该无氢C₄F₈沉积气体源流入该等离子体处理室的计 算机可读代码、用于从该沉积气体形成等离子体的计算机可读代 码、用于用该等离子体沉积聚合物至少20秒的计算机可读代码和用 于在该至少20秒后停止该沉积该聚合物的计算机可读代码；用于打 开该沉积聚合物层的计算机可读代码，其包含用于使打开气体从该 打开气体源流入该等离子体处理室的计算机可读代码、用于从该打 开气体形成等离子体，该等离子体相对于该多个掩膜开孔侧面的沉 积聚合物选择性地除去该多个掩膜开孔底部的沉积聚合物的计算 机可读代码和用于当至少该多个掩膜特征中的一些被打开时，停止 该打开的可读代码；以及用于透过该掩膜和沉积聚合物层刻蚀该硅 层的计算机可读代码。