[发明专利]制作接触孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造工艺，特别涉及一种制作接触孔的方法。

背景技术

半导体集成电路的制作是极其复杂的过程，目的在于将特定电路所需的各种电子组件和线路，缩小制作在小面积的晶片上。其中，各个组件必须通过适当的内连导线来进行电连接，才能发挥所期望的功能。

由于集成电路的制作向超大规模集成电路(ULSI)发展，其内部的电路密度越来越大，随着芯片中所包含元件数量不断增加，实际上就减少了表面连线的可用空间。这一问题的解决方法是采用多层金属导线设计，利用多层绝缘层和导电层相互叠加的多层连接，这其中就需要制作大量的接触孔。

然而，当利用光刻技术形成的接触孔尺寸在110nm以下时，由于光刻中光刻机曝光极限的原因，很难利用光刻技术直接定义出孔径符合要求的接触孔图案。另外，对于较高技术节点下关键尺寸不断减小的情况来说，使用传统的干法刻蚀来形成具有较小关键尺寸的接触孔也具有很大的难度。因此，为了形成小孔径的接触孔，通常利用刻蚀过程中产生的附着于侧壁上的聚合物来缩小接触孔的尺寸。专利号为200610159332的中国专利公开了一种形成接触孔的方法，具体工艺流程如图1A至图1D所示。如图1A所示，提供半导体衬底100。在该半导体衬底100上沉积介电层101。接着，在介电层101上形成刻蚀阻挡层102。在刻蚀阻挡层102上形成含硅硬掩膜及抗反射(SHB)层103。接着，在SHB层103上形成光刻胶层104。随后，如图1B所示，进行光刻工艺，在光刻胶层104中形成第一开口，该第一开口具有显影后关键尺寸(ADI CD)。接着，如图1C所示，利用光刻胶层104作为掩膜，经由第一开口刻蚀SHB层103，以便在SHB层103中形成具有渐缩倾斜侧壁的第二开口，该第二开口的底部具有刻蚀后关键尺寸(AEI CD)。最后，如图1D所示，分别利用SHB层103以及刻蚀阻挡层102作为掩膜，经由所述第二开口对刻蚀阻挡层102以及介电层101进行刻蚀，以便在介电层101中形成接触孔，暴露出半导体衬底100。

下面举例说明在不同技术节点下，采用上述方法形成接触孔的过程中需要达到的收缩量，所述收缩量为第一开口所具有的光刻胶显影后关键尺寸与第二开口的底部所具有的接触孔刻蚀后关键尺寸之差。图2是显影后关键尺寸与刻蚀后关键尺寸随技术节点变化的曲线。如图2所示，对于90nm节点的工艺来说，光刻胶层的显影后关键尺寸为135nm，而工艺上要求接触孔的刻蚀后关键尺寸为125nm，即收缩量要达到10nm；对于65nm节点的工艺来说，光刻胶层的显影后关键尺寸为115nm，而要求接触孔的刻蚀后关键尺寸为100nm，即收缩量要达到15nm；对于45nm节点的工艺来说，光刻胶层的显影后关键尺寸为85nm，而要求接触孔的刻蚀后关键尺寸为55nm，即收缩量要达到30nm。在接触孔的关键尺寸从125nm(90nm节点)和100nm(65nm节点)减小到55nm(45nm节点)的过程中，收缩量正逐渐地增大，已经从10nm(90nm节点)和15nm(65nm节点)增大到30nm(45nm节点)。然而，对于下一代的32nm节点的工艺来说，要求接触孔的刻蚀后关键尺寸约为40nm，然而由于光刻机曝光极限的限制，光刻胶层显影后能达到的关键尺寸为80nm，因此要求实现40nm的收缩量，这对于现有技术的工艺来说是一个很大的挑战。

于是，目前急需一种能够在下一代技术节点中，实现40nm、甚至更大收缩量的方法，以制造出孔径符合要求的接触孔。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提出一种制作接触孔的方法，所述方法包括下列步骤：在前端器件层上形成刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成介电层；在所述介电层上形成收缩层；在所述收缩层上形成底部抗反射涂层；在所述底部抗反射涂层上涂敷带有图案的光刻胶层；以所述具有图案的光刻胶层作为掩膜，刻蚀所述底部抗反射涂层，以形成第一开口；以所述具有图案的光刻胶层和所述底部抗反射涂层作为掩膜，使用包括氟代烃气体和氧气的刻蚀气体对所述收缩层进行刻蚀，以形成具有渐缩倾斜侧壁的第二开口；以所述收缩层为掩膜，刻蚀所述介电层到所述刻蚀停止层的上表面；以及去除所述底部抗反射涂层和所述收缩层，形成接触孔。

根据本发明的一个方面，所述收缩层的厚度为500～3000埃。