[发明专利]复合掩模及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种复合掩模及其制作方法。

背景技术

在半导体的互连结构中，随着工艺尺寸的日益降低，线宽也逐步减小，在有源区中制作接触孔时，对准也显得越发困难。因此现有一种互连结构，称之为狗骨状互连(dog bone)。

图1为狗骨状互连结构的俯视示意图，如图1所示，所述狗骨状互连具体指：在较细的有源连线10(例如金属互连线、栅线等)上设置方块状的接触区20用于制作接触孔。所述方块状接触区20的宽度大于有源连线10的宽度，面积较大，因此更易于制作接触孔时进行对准。

为制作上述狗骨状互连结构，需要先形成相应的掩模，所述掩模的图形与所述狗骨形状相同。常规的半导体工艺中，掩模的制作步骤包括：在半导体衬底表面形成掩模层以及光刻胶，将光刻胶曝光图形化，以光刻胶为掩模刻蚀掩模层，将所述图形转移至掩模层上。

现有的掩模制作工艺存在如下问题：随着半导体工艺特征尺寸的微缩，在进入45nm工艺后，光刻中存在的光学邻近效应也越来越严重。再如图1所示，有源连线10之间的间距缩小，会导致位于不同有源连线10上的相邻接触区20距离过近。按照上述狗骨状图形所曝光形成的光刻胶图形将如图2所示。在图2中，相邻的接触区20图形由于距离过近，产生严重的光学邻近效应，而发生图形的畸变。接触区20图形的形状不再是严格的方块状而呈椭圆状，其宽度与有源线10图形的宽度基本一致。按照上述光刻胶图形制作的掩模将无法形成所需的狗骨状互连结构。

因此，对于较小特征尺寸的半导体工艺，需要开发一种工艺流程简单，成本低廉的掩模制造方法，解决光学邻近效应所产生的图形畸变问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种复合掩模及其制作方法，用于作为刻蚀形成狗骨状互连结构的掩模，能够避免光学邻近效应所产生的图形畸变问题。

本发明提供的复合掩模制作方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成具有第一条形图案的第一掩模层；

在所述第一掩模层以及半导体衬底的表面形成第二掩模层，所述第二掩模层具有第二条形图案，所述第二条形图案垂直于所述第一条形图案，所述第二掩模层与第一掩模层的材质不相同；

以第二掩模层为掩模刻蚀所述第一掩模层直至露出半导体衬底；

采用定向的离子注入工艺轰击第二掩模层的其中一侧面，形成硬化侧壁；

采用等离子刻蚀工艺对第二掩模层进行外形修正，减小所述第二掩模层的宽度，露出底部的第一掩模层。

可选的，所述第一条形图案至少包括两条相互平行的线条图形。所述第一掩模层为硬掩模。所述形成第一掩模层的方法包括：在半导体衬底形成第一掩模层；在第一掩模层的表面形成图形化的光刻胶，所述光刻胶图形为线条图形；以所述光刻胶为掩模，采用等离子刻蚀工艺形成第一掩模层，并去除所述光刻胶。

可选的，所述第二条形图案至少包括两条相互平行的线条图形。所述第二掩模层为光刻胶。所述形成条形的第二掩模层的方法包括：在第一掩模层以及半导体衬底的表面旋涂光刻胶，对所述光刻胶曝光图形化，形成垂直于第一条形图案的第二条形图案。

所述复合掩模用于刻蚀形成互连结构，所述外形修正将第二掩模层的线条图形宽度减小至互连结构中有源连线的宽度。

所述离子注入工艺中，离子的轰击方向与第二掩模层侧壁的夹角为7～15度。所述离子注入工艺采用的离子种类为Ar离子或P离子。

基于上述制作方法，本发明所提供的复合掩模，形成于半导体衬底表面，包括：

位于半导体衬底表面的具有方块状图案的第一掩模层；位于第一掩模层部分表面且延伸至半导体衬底表面的具有条形图案的第二掩模层；位于所述第二掩模层其中一侧面的硬化侧壁，所述硬化侧壁与底部的第一掩模层的对应侧面相平齐。

可选的，所述第二掩模层的条形图案至少包括两条相互平行的线条图形，而位于所述各线条图形的第二掩模层底部，至少包括两个方块状图案的第一掩模层。所述第一掩模层为硬掩模。所述第二掩模层为光刻胶。所述复合掩模用于刻蚀形成互连结构，所述线条图形宽度等于互连结构中有源连线的宽度。