[发明专利]减小光刻胶图案特征尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种减小光刻胶图案特征尺寸的方法。

背景技术

随着超大规模集成技术的飞速发展，半导体器件的特征尺寸(critical dimension，CD)不断缩小，尤其对于DRAM以及闪存这一类的高密度存储器件来说，其特征尺寸已经进入深亚微米阶段。参见图1所示的特征尺寸为0.1um的DRAM产品剖面图，为了使得器件的接触电阻减小，需要给互连线101留下充足的空间，如此字线的特征尺寸CD被压缩到0.06um。

光刻工艺是半导体制造过程中的最常见工艺，光刻工艺的步骤大体是：首先在晶圆上旋涂光刻胶材料，然后将该材料暴露在经过掩模版过滤的光照下曝光，再利用显影剂去除一部分光刻胶材料形成图案化的光刻胶，之后就可以以图案化的光刻胶为掩模刻蚀晶圆。光刻胶图案的特征尺寸主要受到曝光时入射光线波长以及曝光设备的影响，R表示图案的特征尺寸，k表示特殊应用的因子，现有工艺能达到0.6-0.8，λ表示入射光线波长，NA表示数值孔径，现有工艺能达到0.6-0.68。现有常用的入射光线为波长248纳米的深紫外光，光源为汞或者KrF，这样推算下来，采用波长248纳米的深紫外光曝光所能达到的特征尺寸为220纳米左右，这对于现有的高密度存储器件是远远不够的。虽然可以通过采用ArF这种波长193纳米的深紫外光甚至波长157纳米的真空紫外光来实现光刻胶图案特征尺寸的减小，但波长越短，光刻胶材料就会产生不想要的吸收，且对光学系统激光损伤更加敏感，必须引入新的材料和改良的光学系统，这会导致生产成本的大幅增加。

现有用于减小光刻胶图案特征尺寸的方法主要是引入相位移掩模版，除此之外，还可以通过干法刻蚀光刻胶图案来实现减小光刻胶图案特征尺寸的目的。以图1所示的DRAM产品字线的制造工艺为例，减小光刻胶图案特征尺寸的过程包括如下步骤：

参见图2a，提供晶圆，晶圆上依次形成：衬底层10、字线层11、硬掩膜层12、底部抗反射层13、光刻胶图案14。光刻胶图案14是用248纳米波长的深紫外光曝光的，即使引入相位移掩模版，光刻胶图案的特征尺寸W1只能达到110纳米，不满足60纳米的工艺要求，此时光刻胶图案14的高度H1＝300纳米。

参见图2b，采用干法(各向异性刻蚀法)对晶圆进行刻蚀，此刻蚀具有两个目的，其一是将光刻胶图案14的特征尺寸缩减到60纳米，使之符合工艺要求，其二是去除暴露的底部抗反射层13，形成了底部抗反射层图案13’。

参见图2c，刻蚀完毕之后，虽然光刻胶图案14的特征尺寸缩减到W2＝60纳米，但是其高度被削减，而且顶部被削减成锥形，光刻胶图案14的真正有效高度为中下部直径未被削减的部分，高度H2＝120纳米。

后续再以光刻胶图案14为掩模刻蚀硬掩膜层12以及字线层11，然而，由于光刻胶图案14的有效高度在上述工艺中被大大削减，在刻蚀字线层11时，光刻胶图案14已经被消耗殆尽，由于得不到光刻胶的保护，字线层11不能被完全刻蚀或者表面凹凸严重，参见图3，这样容易造成后续形成的器件之间的桥接或者短路，严重影响产品的品质，甚至使器件完全失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改良的减小光刻胶图案特征尺寸的方法，使得光刻胶图案的有效高度减小较少。

本发明所采用的一种减小光刻胶图案特征尺寸的方法，包括以下步骤：步骤一，提供具有衬底层的晶圆，在衬底层上形成光刻胶图案；步骤二，采用第一气体，对第一气体施加微波流生成等离子体，顺流刻蚀晶圆，减小光刻胶图案的特征尺寸。

由于上述技术方案的采用，本发明具有如下优点：采用微波流生成等离子体，能够对晶圆进行各向同性刻蚀，这使得光刻胶图案的特征尺寸在减小时，光刻胶图案的有效高度削弱较少，确保后续工艺中光刻胶能够对下层提供比较好的保护，保证产品的品质。一般，可以利用去胶室的微波流进行刻蚀，而去胶室是一种造价便宜的设备，提高该设备的利用率能够降低生产成本。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、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。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一款DRAM产品剖面图；

图2a至图2c显示了现有减小光刻胶图案特征尺寸的方法；

图3显示了现有方法带来的字线层不能完全刻蚀或者表面凹凸严重的问题。

图4为本发明减小光刻胶图案特征尺寸方法的流程图；

图5a至图5e为图4的工艺步骤示意图；