[发明专利]控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于蚀刻方面的技术，且特别是有关于一种控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法。

背景技术

随着集成电路的集成度要求愈来愈高，电路图案的尺寸也愈来愈小。在集成电路工艺中，缩小图案尺寸的方法大多利用高解析度的光刻工艺。但是，高解析度光刻工艺有光学上的限制，故其技术甚为困难、成本十分昂贵。尤其是对开口图案的工艺而言，其仅与光刻工艺相关的显影后检查关键尺寸(ADI CD)特别难以控制。因此，一般会以调整蚀刻配方的方式得到应工艺所要求的蚀刻后检查关键尺寸(AEI CD)，此即实际形成在目标材料层中的开口的孔径。

然而，以此方式同时形成尺寸不同开口的孔径时，仍会有各别开口的显影后-蚀刻后孔径差难以适当控制的问题。在此所谓”显影后-蚀刻后孔径差”的定义为：显影后检查关键尺寸与蚀刻后检查关键尺寸两者之间的差值。例如，在同时形成与源/漏极接触的方形接触窗(square contact)以及与栅极和源/漏极接触的共享接触窗(share contact)的工艺中，如缩小方形接触窗开口的孔径，则孔径较大的共享接触窗开口的孔径会被缩小更多。当共享接触窗开口的孔径缩小过多时，稍后形成的共享接触窗即会有过高的电阻，而使操作速度大为降低；甚至可能未与目标的栅极或源/漏极区接触，而造成断路。相反地，如方形、共享接触窗开口的孔径缩小幅度不足，则会产生误接其他元件等问题。因此，这两种接触窗开口的孔径缩小幅度皆须作适当的控制。

同样地，在其他类型的开口工艺中，需同时形成孔径不同的多种开口时，各种开口的显影后-蚀刻后孔径差的变异幅度亦须同时作适当的控制，以符合工艺所能容许的范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法。

本发明提出一种控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法。孔径不同开口的工艺是先于目标材料层上依序形成蚀刻抵挡层、含硅材料层与光阻层的三层膜结构，并将光阻层图案化。其中，图案化光阻层具有孔径不同的第一开口图案与第二开口图案。然后，依序进行蚀刻含硅材料层、蚀刻抵挡层与目标材料层的步骤，以于对应第一、第二开口图案的目标材料层中分别形成第一开口与第二开口。第一开口的孔径(即第一开口的蚀刻后检查关键尺寸)与第一开口图案的孔径(即第一开口的显影后检查关键尺寸)的差异为第一孔径差，该第二开口的孔径(即第二开口的蚀刻后检查关键尺寸)与该第二开口图案的孔径(即第二开口的显影后检查关键尺寸)的差异为第二孔径差，而第二孔径差与第一孔径差之间的比值称为相对孔径偏差比。而且，上述的第一开口图案的孔径大于上述的第二开口图案的孔径。本方法的特征在于：以图案化光阻层为掩模，进行第一蚀刻步骤，将图案化光阻层的图案转移至含硅材料层上，形成图案化含硅材料层，并于图案化光阻层及图案化含硅材料层的侧壁产生高分子膜。然后，以图案化光阻层、图案化含硅材料层及其侧壁的高分子膜为掩模，进行第二蚀刻步骤，以至少移除曝露出的蚀刻抵挡层，而形成图案化蚀刻抵挡层。之后，以图案化蚀刻抵挡层为蚀刻掩模，移除部分目标材料层，于目标材料层中形成第一、第二开口，且通过调整第一蚀刻步骤的蚀刻参数及/或第二蚀刻步骤的蚀刻参数，以得到预设的相对孔径偏差比。

依照本发明的实施例所述的控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法，上述的第二蚀刻步骤为进行过度蚀刻步骤，以于图案化蚀刻抵挡层中形成第一开口的扩口开口图案。上述的第二蚀刻步骤中通入含氟的烃类化合物作为蚀刻气体，而此含氟的烃类化合物为CHxFy，其中x＝1、2、3；y＝1、2、3。

依照本发明的实施例所述的控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法，上述的第二蚀刻步骤为进行适量蚀刻步骤，以于图案化蚀刻抵挡层中形成实质上垂直的开口图案。在一实施例中，第二蚀刻步骤的蚀刻气体为CO、O₂和CF₄。

依照本发明的实施例所述的控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法，上述的第二蚀刻步骤例如是先进行蚀刻不足步骤，移除曝露出的部分蚀刻抵挡层。其中，第二蚀刻步骤的蚀刻气体为CO、O₂和CF₄。然后，再进行第三蚀刻步骤，其为过度蚀刻步骤，移除残留的蚀刻抵挡层及其下方的部分目标材料层。上述过度蚀刻步骤为非等向性蚀刻步骤，过度蚀刻步骤所使用的蚀刻气体为含氟气体。

依照本发明的实施例所述的控制孔径不同开口的相对孔径偏差比的方法，上述调整第一蚀刻步骤的蚀刻参数例如是蚀刻气体的流量。