[发明专利]去氟化工艺

说明书

背景技术

本发明有关于半导体器件的形成。

在半导体晶圆处理过程中，半导体器件的特征(features) 是利用熟知的图案化(patterning)和刻蚀工艺来定义的。在这些工 艺中，将光阻(PR)材料沉积到晶圆上，然后在由中间掩模(reticle) 过滤的光下曝光。中间掩模一般是一个玻璃板，上面形成有典型的 特征几何图案，该几何图案阻挡光从该中间掩模中穿过。

光在穿过中间掩模后与该光阻材料的表面接触。光会改 变光阻材料的化学成分，从而显影剂可以去除光阻材料的一部分。 在使用正型(positive)光阻材料的情况下，被曝光过的区域被去除， 在使用负型(negative)光阻材料的情况下，没有被曝光过的区域被 去除。然后，刻蚀该晶圆以将不再被光阻材料保护的区域中的底层 材料去除，并因而在晶圆中确定想要的特征。

现在已知的光阻有好几代。深紫外(DUV)光阻是在 248nm的光下曝光的。为了便于理解，图1A是基板104上的层108的 横断面示意图，基板104有图案化的光阻层112，该光阻层112在ARL (防反射层)110上，该ARL在层108上，以进行刻蚀并形成栈100。 光阻图案具有一个临界尺寸(CD)，该临界尺寸可以是该最小特征 的宽度116。目前，对248nm的光阻来说，使用传统工艺的情况下该 光阻的典型的临界尺寸可以是230-250nm。因为光学特征依赖于波 长，在较长波长下曝光的光阻理论上具有较大的最小临界尺寸。

如图1B所示，通过光阻图案可以刻蚀特征120。理想情况 下，特征的临界尺寸(特征的宽度)等于光阻112中的特征的临界 尺寸116。实际上，因为刻面(faceting)、光阻侵蚀或侧蚀 (undercutting)，特征116的临界尺寸会比光阻112的临界尺寸更大。 特征还可能是倾斜的，其中该特征的临界尺寸至少与该光阻的临界 尺寸一样大，但是特征倾斜的地方在靠近特征底端处具有更小的宽 度。这种倾斜可能导致不可靠的特征。

为了提供具有较小临界尺寸的特征，倾向于使用更短波 长的光来生成特征。193nm的光阻是在193nm光下曝光的。使用相 移中间掩模和其他技术，使用193nm的光阻就可以形成90-100nm临 界尺寸的光阻图案。这就能够提供具有90-100nm临界尺寸的特征。 157nm的光阻是在157nm光下曝光的。使用相移中间掩模和其他技 术可以形成小于90nm临界尺寸的光阻图案。这就能够提供具有小于 90nm临界尺寸的特征。

使用较短波长的光阻相对于使用较长波长的光阻可能带 来更多的问题。为了获得与理论极限相近的临界尺寸，光刻装置要 更精确，这就需要更昂贵的光刻设备。目前的193nm光阻和157nm 光阻没有较长波长的光阻那么高的选择性，因此在等离子体刻蚀条 件下更容易变形。

在刻蚀导电层时，例如在形成存储器器件时，需要在不 降低性能的情况下提高器件的密度。

发明内容

为了完成前述要求，并根据本发明的目的，提供一种在 层内形成特征的方法。在该层上形成光阻层。图案化该光阻层以形 成具有光阻侧壁的光阻特征，其中该光阻特征具有第一临界尺寸。 在该光阻特征的该侧壁上沉积含氟的保形层，以减小该光阻特征的 临界尺寸。将氟从该保形层中去除，同时将该保形层留在原地。将 特征刻蚀入该层，其中该层的特征具有第二临界尺寸，该第二临界 尺寸小于该第一临界尺寸。

在本发明的另一种实施方式中，提供一种在层内形成特 征的方法。在该层上形成光阻层。图案化该光阻层以形成具有光阻 侧壁的光阻特征，其中该光阻特征具有第一临界尺寸。在该光阻特 征的该侧壁上沉积含氟的保形层，以减小该光阻特征的临界尺寸。 该在该光阻特征的该侧壁上沉积该层的步骤包含：使用第一气体化 学品进行第一沉积，以形成第一沉积等离子体；及使用第二气体化 学品进行第二沉积，以形成第二沉积等离子体，其中该第一气体化 学品不同于该第二气体化学品。将氟从该保形层中去除，同时将该 保形层留在原地。将特征刻蚀入该层，其中该层的特征具有第二临 界尺寸，该第二临界尺寸不大于该第一临界尺寸的70％。