[发明专利]控制特征尺寸收缩的蚀刻工艺

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子制造工业并且更特别地涉及使用等离子体蚀刻工具蚀刻工件的工艺。

背景技术

由于微电子的高容量制造达到了65纳米(nm)的技术结点，在晶片制造前端工艺(FEOL)和晶片制造后端工艺(BEOL)中的所有特征尺寸的特征尺寸(CD)需要变得越来越苛刻。65nm特征尺寸代表性地大大小于平版印刷的尺寸。用于缩减平板印刷限定的尺寸的标准技术是图形修整，其被广泛地应用来延长所谓的平版印刷技术的寿命。图形修整去除了掩模图形的一部分，使得该图形更小。虽然该技术仅仅用于线图形并且因为执行图形修整时在位于线和通孔开口之间的间隙仅仅变大，而在线或者通孔开口之间没有间隙。这样，当栅极电极图形化和蚀刻工艺可以执行图形修整以获得低于65nm的栅极CD时，接触或者通孔图形和蚀刻工艺难于达到低于100nm的尺寸。因此，在BEOL中该沟槽和通孔CD变成关键路径以进一步缩小逻辑和/或存储器电路。

在主要蚀刻操作期间蚀刻的层中形成倾斜通孔轮廓是用于减小通孔CD以小于由该平版印刷确定的掩模CD的常用方法。在主要蚀刻期间蚀刻的层在此处作为“衬底层”。衬底层的一个实例是在BEOL中使用的层间介电(ILD)层。一般，倾斜通孔轮廓可以使用包含聚合工艺气体的蚀刻剂来蚀刻衬底层来获得，该蚀刻剂随着在蚀刻期间蚀刻前期工艺更深进入该层(也就是通孔宽长比增加)，以一增加的速率淀积在通孔侧壁上。该聚合体淀积提供一倾斜面，相对于蚀刻到该衬底层的该通孔的顶部的CD，该通孔底部的CD减小。然而，在高容量制造中，该主要蚀刻剖面锥体的方法受到公知的“蚀刻停止”的现象限制，其中一旦在该衬底层中达到特定的宽长比，那么该蚀刻前端就不能通过增加蚀刻时间来增强。蚀刻停止一般在聚合物开始在通孔底部和通孔侧壁上聚合时发生。蚀刻剖面锥体的数量由通孔的宽长比来限定，并且因此该通孔CD的尺寸可能随着平板限定的通孔掩模开口(也就是顶部CD)缩小从剖面锥体倾斜。这样，对于一具有接近120nm的平版CD通孔掩模，在主要蚀刻的工艺相互作用限制该通孔CD的减小以获得稍小于20nm(也就是小于20％)，其在该蚀刻到衬底层的通孔底部和该由平版印刷限定的掩模CD间测量。

发明内容

在此描述了在具有减小的特征尺寸的衬底层蚀刻开口的方法。在本发明的一个实施例中，包括一图形化的平版印刷光致抗蚀剂和一未图形化的有机抗反射涂层(BARC)的一多层掩模形成在待蚀刻的衬底之上。在另一个实施例中，该多层掩模还包括位于该BRAC和该衬底层之上之间的未图形化的无定形碳层。该BRAC由一有效的负性蚀刻偏置蚀刻以减小位于由在光致抗蚀剂中确定尺寸的平版印刷之下的该多层掩模中的开口的特征尺寸。在一个实施例中，该BRAC蚀刻的有效的负性蚀刻偏置随后应用到在该多层掩模的无定形碳层中蚀刻一具有减小的特征尺寸的开口。该BRAC蚀刻的有效的负性蚀刻偏置随后应用到在多层掩模之下的衬底层中蚀刻具有减小的特征尺寸的开口。在一个特殊的实施例中，自该BRAC蚀刻的该CD的缩减是远远大于在主要蚀刻操作中通过锥形化该衬底层中的蚀刻边缘所获得的缩减。在另外一个实施例中，自BARC蚀刻的CD缩减由自衬底层中锥形剖面的CD缩减组成。

为了使用一有效的负性蚀刻偏置在BARC上等离子体蚀刻开口，提供聚合化学反到低压的蚀刻容器。在一特别的实施例中，聚合化学反应包括使用CHF₃。在另一个实施例中，该聚合化学反应由相对低的功率激发，其具有在100MHz到180MHz之间工作的高频电容耦合电源。在一个这样的实施例中，162MHz的电容耦合电源激发一具有小于350W功率的等离子体，标准化至300mm电极。在一可选择的实施例中，该聚合化学反应由相对高的功率激发，其具有在50MHz至100MHz之间工作的低频电容耦合电源。在一个这样的实施例中，60MHz的电容耦合电源激发一具有大于400W功率的等离子体，标准化至300mm电极。

附图说明

本发明的实施例通过实例来描述，并且不限于此，在附图中的图中：

附图1描述了根据本发明的一个特殊的实施例在衬底层中蚀刻一开口的方法的流程图。

附图2A描述了根据本发明的一个实施例的淀积了多层掩模的衬底的截面图。

附图2B描述了根据本发明的一个实施例的具有在多层掩模中的一层中平版限定的开口的附图2A所示的衬底的截面图。

附图2C描述了根据本发明的一个实施例的具有在多层掩模中的有机抗反射层中的蚀刻开口的附图2A所示的衬底的截面图。