[发明专利]一种制作半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作半导体器件的方法，具体来说，涉及一种能够在衬底上形成线条状图案的制作半导体器件的方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展和关键尺寸的不断减小，以例如氮化钛TiN为代表的硬掩模技术逐渐在后端制备工艺中成为主流。在硬掩模技术中，为了在衬底上形成图案化的硬掩模，通常采用如图1A-图1E所示的处理：

1)在衬底101上沉积TiN层102；

2)在TiN层上沉积底部抗反射涂层(Barc)(未示出)；

3)在Barc上涂覆光致抗蚀剂层；

4)对光致抗蚀剂层进行曝光和显影，形成图案化的光致抗蚀剂层103，从而使得一部分Barc暴露出来，如图1A所示；

5)使用Cl₂和O₂的混合气体对暴露出来的Barc进行反应离子刻蚀，以去除该部分Barc，从而露出下面的TiN；

6)使用CH₄和Cl₂的混合气体对露出来的TiN进行反应离子刻蚀，以去除该部分TiN；

7)去除衬底上的光致抗蚀剂，从而在衬底上形成图案化的TiN层104，如图1B所示。

然后，在图案化的硬掩模基础上，再次涂覆光致抗蚀剂层、进行曝光和显影，形成图案化的光致抗蚀剂层105，如图1C所示。

接下来，通过两步刻蚀在衬底上形成期望的沟槽。

第一步刻蚀以图1C所示的图案化的光致抗蚀剂为掩模对衬底进行刻蚀，形成通孔106，然后去除光致抗蚀剂层(如图1D所示)，接着继续以图案化的硬掩模为掩模对衬底进行刻蚀，最终在衬底上得到期望的沟槽107(如图1E所示)。

同时，随着关键尺寸的减小，光致抗蚀剂层的线宽粗糙度(Line Width Roughness，LWR)对于与时间相关电介质击穿(Time dependent dielectric breakdown，TDDB)的性能的影响越来越大。

如图2所示，光致抗蚀剂的线宽粗糙度分为低频线宽粗糙度(L-LWR)和高频线宽粗糙度(H-LWR)。现有技术中，有人提出：在进行刻蚀之前通过CHF₃对图案化的光致抗蚀剂进行预处理，从而改善光致抗蚀剂的高频线宽粗糙度。Engelmann也提出了一种利用C₄F₈/Ar对光致抗蚀剂表面进行等离子体处理的方法(Engelmann.S“Plasma-surface interactions of advanced photo-resists with C₄F₈/Ar discharges”，Journal of Vac Science&Technology B：2009)。

但是，因为基于氟的气体会腐蚀氮化钛等硬掩模，所以这些处理方法不能应用在具有硬掩模的工艺制程中。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的任何问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制作半导体器件的方法，从而解决上述现有技术中的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于形成线条状图案的方法，包括：在衬底上形成图案化的光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行等离子体预处理，以减小图案化的光致抗蚀剂层的线宽粗糙度；以及对衬底进行刻蚀，形成图案化的衬底。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制作半导体器件的方法，包括：在衬底上形成图案化的光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行等离子体预处理，以减小图案化的光致抗蚀剂层的线宽粗糙度；以及对衬底进行刻蚀，形成图案化的衬底。

优选地，等离子体预处理步骤包括：第一预处理，使用溴化氢和惰性气体的混合气体或者使用甲烷和惰性气体的混合气体对所述光致抗蚀剂层进行等离子体处理。

当进行第一预处理时：

优选地，所述第一预处理的气压为5-15mTorr，更优选地，第一预处理的气压为5-10mTorr。

优选地，第一预处理的时间为5-15秒，更优选地，第一预处理的时间为5-9秒。

优选地，当惰性气体为氦气时，所述溴化氢和氦气的分压比为3∶1至5∶1；当惰性气体为氩气时，所述溴化氢和氩气的分压比为5∶1至10∶1。

优选地，当惰性气体为氦气时，所述甲烷和氦气的分压比为2∶1至3∶1；当惰性气体为氩气时，所述甲烷和氩气的分压比为1∶1至2∶1。