发明名称 修整光阻层之制程
摘要 一种修整光阻层之制程,以进行闸极的制作。双堆叠层系由光阻顶层以及有机底层所组成。首先用193nm或157 nm波长照射,将此双堆叠层曝光,以在光阻顶层形成具有宽度为w1之图案。然后用H2/N2及SO2电浆进行非等向性蚀刻,使图案转移至有机底层。而后使用HBr/O2/Cl2电浆蚀刻,修整双堆叠层的图案使其宽度至少减少10nm,以制成宽度w2的图案。接着执行第三次蚀刻制程,藉由 HBr/O2/Cl2电浆蚀刻转移图案至下面的闸极层。由于氧电浆灰化制程不会损坏到闸极,因而使用来剥除有机底层。最后闸极外形可藉由良好的控制达成优于先前技术的宽度差(w1-w2)。
申请公布号 TWI236051 申请公布日期 2005.07.11
申请号 TW093124469 申请日期 2004.08.13
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 陶宏远;黄怡君;彭宝庆;詹博文
分类号 H01L21/027 主分类号 H01L21/027
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号12楼
主权项 1.一种在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,该方法至少包含:(a)提供一底材;(b)形成一双堆叠层,其包含一光阻顶层及一有机底层于该底材上,该有机底层的厚度大于该光阻顶层;(c)形成一图案,其在该光阻顶层中具有第一宽度;(d)用第一电浆蚀刻步骤转移该图案到该有机底层以产生具有第一宽度和复数个侧壁的图案;以及(e)用第二电浆蚀刻步骤来修整该图案,以在双堆叠层中产生具有第二宽度和复数个侧壁的图案,而该第二宽度小于第一宽度。2.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中该光阻顶层为含矽的正光阻,用193 nm、157 nm或EUV照射来曝光以及在液态溶液中显影,使该光阻层被图案化。3.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中该有机底层之厚度约为1000~10000,以及在进行光阻涂布及图案化步骤时,不与该光阻顶层相互反应。4.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中于该光阻顶层中的该第一宽度少于100 nm。5.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中第一电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之H2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之N2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之SO2的化学蚀刻剂;约为0~100℃的腔体温度;约为100~1000 W的RF功率;以及约为3~500mTorr的腔体压力。6.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中该第二电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之Cl2的化学蚀刻剂;流速约为1~50 sccm之O2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之HBr的化学蚀刻剂;约为0℃~100℃之腔体温度;约为100~1000 W之RF功率;以及时间在5~200秒内维持约为3~500 mTorr之腔体压力。7.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中第一与第二电浆蚀刻步骤于相同的制程腔体中执行。8.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中第二宽度会大于10 nm,但小于第一宽度。9.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其更至少包含第三电浆蚀刻制程使用与第二电浆蚀刻制程相同的腔体,来转移该图案到该底材。10.如申请专利范围第1项所述之在底材上之光阻层内所形成的图案中修整外形的方法,其中于该有机底层中所形成之图案的该些侧壁有垂直外形或后退的外观。11.一种在MOSFET中形成闸极的方法,该方法至少包含:(a)提供一底材,其内部具有隔离区域,该些隔离区域间之上具有闸极堆叠层,该闸极堆叠层包含一闸极介电层以及置于其上之一闸极层中;(b)形成一双堆叠层于该闸极层上,该双堆叠层包含一光阻顶层及一有机底层,该有机底层的厚度大于该光阻顶层;(c)形成具有第一宽度的一图案在该光阻顶层中;(d)用第一电浆蚀刻步骤将该图案转移到该有机底层,以产生具有第一宽度和复数个侧壁的图案;(e)用第二电浆蚀刻步骤来修整在该光阻顶层和该有机底层中的该图案,以在该双堆叠层中产生具有第二宽度和复数个侧壁的图案,该第二宽度小于第一宽度;以及(f)用第三电浆蚀刻步骤来转移具有该第二宽度之该图案到该闸极层,以形成闸极。12.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该闸极层为多晶矽,且具有一厚度约为500~5000。13.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该光阻顶层为含矽的正光阻,使用193 nm、157 nm、或EUV照射来曝光以及在液态溶液中显影,使该光阻层被图案化。14.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该有机底层具有一厚度约为1000~10000,以及在进行光阻涂布及图案化步骤时,不与该光阻顶层相互反应。15.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该光阻顶层中的该第一宽度少于100nm。16.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中第一电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之H2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之N2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之SO2的化学蚀刻剂;约为0~100之腔体温度中约为100~1000 W之RF功率;以及约为3~500 mTorr的腔体压力。17.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中第二电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之Cl2的化学蚀刻剂;流速约为1~50 sccm之O2的化学蚀刻剂:流速约为10~500 sccm之HBr的化学蚀刻剂;约为0℃~100℃之腔体温度;约为100~1000W之RF电力;以及时间在5200秒维持约为3~500 mTorr之腔体压力。18.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中第二竟度约大于10 nm,但小于第一宽度。19.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中于该有机底层中所形成的该些侧壁并具有垂直外形或后退的外观。20.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中第三电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之Cl2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之HBr的化学蚀刻剂;流速约为1~10 sccm之O2的化学蚀刻剂;约为0~100℃之腔体温度;约为100~1000 W之RF电力;以及约为3~500 mTorr之腔体压力。21.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中上述之第三电浆蚀刻制程使用与上述之第二电浆蚀刻制程相同的腔体,并移除该光阻顶层。22.如申请专利范围第11项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其在使用氧电浆灰化制程来进行上述之第三电浆蚀刻制程之后,更包含移除该有机底层。23.一种在MOSFET中形成闸极的方法,该方法至少包含:(a)提供一底材,其内部具有隔离区域,该些隔离区域间之上具有闸极堆叠层,该闸极堆叠层包含一闸极介电层以及位于其上之一闸极层;(b)形成一双堆叠层于该闸极层上,该双堆叠层包含一光阻顶层及一有机底层,该有机底层的厚度大于该光阻顶层;(c)曝光以图案化该光阻顶层中之表面区域;(d)选择性矽烷化部份的该光阻顶层,以形成具有第一宽度的矽烷化区域;(e)用上述之第一电浆蚀刻步骤来除去在表面区域中未被矽烷化区域以及其下的光阻顶层,以在该光阻顶层中形成具有第一宽度的图案;(f)用第二电浆蚀刻步骤来转移该图案至该有机底层,该图案具有第一宽度和复数个侧壁。(g)用第三电浆蚀刻步骤来修整在该光阻顶层和该有机底层中的该图案,以形成双堆叠层的具有第二宽度和复数个侧壁之图案,该第二宽度小于该第一宽度;(h)用第四电浆蚀刻步骤来转移具有该第二宽度之该图案到该闸极层,以形成具有该第二宽度之一闸极。24.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该闸极层为多晶矽,且具有一厚度约为500~5000。25.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中用193 nm、157 nm或EUV(13 nm)波长照射,以改变该顶层光阻曝光区域之化学结构。26.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该有机底层的厚度约为1000~10000,及在进行光阻涂布及图案化步骤时,不与该光阻顶层相互反应。27.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中上述之第一电浆蚀刻步骤包含一含氧电浆。28.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中上述之第二电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之H2的化学蚀刻剂;流速10~500约为10~500 sccm之N2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之SO2的化学蚀刻剂;约为0℃~1000℃之腔体温度;约为100~1000 W之RF功率;以及约为3~500 mTorr之腔体压力。29.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中上述之第三电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之Cl2的化学蚀刻剂;流速约为10~50 sccm之O2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之HBr的化学蚀刻剂;约为0~100之腔体温度;约为100~1000 W之RF功率;以及时间约在5~200秒维持约为3~500mTorr之腔体压力。30.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该第二宽度约大于10 nm,但小于该第一宽度。31.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中上述之第四电浆蚀刻制程使用与上述之第三电浆蚀刻制程相同的腔体,并移除该光阻顶层。32.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中第四电浆蚀刻步骤包含下面的条件:流速约为10~500 sccm之Cl2的化学蚀刻剂;流速约为10~500 sccm之HBr的化学蚀刻剂;流速约为1~10 sccm之O2的化学蚀刻剂;约为0~100℃之腔体温度;约为100~1000 W之RF功率:以及约为3~500 mTorr之腔体压力。33.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其在使用氧电浆灰化制程来进行上述之第四电浆蚀刻制程之后,更包含移除该有机底层。34.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该光阻顶层之已曝光表面区域会被选择性地矽烷化。35.如申请专利范围第23项所述之在MOSFET中形成闸极的方法,其中该光阻顶层之已曝光表面区域之间的区域会被选择性地矽烷化。图式简单说明:第1图是传统MOSFET的剖面图。第2图系绘示依照本发明一较佳实施例进行图案化位于闸极层上之双光阻层的顶层的剖面图。第3图系绘示第2图之结构经过非等向性蚀刻转移图案至双光阻层的底部层(底层)后之结构剖面图。第4图系绘示依照本发明一较佳实施例,用电浆蚀刻制程来修整第3图结构之剖面图。第5图系绘示移除第4图结构之光阻顶层以及非等向性蚀刻闸极层后之结构剖面图。第6图系绘示依照本发明一较佳实施例将第5图结构之有机底层以氧电浆灰化移除后之结构剖面图。第7图系绘示依照本发明另一较佳实施例之双光阻层的剖面图,其中光阻顶层之部分的表面曝光区域已被矽烷化。第8图系绘示蚀刻第7图双光阻层以移除未被矽烷化之表面区域以及下面之光阻顶层和有机底层,以使其形成具有第一宽度的图案之剖面图。第9图系绘示依照本发明另一较佳实施例之双光阻层的剖面图,光阻顶层之部分的未曝光表面区域被矽烷化。第10图系绘示经过第9图的矽烷化后,形成置于曝光表面区域之间的矽烷化表面区域之剖面图。第11图系绘示依据本发明一较佳实施例,使用电浆蚀刻制程修整第8图中的图案,以形成具有第二宽度的特征之剖面图。第12图系绘示依照本发明一较佳实施例蚀刻第11图结构中之闸极层以形成闸极,以及移除双光阻层的有机底层之结构剖面图。
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