专利名称：使用t型图案来形成较小接触孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成接触孔的方法，特别涉及一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法。
背景技术：
在半导体的工艺技术朝深亚微米(deep submicron)前进的趋势下，现今的光刻系统光学设计的分辨率已达到了系统的极限，因此目前普遍的趋势都趋向于使用特别设计处理的掩膜版如光学接近修正(optical proximity correction，OPC)和相移掩膜版(phase shift mask，PSM)来提升分辨率。
当图案的限宽小于曝光光源的波长时，例如在微细的长方形图案中，图案的四个角落将会因为光线的衍射而产生圆角现象，因而需使用光学接近修正的技术如加入辅助图案或改变图案线条。而相移式掩膜版是在掩膜版上部分区域加上一层相移层(phase shift layer)，虽然光学接近修正和相移掩膜版可以用来制作深亚微米以下的线路，但是其掩膜版的制作和检测，及线路设计的复杂度却大幅度增加了工艺上的成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，它能够有效降低在进入深亚微米工艺下，形成一个具有较小尺寸的接触孔的成本。
本发明的另一个目的，在于提供一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，它无须使用高成本的相位移掩膜版就可以形成同样适用于深亚微米工艺下的接触窗尺寸。
本发明的再一个目的，在于提供一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，它无须研发新的材料，无须导入新的复杂度高的工艺中测台，即可形成具有较小尺寸的接触孔。
为了达到上述目的，本发明提供一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，其步骤有先提供一个半导体衬底；然后在半导体衬底上依序形成一个氧化层，一个硬掩膜层以及一个化学增强型光刻胶层；利用一掩膜版对化学增强型光刻胶层进行曝光；随后通入一种含氨的气体，使氨离子捕捉化学增强型光刻胶层顶端的氢离子，然后再对化学增强型光刻胶层进行烘烤、显影，以形成一个T型图案化光刻胶层；最后，以T型图案化光刻胶层为掩膜对硬掩膜层进行刻蚀，然后移除T型图案化光刻胶层，再以硬掩膜层为掩膜，对氧化层进行刻蚀，然后移除硬掩膜层，以获得一个具较小尺寸的接触孔。
采用本方法后，能够在无须开发新的材料，无须导入新的工艺中测台的前提下，达到深亚微米尺寸下所需的接触孔尺寸，更大幅度地降低了深亚微米工艺在掩膜版设计上的巨额成本花费，从而有效地提高了产品的市场竞争力。
图1至图6为本发明各步骤的构造剖视图。
图7为本发明在氧化层上加入一个底硬掩膜层后的构造剖视图。
标号说明10半导体衬底12氧化层14硬掩膜层16化学增强型光刻胶层18掩膜20 T型图案化光刻胶层22刻蚀窗24接触窗26接触孔28底硬掩膜层具体实施方式
本发明涉及一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，请参阅图1至图6，这是本发明的一个较佳的实施例的各步骤构造剖视图。
首先请参阅图1，在一个半导体衬底10上依序形成一个氧化层12，一个硬掩膜层14，以及一个化学增强型光刻胶层(chemical amplified rcsist，CAR)16，其中硬掩膜层14的材料可以为氮氧化硅(SiON)或氮化硅等其它材料，它是由低压化学气相沉积法沉积而得的。然后，如图2所示，以一具有较大接触孔图案的掩膜版18为掩膜，对化学增强型光刻胶层16进行曝光，此时因为化学增强型光刻胶层16是将碱性可溶的聚羟苯乙烯(polyhydroxy styrene)上的氢氧基用保护基(protection site)遮蔽后，再配合光酸产生剂(photo acid generator，PGA)，而成为碱性显像液不溶的树脂，所以对化学增强型光刻胶层16进行曝光步骤时，将使化学增强型光刻胶层16上光酸产生剂将保护基分解(产生分解反应的光刻胶层部分在第二图中系以斜线表示)，而暴露出氢氧基(在图中未显示)。然后对半导体衬底10表面通入一种含有氨的气氛，使氨离子(NH3)捕捉化学增强型光刻胶层顶端的氢离子(H+)，如此将导致化学增强型光刻胶层16顶端的氢离子呈现缺少的状态，而导致无法参与显影反应。紧接着，以大约100℃对化学增强型光刻胶层16进行烘烤以催化光刻胶的断键，用以形成曝光时形成的潜在影像，最后再进行显影，以形成如图3所示的T型图案化光刻胶层20。
接着，以T型图案化光刻胶层20为掩膜，以高密度等离子体刻蚀系统对硬掩膜层16进行刻蚀，此时因为T型图案化光刻胶层20为一具有较大顶端面积的T型形状，将使得在硬掩膜层14刻蚀时，能够穿过刻蚀窗22的等离子体刻蚀束变小，因而在硬掩膜层14上转移形成一个较原本掩膜版18(参阅第二图)上的接触窗尺寸小的接触窗24图案，然后，移除T型图案化光刻胶层20，如图4所示。
请参阅图5，最后以硬掩膜层14为掩膜，对氧化层12进行刻蚀，然后如图6所示，移除硬掩膜层14，即在氧化层12上形成一个具有较小尺寸的接触孔26。
更进一步，为避免在移除硬掩膜层14时，因无法正确判断硬掩膜层是否完全移除干净而可能产生过度的刻蚀，从而对氧化层12造成损伤，可以如图7所示，在沉积硬掩膜层14前，先在氧化层12上沉积一层刻蚀速率较硬掩膜层快的底硬掩膜层28，其中底硬掩膜层28的材料可以为氮氧化硅(SiON)或氮化硅等其它材料，并且是以低压化学气相沉积法沉积而得的。而本发明的工艺移除硬掩膜层14的步骤将转变为在移除硬掩膜层14时同时移除底硬掩膜层28，但因为底硬掩膜层28受到刻蚀移除的速率快于硬掩膜层14，因此有效地避免了氧化层12在硬掩膜层14移除时可能受到的损伤。
本发明使用T型图案来形成较小接触孔的方法，不但能够形成具有较小尺寸的接触窗，而可以适用于元件的集成度大幅增加的深亚微米工艺，更能够有效地降低了已知的为形成具有较小尺寸所需花费的掩膜成本，大幅度地提高了产品的市场竞争力。
以上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，其包括下列步骤提供一个半导体衬底；在该半导体衬底上依序形成一个氧化层，一个硬掩膜层，以及一个化学增强型光刻胶层；以一个掩膜版为掩膜，对该化学增强型光刻胶层进行曝光；对该半导体衬底表面通入一种含氨的气体，使氨离子捕捉该化学增强型光刻胶层顶端的氢离子，然后对该化学增强型光刻胶层进行烘烤、显影，以形成一个T型图案化光刻胶层；以该T型图案化光刻胶层为掩膜，对该硬掩膜层进行刻蚀，然后，移除该T型图案化光刻层；以及以该硬掩膜层为掩膜，对该氧化层进行一次刻蚀工艺，然后移除该硬掩膜层，以形成一个较小的接触孔。
2.根据权利要求1所述的使用T型图案来形成较小接触孔的方法，其特征在于在形成该硬掩膜层前先形成一个刻蚀速率较该硬掩膜层快的底硬掩膜层。
3.根据权利要求1所述的使用T型图案来形成较小接触孔的方法，其特征在于该硬掩膜层的材料选自氮氧化硅、氮化硅其中之一。
4.根据权利要求2所述的使用T型图案来形成较小接触孔的方法，其特征在于该底硬掩膜层的材料选自氮氧化硅、氮化硅其中之一。
全文摘要
本发明提供一种使用T型图案来形成较小接触孔的方法，在一个半导体衬底上形成一个氧化层、一个硬掩膜层，及一个化学增强型光刻胶层，利用一种含氨的气氛使化学增强型光刻胶顶端的氢离子被氨离子捕捉，从而使得化学增强型光刻胶层在图案化后，呈现T型图案，进而使得在对氧化层进行接触孔刻蚀时，能得到一个尺寸较已知工艺小的接触孔。
文档编号H01L21/027GK1744282SQ200410054230
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者傅国贵, 周孟兴 申请人:上海宏力半导体制造有限公司