專利名稱：控制接觸窗微距的蝕刻方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體制作過程，特別涉及一種控制接觸窗微距(critical dimension，CD)的蝕刻方法。
傳統上制作接觸窗時，會先在介電層上涂覆一光阻層，接著利用微影蝕刻以在介電層中形成接觸窗。然而，在蝕刻介電層期間，顯影后的光阻圖案層同時會受到蝕刻而使光阻圖案層的微距(CD)變大。因此，所形成的接觸窗微距會大于原先光阻圖案層的微距。在過去，形成于接觸窗頂部的金屬內聯機(interconnect)的線寬較大，即使接觸窗微距變大，仍會在規格內而不受影響。然而，隨著線寬的縮小，接觸窗微距變大將造成金屬線不良的電性接觸，而降低組件可靠度。
為了進一步了解本發明的背景，以下配合
圖1a到1b說明現有形成接觸窗的方法。首先，請參照圖1a，提供一基底100，例如一硅晶片，在基底100表面依序覆蓋有一介電層102，及具有一開口104a的一光阻圖案層104。
接下來，請參照圖1b，以光阻圖案層104作為罩幕來蝕刻介電層102而形成一接觸窗102a并露出基底100表面。然而，在蝕刻介電層102期間，光阻圖案層104同時會受到蝕刻而使光阻圖案層104的開口104a寬度變大，如標號104b所示。因此，所形成的接觸窗102a寬度會大體等于開口104b的寬度。即，接觸窗102a寬度大于光阻圖案層104的開口104a寬度而發生微距偏移(CD bias)，導致組件可靠度降低。
本發明的目的在于提供一種控制接觸窗微距的蝕刻方法，其利用在緩沖層中形成一漏斗型的開口，且此開口底部的寬度小于蝕刻前光阻圖案層的寬度，藉以防止發生微距偏移而提高組件可靠度。
根據上述的目的，本發明提供一種控制接觸窗微距的蝕刻方法，包括下列步驟提供一基底，在基底表面依序覆蓋有一介電層、一緩沖層及一光阻圖案層，其中光阻圖案層具有一第一開口而露出緩沖層表面；對露出的緩沖層表面實施一第一蝕刻，以在第一開口下方形成一第二開口并露出介電層表面，其中第二開口的底部寬度小于頂部寬度且小于第一開口的寬度；以及對露出的介電層表面實施一第二蝕刻以形成一接觸窗并露出基底表面，其中接觸窗的寬度大體等于第一開口的寬度。上述緩沖層系一厚度在600--1000埃的有機底層抗反射層。再者，第一蝕刻系使用氟碳氣體、氧氣的混合氣體作為蝕刻氣體，其中氟碳氣體的流量在40--60sccm且氧氣的流量在2--6sccm。
為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖2a到2d繪示出根據本發明實施例的控制接觸窗微距(CD)的蝕刻剖面示意圖。
100、200--基底；102、202--介電層；102a、202a--接觸窗；104、206--光阻圖案層；104a、104b、204a、206a、206b--開口；204--緩沖層；d、d’--寬度。
首先，請參照圖2a，提供一基底200，例如一硅晶片，此基底200表面形成有半導體組件，此處為簡化圖式，僅繪示出一平整基底。接著，利用現有沉積技術在基底200表面依序形成一介電層202及一緩沖層204，例如有機底層抗反射層(organic bottom anti-reflective coating，organic BARC)或介電抗反射層(dielectric ARC，DARC)。在本實施例中，此緩沖層204的厚度在600--1000埃的范圍。之后，在緩沖層204上涂覆一光阻層(未繪示)。接著，利用現有微影制作過程來形成一光阻圖案層206。其中，光阻圖案層206具有一開口206a并露出緩沖層204表面。
接下來，請參照圖2b，利用光阻圖案層206作為罩幕來蝕刻露出的緩沖層204表面，時間約20--40秒，以在開口206a下方形成一開口204a并露出介電層202表面。由于在蝕刻緩沖層204期間，光阻圖案層206會同時受到蝕刻而使開口206a的寬度變大，如標號206b所示。為了防止先前所述的微距偏移問題，在本實施例中，蝕刻緩沖層204時，所使用的蝕刻反應氣體包含氟碳氣體(CF4)、氧氣(O2)、及作為載氣的氬氣(Ar)。其中，氟碳氣體的流量為40--60sccm，而較佳的流量為50sccm。氧氣的流量在2--6sccm的范圍，而較佳的流量為4sccm。此外，氬氣流量在150--200sccm的范圍，而較佳的流量為180sccm。再者，蝕刻緩沖層204所使用的高頻功率(27MHz)及低頻功率(2MHz)均在200W--400W的范圍，而較佳的高頻及低頻功率為300W。之后，會形成一漏斗型開口204a。即，開口204a的底部寬度d小于頂部寬度d’且小于開口206a的寬度(在本實施例中，開口206a的寬度介于寬度d及寬度d’之間)。
然后，請參照圖2c，同樣利用光阻圖案層206作為罩幕來蝕刻露出的介電層202表面，時間約40--60秒，以形成一接觸窗202a并露出該基底200表面。在本實施例中，蝕刻介電層202時，所使用的蝕刻反應氣體包含氟碳氣體(C4F8)、氧氣(O2)、含氫的氟碳氣體(CH2F2)及氧化碳氣體(CO)。其中，氟碳氣體的流量在6--10sccm的范圍，而較佳的流量為8sccm。氧氣的流量在5--9sccm的范圍，而較佳的流量為7sccm。含氫的氟碳氣體的流量在3--7sccm的范圍，而較佳的流量為5sccm。氧化碳氣體流量在50--100sccm的范圍，而較佳的流量為50sccm。再者，蝕刻的工作壓力在80--100mTorr的范圍，而較佳的工作壓力在95mTorr。另外，所使用的高頻功率及低頻功率在1000W--2000W的范圍。最后，請參照圖2d，依序去除光阻圖案層206及抗反射層204。
根據本發明的方法，先在緩沖層204中形成一漏斗型的開口204a，且此開口204a底部的小于蝕刻前的光阻圖案層206微距(開口206a的寬度)。由于在蝕刻介電層202以形成接觸窗202a期間，具有漏斗型的開口204a的緩沖層204的蝕刻速率小于介電層202的蝕刻速率，所以接觸窗202a微距不會因光阻圖案層206的微距變大而變大，使得接觸窗202a的寬度大體等于開口206a的寬度。即，接觸窗202a并沒有發生微距偏移(CD bias)。因此，根據本發明的方法，能有效控制符合設計需求并增加組件可靠度。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以權利要求為準。
權利要求
1.一種控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，包括下列步驟提供一基底，該基底表面依序覆蓋有一介電層、一緩沖層及一光阻圖案層，該光阻圖案層具有一第一開口而露出該抗反射層表面；對露出的該緩沖層表面實施一第一蝕刻以在該第一開口下方形成一第二開口并露出該介電層表面，該第二開口的底部寬度小于頂部寬度且小于該第一開口的寬度；以及對露出的該介電層表面實施一第二蝕刻以形成一接觸窗并露出該基底表面，該接觸窗的寬度大體等于該第一開口的寬度。
2.如權利要求1所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的緩沖層為一有機底層抗反射層。
3.如權利要求2所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的緩沖層的厚度在600--1000埃的范圍。
4.如權利要求2所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的第一蝕刻為使用氟碳氣體、氧氣的混合氣體作為蝕刻氣體。
5.如權利要求4所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的氟碳氣體的流量在40--60sccm的范圍且該氧氣的流量在2--6sccm的范圍。
6.如權利要求4所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的反應氣體還包括作為載氣的氬氣且流量在150--200sccm的范圍。
7.如權利要求4所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的第一蝕刻所使用的高頻功率及低頻功率在200W--400W的范圍。
8.如權利要求4所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的第一蝕刻的時間在20--40秒的范圍。
9.如權利要求1所述的控制接觸窗微距的蝕刻方法，其特征在于，所述的第二蝕刻為使用氟碳氣體、氧氣含氫的氟碳氣體及氧化碳氣體的混合氣體作為蝕刻氣體。
全文摘要
本發明涉及一種控制接觸窗微距的蝕刻方法。首先，在基底表面依序覆蓋一介電層、一緩沖層及一光阻圖案層，其中光阻圖案層具有一第一開口而露出緩沖層表面。接著，對緩沖層表面實施一第一蝕刻，以在第一開口下方形成一第二開口并露出介電層表面，其中第二開口底部寬度小于頂部寬度且小于第一開口的寬度。最后，對介電層表面實施一第二蝕刻以形成一接觸窗并露出基底表面，其中接觸窗的寬度大體等于第一開口的寬度。上述第一蝕刻系使用氟碳氣體、氧氣的混合氣體作為蝕刻氣體，其中氟碳氣體的流量在40－60sccm且氧氣的流量在2－6sccm。
文檔編號H01L21/02GK1464343SQ0212308
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月13日 優先權日2002年6月13日
發明者朱倍宏 申請人:旺宏電子股份有限公司