在半导体制作工艺中，常会用到蚀刻氮化物层的步骤。在现有工艺中，
在蚀刻氮化物层时，在开口轮廓会产生微负载的现象。所谓微负载效应是指
氮化物层经蚀刻之后，在高密度图案区(dense area)及低密度图案区(open area)
两个不同区域所形成的开口(opening)的侧壁(sidewall)，其斜率(slope)有所不
同的现象。
请参照图1，其所绘示的是现有蚀刻氮化物层方法的剖面示意图。首先
提供一基底(substrate)100，在基底100上形成一氮化物层102。其次，在氮
化物层102上，形成一光致抗蚀剂层104。经过蚀刻之后，高密度图案区的
开口106侧壁斜率会比低密度图案区的开口108侧壁斜率小，此即微负载现
象。就尺度大小而言，在高密度图案区，光致抗蚀剂层104的宽度以a表示，
氮化物层102的宽度以b表示；在低密度图案区，光致抗蚀剂层104的宽度
以a′表示，氮化物层102的宽度以b′表示；在低密度图案区的开口108底部
宽度以d表示。其中氮化物例如氮化硅(Si3N4)。当a＝a′时，(b-b′)即是所
谓的微负载效应。此微负载效应会使得低密底图案区的开口108底部宽度d
变得比光致抗蚀剂层104所限定的开口宽度还窄。
此一微负载现象会使得后续的元件制造产生缺陷或失败。当制作工艺中
的临界尺寸(critical dimension)日益减小，例如在形成自对准接触窗(self
aligned contact)及浅沟槽隔离结构(shallow trench isolation)的步骤中，微负载
效应的影响更为严重。
图1其所绘示的是现有技术的一种蚀刻氮化物层方法的剖面示意图；
图2绘示的是在一基底上具有一氮化物层及一光致抗蚀剂层的剖面示意
图；
图3绘示的是在一基底上具有一氮化物层及一经过显影的光致抗蚀剂层
的剖面示意图；
图4绘示的是在一基底上具有一氮化物层及一经过显影的光致抗蚀剂
层，再经过等离子预处理步骤之后的剖面示意图；
图5绘示的是在一基底上具有一氮化物层及一经过显影的光致抗蚀剂
层，在等离子预处理步骤及蚀刻氮化物层之后的剖面示意图。
请参照图2，首先提供一基底200，在此一基底200上形成一氮化物层
202。此处所指的基底200包括半导体基底与其他可以作为氮化物层202的
底材，如层间介电材料(interlayer Dielectric)，金属间介电层(intermetal
dielectric)。此外，氮化物层202可以用一般的低压化学气相沉积法(LPCVD)
进行沉积，其材料如氮化硅(Si3N4)。
其次在氮化物层202上形成一光致抗蚀剂层204。再以一已限定图案对
此光致抗蚀剂层204进行曝光显影，以做为蚀刻氮化物层202时的掩模。
接着请参照图3，光致抗蚀剂层204经显影之后，呈现出事先已限定的
图案。其中已限定图案并不局限于图中所示的图案。为说明本发明的一优选
实施例，图中的已限定的图案包括了图左侧的高密度图案区和图右侧的低密
度图案区。
在现有技术中，光致抗蚀剂层204在经过显影之后，会产生残留物，然
后在等离子蚀刻反应器中，以氧气为等离子气体，进行等离子预处理步骤来
去除残留物。由于此等离子预处理步骤是各相同性(isotroic)的，所以光致抗
蚀剂层204顶部及侧壁宽度的尺寸可以做得更小。本发明是利用等离子预处
理这个专有名词来描述在本发明中对光致抗蚀剂层204所做的缩减动作，其
使用的方法及步骤与现有的等离子预处理完全不同。
本发明的等离子预处理与现有的等离子预处理其不同之处，是以氧气和
氩气的混合气体，或以氧气和氮气的混合气体做为等离子气体。而且在进行
等离子预处理时，在反应离子蚀刻反应器的电源供应器上施加一偏压(power
bias)。其中反应离子蚀刻装置优选为APPLIED MATERIALS P-5000 MXP。
将制作工艺中所用的晶片置于反应性离子蚀刻反应器底部，并在反应离
子蚀刻反应器底部施加一AC偏压电源(bias power)，则被吸引至晶片表面的
正离子的浓度会变得较高。所以在等离子预处理过程中，在晶片表面附近会
有较多正离子，因而使得光致抗蚀剂层204宽度缩减。在低密度图案区的缩
减量较低密度图案区更为显著。此外缩减量也会受到混合气体等离子中氧气
/氩气或氧气/氮气之混合比例的影响。当等离子中气体混合比例增加时，缩
减量的变化也跟着增加。当反应器中等离子气体压力及偏压电源增大时，缩
减量的变化也随之增加。
APPLIED MATERIALS P-5000 MXP反应性离子蚀刻装置配备有一主要
输入电源，在等离子预处理过程中使用偏压输入电源(power bias input)，可以
使得低密度图案区的缩减量较高密度图案区更大，因此可用此一方法改善微
负载的问题。由于光致抗蚀剂层204在低密度图案区的缩减量较大，其侧壁
的斜率变得较小，所以在进行后续制作工艺时，光致抗蚀剂层204下方的氮
化物层202的开口尺寸会有比较正确的大小。
在等离子预处理过程中，精确控制前述影响等离子预处理变化量，就可
以控制缩减量的大小，并可以改善微负载现象。
请参照图4，经过等离子预处理步骤之后，光致抗蚀剂层204在低密底
图案区的缩减量会大于高密度图案区的缩减量。因此在低密度图案区的光致
抗蚀剂层204宽度为e′，而不是先前等离子预处理所形成的宽度e。
其次，请参照图5，经过蚀刻之后，微米负载效应会发生在低密底图案
区的氮化物层202。与图1比较可知，经等离子预处理步骤及蚀刻步骤后，
低密度图案区的光致抗蚀剂层204的宽度e′与氮化物层202的宽度f会变小，
使得氮化物层202中开口208的宽度w′和先前利用已限定的图案欲形成的开
口宽度w相同或相近。所以图5中的开口宽度w′与图3中的开口宽度w相
同或相近。
使用APLIED MATERALS P-5000 MXP反应离子蚀刻装置进行等离子
预处理步骤时，影响等离子预处理各个变化量的范围如下：等离子气体压力
为50至100毫托耳(millitorr)，偏压输入电源为150至250瓦特，氧气/氩气
的混合比例为1∶8至1∶5，等离子预处理步骤的时间至少为15秒。在等离
子气体压力为50毫托耳，偏压输入电源为250瓦特，等离子气体中氧气的
气体流量为15sccm(Standard Cubic Centimeter Per Minute)，氩气的气体流量
为75sccm，等离子预处理步骤的时间为30秒，可以获得优选的效果。
关于等离子气体压力的影响，压力较低时可以使得光致抗蚀剂层缩减均
匀性较好，但等离子气体压力太低时，会对其下的氮化物层造成不良影响，
因此较理想的等离子气体压力范围是在50至100毫托耳。
在现有方法中，只使用氧气为等离子气体，进行等离子预处理。而在本
发明中，则是使用氧气和氩气为等离子气体。进行等离子预处理时，会使得
低密度图案区与高密度图案区的光致抗蚀剂层缩减量不同。
虽然本发明已结合一优选实施例揭露如上，但是其并非用以限定本发
明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与
润饰，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求来界定。