[發明專利]半導體器件精細圖案的制作方法

有效

• 申請號: 201010217807.2
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN102299057A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 洪中山
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/32
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種半導體器件精細圖案的制作方法。

背景技術

隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，光刻特征尺寸逐漸接近甚至超過了光學光刻的物理極限，即利用現有光刻設備無法曝光顯影得到尺寸更小的半導體圖案，由此給半導體制造技術尤其是光刻技術提出了更加嚴峻的挑戰。因此，在用于形成襯底上線(line)和間隔(space)圖案的光刻工藝中，由于光刻技術的限制，對形成所期望的更小尺寸的精細圖案存在限制。

發明內容

有鑒于此，本發明解決的技術問題是：形成更小尺寸的精細圖案。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

本發明公開了一種半導體器件精細圖案的制作方法，所述精細圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括：

在半導體襯底上依次沉積刻蝕目標層、多/非晶硅層和氮化硅層；所述多/非晶硅層的含義為多晶硅層或者非晶硅層；

在氮化硅層的表面涂布光阻膠層，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，定義精細圖案的間隔；

以圖案化的光阻膠層為掩膜，刻蝕所述氮化硅層形成圖案化的氮化硅層；

去除光阻膠層后，以圖案化的氮化硅層為掩膜，對多/非晶硅層進行氧化形成具有第一預定寬度和第一預定深度的氧化硅層；

以所述圖案化的氮化硅層為掩膜，各向異性刻蝕具有第一預定深度的氧化硅層至顯露出多/非晶硅層；

去除所述圖案化的氮化硅層后，顯露出位于所述圖案化的氮化硅層下的氧化硅層和未被氧化的多/非晶硅層，各向異性刻蝕多/非晶硅層至顯露出刻蝕目標層；所述各向異性刻蝕多/非晶硅層的寬度為精細圖案的間隔；

以顯露出的氧化硅層為掩膜對刻蝕目標層進行刻蝕，形成精細圖案；所述顯露出的氧化硅層的寬度為精細圖案的線；其中線和間隔相間排列，2倍的線寬加上間隔等于所述第一預定寬度。

所述去除光阻膠層后，以圖案化的氮化硅層為掩膜，對多/非晶硅層進行氧化形成具有第一預定寬度和第一預定深度的氧化硅層之前，該方法進一步包括：以圖案化的氮化硅層為掩膜，刻蝕多/非晶硅層至第二預定深度和第二預定寬度的步驟；

所述第一預定寬度大于第二預定寬度，第一預定深度大于第二預定深度。

所述刻蝕多/非晶硅層為各向同性刻蝕或者各向異性刻蝕；

所述各向同性刻蝕多/非晶硅層的氣體包括四氟化碳(CF₄)、六氟化硫(SF₆)或三氟化氮(NF₃)中的一種，或者幾種的任意組合；

所述各向異性刻蝕多/非晶硅層的氣體包括CF₄、溴化氫(HBr)或氯氣(Cl₂)中的一種，或者幾種的任意組合。

所述氧化為熱氧化或者等離子輔助氧化的方法。

所述各向異性刻蝕多/非晶硅層至顯露出刻蝕目標層的刻蝕氣體包括溴化氫(HBr)或氯氣(Cl₂)中的一種，或者兩種的組合，該刻蝕氣體對多/非晶硅層進行刻蝕的同時，不會刻蝕氧化硅層。

在沉積多/非晶硅層和氮化硅層之間，該方法進一步包括對多/非晶硅層進行氨氣退火的步驟。

由上述的技術方案可見，本發明采用雙圖案技術，在不改變現有光刻基礎設施的前提下，增加了光刻的極限。本發明將圖案化的光阻膠層作為第一次掩膜圖形，然后對多晶硅或者非晶硅進行氧化，采用氧化硅作為第二次掩膜圖形，將重復的精細圖案轉移到目標層上，從而形成了尺寸更小的精細圖案。

附圖說明

圖1為本發明制作精細圖案的方法流程示意圖。

圖1a至圖1g為本發明制作精細圖案的具體剖面示意圖。

圖2a至圖2h為本發明優選實施例制作精細圖案的具體剖面示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。

本發明的核心思想是，采用雙圖案技術在不改變現有光刻基礎設施的前提下，增加了光刻的極限。所謂雙圖案技術，主要是利用兩次形成的掩膜圖形，進行刻蝕，將掩膜圖形轉移到目標層上。對于具有line和space的精細圖案，通過本發明的方法，形成間距(pitch)＝line+space的重復精細圖案。

本發明制作精細圖案的方法流程示意圖如圖1所示，其包括以下步驟，下面結合圖1a至圖1g進行說明。

步驟11、請參閱圖1a，在半導體襯底100上依次沉積刻蝕目標層101、多晶硅層102和氮化硅層103。