[發明專利]半導體器件精細圖案的制作方法

有效

• 申請號: 201010245580.2
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN102347217A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 何其旸;張翼英
• 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;H01L21/311
• 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

目前，對于襯底上由相間排列的線(line)和間隔(space)形成的精細圖案，一般采用自對準雙圖案(SADP，Self-Aligned?Double?Patterning)技術。

現有采用SADP技術形成精細圖案的方法包括以下步驟，下面結合圖1a至圖1e進行說明。

步驟11、請參閱圖1a，在半導體襯底100上沉積刻蝕目標層101。

步驟12、請參閱圖1b，在刻蝕目標層101的表面依次沉積犧牲層102、涂布光阻膠層(圖中未示)，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，圖案化的光阻膠層寬度用于定義精細圖案的間隔；以圖案化的光阻膠層為掩膜，刻蝕所述犧牲層102形成圖案化的犧牲層102。其中，犧牲層一般為氧化層。

步驟13、請參閱圖1c，在圖案化的犧牲層102表面以及顯露出的刻蝕目標層101表面沉積側壁層103，并各向異性刻蝕所述側壁層103，使得經過刻蝕的側壁層103位于圖案化的犧牲層102兩側，其寬度為精細圖案的線寬。其中，側壁層一般為氮化層。參照圖1c可知，相鄰側壁層103之間的空隙寬度同樣定義了精細圖案的間隔。

步驟14、請參閱圖1d，濕法去除圖案化的犧牲層102。由于犧牲層一般為氧化層，側壁層一般為氮化層，所以采用氫氟酸去除圖案化的犧牲層102，可以確保去除犧牲層102的同時側壁層不被去除。

步驟15、請參閱圖1e，以刻蝕后的側壁層103為掩膜，對刻蝕目標層進行刻蝕，形成精細圖案。從上述描述可以看出，刻蝕后的相鄰側壁層103之間的空隙寬度定義了精細圖案的間隔，刻蝕后的側壁層103的寬度定義了精細圖案的線寬。

基于上述說明，現有的SADP技術是比較復雜的，實現起來生產效率較低。而且，側壁層103經過異向刻蝕之后，需要保持垂直且規則的形狀，來定義精細圖案的線寬，這一點對于異向刻蝕工藝來說，難以很好地實現。進一步地，側壁層103沉積在圖案化的犧牲層102表面以及顯露出的刻蝕目標層101表面，對于更小尺寸的精細圖案，顯露出的刻蝕目標層101表面寬度很窄，側壁層103在該位置上沉積的厚度均勻性就會很差，因而很難刻蝕得到理想形狀的側壁層。所以最終以刻蝕后的側壁層為掩膜，對刻蝕目標層101進行刻蝕時，很難得到理想尺寸的精細圖案。

發明內容

有鑒于此，本發明解決的技術問題是：在確保精細圖案準確度的情況下，簡化SADP技術。

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、有機層和第一硬掩膜層；

在第一硬掩膜層的表面涂布光阻膠層，并圖案化所述光阻膠層，圖案化的光阻膠層之間的空隙定義精細圖案的間隔；

以圖案化的光阻膠層為掩膜，依次刻蝕第一硬掩膜層和有機層；

對有機層兩側壁進行離子注入，形成硬化側壁，所述硬化側壁的寬度定義精細圖案的線寬，相鄰硬化側壁之間的寬度定義精細圖案的間隔；

去除第一硬掩膜層后，顯露出硬化側壁和未被離子注入的有機層，灰化去除未被離子注入的有機層；

以硬化側壁為掩膜，對刻蝕目標層進行刻蝕，形成精細圖案。

在刻蝕目標層和有機層之間，該方法進一步包括：沉積第二硬掩膜層的步驟；

所述去除第一硬掩膜層的同時，去除顯露出的第二硬掩膜層；

所述灰化去除未被離子注入的有機層之后，顯露出第二硬掩膜層，對刻蝕目標層進行刻蝕之前，刻蝕顯露出的第二硬掩膜層。

在第一硬掩膜層和光阻膠層之間，該方法進一步包括：涂布抗反射層的步驟；所述抗反射層在刻蝕時開口縮小，所述縮小的抗反射層開口寬度小于圖案化的光阻膠層的空隙寬度，其用于定義精細圖案的間隔。

所述刻蝕抗反射層的氣體包括四氟化碳CF₄和三氟甲烷CHE₃。

所述有機層為光阻膠或者抗反射層；所述離子注入種類為氬Ar離子或磷P離子。

所述有機層為光阻膠，形成硬化側壁的離子注入角度為7～15度，注入能量為50±10千電子伏；

當離子注入種類為Ar離子時，形成硬化側壁的寬度為50～60納米；

當離子注入種類為P離子時，形成硬化側壁的寬度為60～80納米。