[發(fā)明專(zhuān)利]微細(xì)結(jié)構(gòu)的光刻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110006476.2
• 申請(qǐng)日: 2011-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102591139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅麗;閆江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/00
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/00;G03F1/20;G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，特別是涉及一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的混合光刻方法。

背景技術(shù)

極大規(guī)模集成電路發(fā)展多年，電路尺寸的不斷縮小，對(duì)工藝技術(shù)，尤其是光刻技術(shù)的挑戰(zhàn)也越來(lái)越大。基于效率的考量，目前大規(guī)模生產(chǎn)所采用的光刻技術(shù)主要是基于不同光源范圍的紫外i線(I-LINE，水銀弧光燈作為光源，發(fā)出射線為波長(zhǎng)為365nm的i線，處于紫外波段)和深紫外(DUV，通常采用準(zhǔn)分子激光器為光源，例如248nm波長(zhǎng)的KrF準(zhǔn)分子激光，193nm的ArF準(zhǔn)分子激光)的光刻技術(shù)，最近幾年開(kāi)發(fā)的浸沒(méi)式193光刻技術(shù)更是將光學(xué)光刻技術(shù)推向了一新的水平。

但是由于光學(xué)技術(shù)的局限，這類(lèi)光刻技術(shù)在22nm及以上的典型電路尺寸器件的實(shí)現(xiàn)上有很大的優(yōu)越性，而對(duì)于22nm以下的技術(shù)代，由于光源波長(zhǎng)已大于所需精細(xì)器件結(jié)構(gòu)的特征尺寸，在曝光期間會(huì)發(fā)生衍射使得分辨率下降、線條結(jié)構(gòu)變形，因此現(xiàn)有的光學(xué)光刻技術(shù)很難滿足微細(xì)圖形的制作要求。

X射線光刻也是被考慮的精細(xì)光刻技術(shù)之一，其所用射線波長(zhǎng)通常為2～40埃，因此衍射對(duì)于分辨率的影響只有當(dāng)線寬小于20埃時(shí)才明顯，也即X射線光刻適用于22nm以下的精細(xì)結(jié)構(gòu)光刻。但是同步加速器的小型化、提高X射線光刻膠靈敏度等問(wèn)題制約了X射線光刻技術(shù)的發(fā)展。

經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展的電子束(E-BEAM)光刻技術(shù)在制作超細(xì)圖形方面的優(yōu)越性，使電子束光刻技術(shù)成為未來(lái)新光刻技術(shù)的最佳候選者之一。適用于大規(guī)模制造精細(xì)結(jié)構(gòu)的電子束光刻技術(shù)通常是高斯掃描系統(tǒng)，分辨率可達(dá)到幾納米，但是由于需要對(duì)精細(xì)線條結(jié)構(gòu)(例如22nm以下寬度的柵結(jié)構(gòu))以及非精細(xì)的結(jié)構(gòu)(例如面積較大的接觸區(qū)、源漏區(qū)或布局走線區(qū))都進(jìn)行掃描，其主要問(wèn)題是效率低；目前正在開(kāi)發(fā)的多束電子束曝光又存在數(shù)據(jù)量巨大的問(wèn)題，短期內(nèi)難以用于大規(guī)模制造。

有鑒于此，需要一種高效的光刻技術(shù)，避免在光刻期間將時(shí)間耗費(fèi)在非精細(xì)結(jié)構(gòu)上，以便大幅提高光刻效率、節(jié)省時(shí)間從而降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高光刻效率。

為此，本發(fā)明提供了一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光刻方法，包括：

在襯底上形成結(jié)構(gòu)材料層和第一硬掩模材料層；

進(jìn)行第一光刻，形成第一硬掩模圖形；

在第一硬掩模圖形上形成第二硬掩模材料層；

進(jìn)行第二光刻，形成第二硬掩模圖形。

其中，第一硬掩模材料層與第二硬掩模材料層材質(zhì)不同，選自氮化硅和二氧化硅兩者之一。第一硬掩模圖形和第二硬掩模圖形寬度不同。第一光刻和第二光刻的光源不同，選自i線水銀弧光燈和電子束曝光系統(tǒng)兩者之一。第二硬掩模材料層厚度大于第一硬掩模材料層厚度。

依照本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)的光刻方法，將傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)和電子束光刻技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，利用電子束曝光來(lái)實(shí)現(xiàn)微細(xì)圖形的制作，利用光學(xué)光刻來(lái)完成其他圖形，這樣可以既有效解決微細(xì)圖形的制作問(wèn)題，又不損失效率。此發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，低成本，高光刻效率。

本發(fā)明所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申請(qǐng)獨(dú)立權(quán)利要求的范圍內(nèi)得以滿足。本發(fā)明的實(shí)施例限定在獨(dú)立權(quán)利要求中，具體特征限定在其從屬權(quán)利要求中。

附圖說(shuō)明

以下參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，其中：

圖1為依照本發(fā)明的沉積柵材料層和第一掩模層的步驟剖面圖；

圖2為依照本發(fā)明的形成常規(guī)柵結(jié)構(gòu)掩模的步驟剖面圖；

圖3為依照本發(fā)明的沉積第二掩模層的步驟剖面圖；

圖4為依照本發(fā)明的平坦化第二掩模層的步驟剖面圖；

圖5為依照本發(fā)明的形成納米柵結(jié)構(gòu)掩模的步驟剖面圖；以及

圖6為依照本發(fā)明的形成最終柵結(jié)構(gòu)的步驟剖面圖。

圖形的符號(hào)說(shuō)明

1襯底

2結(jié)構(gòu)材料層21常規(guī)結(jié)構(gòu)層22納米結(jié)構(gòu)層

3第一硬掩模材料層31第一硬掩模圖形

4第二硬掩模材料層41第二硬掩模圖形

具體實(shí)施方式

以下參照附圖并結(jié)合示意性的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的特征及其技術(shù)效果。需要指出的是，類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“上”、“下”、“厚”、“薄”等等可用于修飾各種器件結(jié)構(gòu)。這些修飾除非特別說(shuō)明并非暗示所修飾器件結(jié)構(gòu)的空間、次序或?qū)蛹?jí)關(guān)系。