[發(fā)明專利]多重圖形化的掩膜層及其形成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210260386.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN103578931A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪中山;吳漢明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/033
• 分類號(hào): H01L21/033;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種多重圖形化的掩膜層及其形成方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，光刻膠材料用于將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到一層或多層的材料層中，例如將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到金屬層、介質(zhì)層或半導(dǎo)體襯底上。但隨著半導(dǎo)體工藝的特征尺寸的不斷縮小，利用光刻工藝在材料層中形成小特征尺寸的掩膜圖形變得越來(lái)越困難。

為了提高半導(dǎo)體器件的集成度，業(yè)界已提出了多種雙重圖形工藝，其中，自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形（Self-Aligned?Double?Patterning，SADP）工藝即為其中的一種。公開號(hào)為US2009/0146322A1的美國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形作為掩膜對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕的方法，具體包括：

請(qǐng)參考圖1，在半導(dǎo)體襯底10表面形成待刻蝕材料層20，在所述待刻蝕材料層20表面形成犧牲材料薄膜（未圖示），對(duì)所述犧牲材料薄膜進(jìn)行刻蝕，形成犧牲層30；

請(qǐng)參考圖2，在所述待刻蝕材料層20和犧牲層30表面形成硬掩膜材料層40；

請(qǐng)參考圖3，對(duì)所述硬掩膜材料層40進(jìn)行無(wú)掩膜刻蝕，直到暴露出所述待刻蝕材料層20表面和犧牲層30的頂部表面，在所述犧牲層30側(cè)壁表面形成側(cè)墻45；

請(qǐng)參考圖4，去除所述犧牲層30，以所述側(cè)墻45為掩膜，對(duì)所述待刻蝕材料層20（請(qǐng)參考圖3）進(jìn)行刻蝕，形成半導(dǎo)體圖形21。

但是利用上述自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形作為掩膜對(duì)所述待刻蝕材料層20進(jìn)行刻蝕后，所述側(cè)墻45底部形成的半導(dǎo)體圖形21兩側(cè)側(cè)壁的形貌會(huì)不同，會(huì)影響后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種多重圖形化的掩膜層及其形成方法，減小了側(cè)墻兩側(cè)側(cè)壁形貌的差異性。

為解決上述問題，本發(fā)明多重圖形化的掩膜層的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成待刻蝕材料層；在所述待刻蝕材料層表面形成第一犧牲層；刻蝕所述第一犧牲層，形成若干分立的犧牲柵極；在犧牲柵極兩側(cè)的側(cè)壁形成側(cè)墻，所述側(cè)墻遠(yuǎn)離犧牲柵極的表面呈弧形；在所述待刻蝕材料層表面形成第二犧牲層，所述第二犧牲層的表面與犧牲柵極的表面齊平；去除部分厚度的所述犧牲柵極，形成凹槽，所述凹槽暴露部分側(cè)墻，暴露的部分側(cè)墻為上部分側(cè)墻，未暴露的另一部分側(cè)墻為下部分側(cè)墻；去除凹槽暴露的上部分側(cè)墻的一部分，使得剩余的上部分側(cè)墻的側(cè)壁沿凹槽的底部向凹槽兩側(cè)傾斜；去除第二犧牲層和剩余的犧牲柵極，所述剩余的上部分側(cè)墻和下部分側(cè)墻構(gòu)成多重圖形化的掩膜層。

可選的，所述第一犧牲層的材料為多晶硅、無(wú)定形硅、SiN、SiON、SiCO、SiCOH、BN或SiGe。

可選的，所述第二犧牲層的材料為無(wú)定形碳或有機(jī)材料。

可選的，所述有機(jī)材料為抗反射涂層、光刻膠或DUO^TM。

可選的，所述側(cè)墻的材料與第一犧牲層的材料不同，所述側(cè)墻的材料為SiO₂、TiN、TaN、SiN或SiCN。

可選的，去除凹槽暴露的上部分側(cè)墻的一部分的工藝時(shí)，所述側(cè)墻對(duì)犧牲柵極的刻蝕選擇比大于2:1。

可選的，去除凹槽暴露的上部分側(cè)墻的一部分的工藝為等離子刻蝕工藝。

可選的，所述等離子刻蝕工藝采用的氣體為Cl₂、HBr、CH₃F、CH₂F₂、CHF₃、C₄F₈、CF₄中的一種或幾種。

可選的，去除凹槽暴露的上部分側(cè)墻的一部分的工藝為濺射工藝。

可選的，所述濺射工藝的濺射角度為0～40度，采用的氣體為Ar、He或H₂。

可選的，所述第一犧牲層的厚度為300～1000埃。

可選的，所述犧牲柵極的去除厚度為總厚度的1/3～3/4。

可選的，所述剩余的上部分側(cè)墻的側(cè)壁沿凹槽的底部向凹槽兩側(cè)傾斜的傾斜角度為45～88度。

可選的，所述第一犧牲層表面還形成有硬掩膜層。

可選的，硬掩膜層的材料與犧牲柵極的材料不同，所述硬掩膜層的材料為SiO₂、TiN、TaN、SiN、SiCN、SiC或BN中的一種或幾種。