[發(fā)明專(zhuān)利]自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310080600.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104051255B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海洋;張城龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/308
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/308;H01L21/033
• 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)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法。

背景技術(shù)

目前，隨著大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)內(nèi)越來(lái)越希望形成高集成度的半導(dǎo)體器件。高集成度的半導(dǎo)體器件，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）等包括大量精細(xì)的圖案，這些圖案是通過(guò)光刻、刻蝕工序?qū)⒀谀ぐ鍒D案轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體層上形成的。光刻的工序一般為：將光刻膠（PR）涂覆在需圖案化的目標(biāo)層上，然后，執(zhí)行曝光工序改變部分區(qū)域的光刻膠的溶解度，之后執(zhí)行顯影工序形成暴露出目標(biāo)層的光刻膠圖案，上述工序完成了將掩膜板圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠上。以該光刻膠圖案為掩膜進(jìn)行刻蝕工序以將光刻膠圖案轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體層上。然而，曝光工序中由于衍射現(xiàn)象的存在，不可能無(wú)限制地提高關(guān)鍵尺寸，成為集成度進(jìn)一步提高的瓶頸。

為了解決上述問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法（Self-aligned Double Patterning，SaDP）。一般來(lái)說(shuō)，雙構(gòu)圖包括采用兩套掩膜板，即曝光-刻蝕-曝光-刻蝕（Litho-Etch-Litho-Etch）的雙構(gòu)圖方案，或采用一套掩膜板，以該掩膜板形成的圖案的側(cè)墻（spacer）為掩膜進(jìn)行刻蝕的基于側(cè)墻進(jìn)行雙構(gòu)圖的方案。關(guān)于后者的具體工藝，以形成柵極為例，以下結(jié)合圖1至圖6簡(jiǎn)要介紹。

首先，參照?qǐng)D1所示的結(jié)構(gòu)截面示意圖，提供半導(dǎo)體襯底10，并在半導(dǎo)體襯底10上依次形成由柵氧化層及多晶硅組成的柵極結(jié)構(gòu)層11、材質(zhì)為氮化硅的硬掩膜層12。

然后，通過(guò)掩膜板曝光、刻蝕工藝在硬掩膜層12內(nèi)形成多個(gè)溝槽13以暴露出柵極結(jié)構(gòu)層11。以?xún)蓚€(gè)溝槽13為例，形成的結(jié)構(gòu)的截面示意圖如圖2所示。假設(shè)兩溝槽13的寬度均為W1。

接著，參照?qǐng)D3所示，在溝槽13內(nèi)淀積覆蓋層14，該覆蓋層14未填滿(mǎn)所述溝槽13。

之后，參照?qǐng)D4所示，回蝕覆蓋層14形成側(cè)墻14’，并去除硬掩膜層12。

接著，以該側(cè)墻14’為掩膜，刻蝕該柵極結(jié)構(gòu)層11，形成的雙構(gòu)圖的柵極結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

可以看出，通過(guò)上述雙構(gòu)圖方法，將原本溝槽13的尺寸縮小了一半，即在原套圖案內(nèi)插入了一組新的圖案，可提高器件的密度。

然而，上述方法在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中存在一些缺陷，其中一個(gè)缺陷存在于刻蝕過(guò)程中。具體地，圖2所示的刻蝕形成的豎直側(cè)壁均為理想情況，該側(cè)壁豎直的硬掩膜層12在圖形轉(zhuǎn)移過(guò)程中較為精準(zhǔn)，但事實(shí)情況是，如圖6所示，刻蝕形成的結(jié)構(gòu)普遍存在底部大、頂部小的問(wèn)題，即側(cè)壁并不豎直。可以預(yù)見(jiàn)的是，該梯形硬掩膜層12（tapered，底部大、頂部?。?huì)造成后續(xù)柵極結(jié)構(gòu)與預(yù)定形成的柵極結(jié)構(gòu)兩者形貌、形成位置出現(xiàn)偏差，即關(guān)鍵尺寸（Critical Dimension，CD）不一致問(wèn)題。此外，刻蝕形成的結(jié)構(gòu)底部大小無(wú)法控制，因而，也會(huì)造成關(guān)鍵尺寸均勻性（Critical Dimension Uniformity，CDU）較差的問(wèn)題。

有鑒于此，實(shí)有必要提出一種新的自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法，以避免現(xiàn)有的雙構(gòu)圖方法圖案轉(zhuǎn)移不精準(zhǔn)及圖案均勻性較差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提出一種自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法，以避免現(xiàn)有的雙構(gòu)圖方法圖案轉(zhuǎn)移不精準(zhǔn)及圖案均勻性較差的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖方法，包括：

提供待刻蝕層，在所述待刻蝕層上形成具有溝槽的第一材料層，所述溝槽的開(kāi)口大，底部小，且所述溝槽的底部暴露所述待刻蝕層；

在所述溝槽內(nèi)填入第二材料層；

去除所述第一材料層，保留填入的所述第二材料層，所述第二材料層的頂部尺寸大于底部尺寸；

對(duì)所述第二材料層進(jìn)行修正，所述修正對(duì)所述第二材料層的頂部去除量大于對(duì)所述第二材料層的底部去除量；

在所述第二材料層上形成厚度一致的第三材料層；

回蝕所述第三材料層形成側(cè)墻；

去除所述第二材料層，保留其周?chē)膫?cè)墻；

以所述側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述待刻蝕層形成雙構(gòu)圖的圖案。

可選地，對(duì)所述第二材料層進(jìn)行修正步驟中，使得所述第二材料層的側(cè)壁豎直。

可選地，所述第一材料層的材質(zhì)為無(wú)定形碳，其內(nèi)的溝槽通過(guò)光刻、刻蝕法形成。

可選地，所述第二材料層為含硅抗反射層。

可選地，所述第二材料層的修正采用干法刻蝕。