[發(fā)明專利]制作高均勻度柵極線條的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310432456.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN103474339A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛智彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/027
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種制作高均勻度柵極線條的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小，對(duì)光刻工藝的挑戰(zhàn)越來越大。傳統(tǒng)的光刻工藝通常采用以高分子材料為主體的有機(jī)抗反射薄膜（bottom?anti-reflective?coating,BARC）來提高光刻工藝的能力。圖1A是襯底硅片1、有機(jī)抗反射薄膜2、和光刻膠3的結(jié)構(gòu)圖示。有機(jī)抗反射薄膜還可以擴(kuò)大刻蝕工藝的可調(diào)適范圍，提高刻蝕后圖形結(jié)構(gòu)的均勻度。

在進(jìn)入45納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后，以傳統(tǒng)高分子材料為主體的有機(jī)抗反射薄膜越來越難以滿足光刻工藝和刻蝕后圖形結(jié)構(gòu)均勻度的要求。新的替代材料包括旋涂碳和利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（plasma?enhanced?chemical?vapor?deposition,PECVD）方法制作的無定形碳薄膜。與無定形碳工藝相比，旋涂碳不需要額外的機(jī)臺(tái)，具有低成本、成膜速度快、平滑凹凸襯底能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通常采用旋涂碳薄膜21和旋涂含硅硬掩模薄膜22搭配替代傳統(tǒng)的有機(jī)抗反射薄膜2(圖1B)。旋涂碳薄膜21和旋涂含硅硬掩模薄膜22的搭配具有較低反射率和改善刻蝕后線條邊緣粗糙度（line-edge?roughness,LER）的優(yōu)點(diǎn)，很好地滿足光刻工藝和刻蝕后圖形結(jié)構(gòu)均勻度的要求。

柵極線寬是半導(dǎo)體器件的主要參數(shù)之一。減小線寬可以提高集成度以及減小器件尺寸。制作小線寬柵極的光刻工藝會(huì)產(chǎn)生線端收縮（line-end?shortening）。圖2A圖示了柵極線條圖形的線端收縮A。柵極線寬越小，線端收縮越A嚴(yán)重。傳統(tǒng)的方法是在光掩模上進(jìn)行光學(xué)臨近效應(yīng)修正（optical?proximity?correction,OPC）來矯正線端收縮（圖2B）。當(dāng)線端收縮太嚴(yán)重，所需光學(xué)臨近效應(yīng)修正的修正量太大，以至于在光掩模上相鄰兩個(gè)線端圖形形成重疊，導(dǎo)致光學(xué)臨近效應(yīng)修正方法失效。在這種情況下，就不得不增加一步線端切割工藝（line-end?cut）。柵極線端切割工藝是在形成重疊線端的柵極線條之后，通過利用切割掩模版B增加的線端切割光刻和線端切割刻蝕工藝來切斷重疊的相鄰兩個(gè)線端（圖2C）。

在器件尺寸微縮進(jìn)入到32納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)后，單次光刻曝光無法滿足制作密集線陣列圖形所需的分辨率。雙重圖形(double?patterning)成形技術(shù)作為解決這個(gè)技術(shù)難題的主要方法被大量研究并被廣泛應(yīng)用于制作32納米以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的密集線陣列圖形。圖3A–圖3E圖示了雙重圖形成形技術(shù)制作密集線陣列圖形的過程。在需要制作密集線陣列圖形的襯底硅片1上，沉積襯底膜9和硬掩膜10，然后涂布第一光刻膠3(圖3A)，曝光、顯影、刻蝕后，在硬掩膜10中形成第一光刻圖形11(圖3B)，其線條和溝槽的特征尺寸比例為1:3。在此硅片上涂布第二光刻膠(5)(圖3C)，曝光和顯影后在第二光刻膠5膜中形成第二光刻圖形12(圖3D)，其線條和溝槽的特征尺寸比例也是1:3，但其位置與第一光刻圖形11交錯(cuò)。繼續(xù)刻蝕在襯底硅片上形成與第一光刻圖形11交錯(cuò)的第二光刻圖形12(圖3E)。第一光刻圖形11與第二光刻圖形12的組合組成了目標(biāo)線條和溝槽特征尺寸比例為1:1的密集線陣列圖形。

雙重圖形成形技術(shù)需要兩次光刻和刻蝕，即光刻—刻蝕—光刻—刻蝕。其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的單次曝光成形技術(shù)。降低雙重圖形成形技術(shù)的成本成為新技術(shù)開發(fā)的方向之一。在第一光刻圖形(11)顯影之后，在同一顯影機(jī)臺(tái)內(nèi)，在第一光刻膠(3)上涂布凝固材料固化第一光刻膠(3)中第一光刻圖形(11)的方法。采用此方法后的雙重圖形成形工藝過程為光刻(顯影固化)—光刻—刻蝕。省略了原工藝中的第一刻蝕步驟，從而有效地降低了雙重圖形成形技術(shù)的成本。這種方法也稱作雙重曝光技術(shù)(double?exposure)。

極小線寬柵極的制作過程包括柵極線條光刻—柵極線條刻蝕—柵極線端切割光刻—柵極線端切割刻蝕等步驟。

但是上述方案的過程比較復(fù)雜，產(chǎn)能低成本高，并且均勻性有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠簡化極小線寬柵極線條的制作工藝，提高產(chǎn)能和減少制作成本，提高光刻工藝能力并且可以滿足刻蝕后圖形結(jié)構(gòu)均勻度的要求的方法。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制作高均勻度柵極線條的方法，其包括：

第一步驟：在襯底硅片上依次直接沉積多晶硅薄膜，然后依次直接涂布旋涂碳薄膜以及第一光刻膠；

第二步驟：執(zhí)行曝光和顯影以便在第一光刻膠膜中形成第一柵極線條的結(jié)構(gòu)；