[發明專利]一種小尺寸圖形的制作方法

有效

• 申請號: 201410161247.1
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103928313B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 崇二敏;黃君
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/3065
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種小尺寸圖形的制作方法。

背景技術

隨著工藝尺寸不斷縮小，特別是20nm及其以下，由于柵極寬度進一步減小，對光刻機的能力以及光刻工藝的要求越來越高。依據摩爾定律，為了進一步降低器件關鍵尺寸，提高其集成度，業界出現各種用于制作小尺寸圖形的方法。

通常情況下，請參閱圖1，圖1為傳統的小尺寸圖形的制作方法的流程示意圖，其包括以下步驟：

步驟L01：依次在晶圓表面沉積硬介質層、多晶硅層、底部抗反射層和光刻膠；

步驟L02：采用光刻和等離子體刻蝕工藝，依次刻蝕光刻膠、底部抗反射層和多晶硅層，在多晶硅層中形成大尺寸圖形；

步驟L03：在多晶硅層表面和硬介質層表面沉積一層氮化硅層；

步驟L04：采用等離子體刻蝕工藝，刻蝕掉多晶硅層頂部和底部的氮化硅層，形成氮化硅側墻；

步驟L05：去除多晶硅層，從而形成小尺寸圖形。

上述為當前最流行的自對準雙層圖形（SADP）工藝。根據最初100納米間距（pitch），經過一次SADP可在50納米pitch里面形成25納米線寬圖形。

然而，在實際刻蝕工藝中，20nm及其以下技術中出現光刻能力不足以及工藝窗口較小的問題，因此，急需研究一種提高光刻工藝窗口、降低關鍵尺寸的方法，從而大幅度提高器件的集成度。

發明內容

為了克服上述問題，本發明旨在提供一種小尺寸圖形的制作方法，從而實現10nm以下的線寬尺寸。

本發明提供一種小尺寸圖形的制作方法，其包括：

步驟S01：依次在晶圓表面沉積硬介質層、多晶硅層、底部抗反射層和光刻膠；

步驟S02：采用光刻和等離子體刻蝕工藝，依次刻蝕所述光刻膠、所述底部抗反射層和所述多晶硅層，在所述多晶硅層中形成大尺寸圖形；

步驟S03：在所述多晶硅層表面和所述硬介質層表面沉積一層氮化硅層；

步驟S04：采用等離子體刻蝕工藝，刻蝕掉所述多晶硅層頂部和底部的所述氮化硅層，形成氮化硅側墻；

步驟S05：去除所述多晶硅層，從而形成第一小尺寸圖形；

步驟S06：在所述晶圓表面沉積一層氧化硅層；

步驟S07：采用等離子體刻蝕工藝，刻蝕去除掉所述氮化硅側墻頂部和底部的所述氧化硅層，在所述氮化硅側墻的側壁形成氧化硅側墻；

步驟S08：采用濕法刻蝕工藝，去除所述氮化硅側墻，從而形成第二小尺寸圖形。

優選地，所述步驟S06中，采用原子層沉積方法沉積所述氧化硅層。

優選地，所述氧化硅層的厚度小于10nm。

優選地，所述步驟S07中，所采用的反應壓強為10-150mTorr，所采用的反應溫度為30-80℃，所采用的刻蝕時間為10-30秒，所采用的上電極射頻功率為100-400瓦特。

優選地，所采用的刻蝕氣體為含氟氣體和氧氣的混合氣體。

優選地，所述刻蝕氣體包含CF₄和/或C₄F₈、以及O₂。

優選地，所述含氟氣體中，所述C₄F₈的流量為30-100sccm，所述CF₄的流量為20-40sccm，所述O₂的流量為10-15sccm。

優選地，所述步驟S08中，所采用的濕法刻蝕藥液為熱磷酸溶液。

優選地，所述步驟S08中，所述熱磷酸溶液中，H₃PO₄與H₂O的質量比為70%-90%，所采用的溫度范圍為150-170℃。

本發明的一種小尺寸圖形的制作方法，通過采用兩次自對準工藝形成雙層圖形來實現小尺寸圖形結構，包括：綜合采用薄膜沉積和干法刻蝕技術，首先形成大尺寸圖形；然后，在大尺寸圖形的基礎上，采用薄膜沉積和干法刻蝕技術，形成第一小尺寸圖形；最后，沉積小于10nm的氧化硅薄膜，再經刻蝕形成氧化硅側墻，接著采用濕法刻蝕技術，去除氮化硅側墻，從而形成第二小尺寸圖形，也即是本發明中所要制作的小尺寸圖形，所制作的小尺寸圖形的尺寸小于10nm，從而增大了工藝窗口，有效減小了傳統工藝中的小尺寸圖形的線寬，提高了器件集成度。

附圖說明

圖1為傳統的小尺寸圖形的制作方法的流程示意圖