[發明專利]半導體器件及其制作方法、電子裝置

在審

• 申請號: 201610919656.2
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN107978517A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 鄭二虎
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033;H01L21/266
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 高偉,張建

本發明提供一種半導體器件及其制作方法、電子裝置，該制作方法包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成含碳轉移層以及位于所述含碳轉移層之上的圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜分多步蝕刻所述含碳轉移層，直到達到設定蝕刻深度為止，其中，在每步蝕刻中包括下述步驟：以所述圖形化的掩膜層為掩膜蝕刻所述含碳轉移層一定深度；去除所述含碳轉移層側壁上的應力層；在所述含碳轉移層側壁上形成第一側壁保護層。該制作方法可以改善含碳轉移層的頸縮剖面線扭曲問題，進而改善關鍵尺寸縮小能力和線寬粗糙度。該半導體器件和電子裝置由于上述制作方法使關鍵尺寸縮小能力和性能提高。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制作方法、電子裝置。

背景技術

EUV(Extreme Ultraviolet Lithography，極紫外光刻)基礎的圖形化使未來技術節點繼續縮小的有力支撐。然而，EUV與其他光刻技術一樣也會在圖形粗糙度和蝕刻阻抗方面遇到共同的挑戰，這些挑戰隨著器件工作在更小的關鍵尺寸特征上變得更關鍵和重要。然而，如圖1所示，常規的LWR(線寬粗糙度)改善方法，例如HBr等離子體處理，H2等離子體處理，光刻膠(PR)離子注入等，存在嚴重的光刻膠損失。

此外，在常規的圖形化工藝中，為了實現精確的圖形傳遞和選擇性常常會用到轉移層，注入無定形碳(ACL)的含碳材料常用作轉移層。然而，對于2xnm及以下技術節點，ACL蝕刻會遭受線扭曲(line wiggling)，出現頸縮剖面問題(necking profile)。如圖2所示，ACL蝕刻出現線扭曲，出現頸縮剖面問題，即圖中A位置的化學側面蝕刻比B位置嚴重的多。而頸縮剖面問題會導致LER(線邊緣粗糙度)和關鍵尺寸縮小能力受到限制。這是因為常規的無定形碳層蝕刻以及隨后的薄膜蝕刻會在其表面生成高應力層，并且增強了線扭曲，這使得LER和關鍵尺寸縮小能力變差。

因此，需要提出一種新的半導體器件的制作方法，以至少部分地解決上述問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

針對現有技術的不足，本發明提出一種新的半導體器件的制作方法，可以改善含碳轉移層的頸縮剖面線扭曲問題，進而改善關鍵尺寸縮小能力和線寬粗糙度。

為了克服目前存在的問題，本發明一方面提供一種半導體器件的制作方法，其包括下述步驟：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成含碳轉移層以及位于所述含碳轉移層之上的圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜分多步蝕刻所述含碳轉移層，直到達到設定蝕刻深度為止，其中，在每步蝕刻中包括下述步驟：以所述圖形化的掩膜層為掩膜蝕刻所述含碳轉移層一定深度；去除所述含碳轉移層側壁上的應力層；在所述含碳轉移層側壁上形成第一側壁保護層。

進一步地，所述含碳轉移層為無定形碳層。

進一步地，通過Ar、CH4、N2或CO2等離子沖刷去除所述應力層。

進一步地，所述第一側壁保護層為硅層。

進一步地，通過直流添加等離子體工藝形成所述第一側壁保護層。

進一步地，所述直流添加等離子體工藝通過N2、Ar等離子體與直流耦合實現。

進一步地，所述圖形化的掩膜層為圖形化的光刻膠層。

進一步地，所述圖形化的光刻層通過下述步驟形成：在所述含碳轉移層上形成光刻膠層，并通過光刻工藝使所述光刻膠層圖形化，以形成圖形化的光刻膠層；通過定向帶狀束等離子工藝對所述圖形化的光刻膠層實施等離子處理，以改善所述圖形化的光刻膠層的線寬粗糙度。