[發(fā)明專利]一種高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611048184.4
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106856163A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;馮奇艷;任昱;朱駿;呂煜坤;張旭升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/027
• 分類號(hào): H01L21/027
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,陳慧弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)

在某些高能注入的工藝中，對(duì)線寬(space)已經(jīng)要求達(dá)到0.15μm，而對(duì)光刻膠高度的要求也已達(dá)到4μm厚度，其深寬比已經(jīng)大于20。

由于上述要求已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)光刻工藝的極限，因此，在這種高深寬比的工藝要求下，一般采用tri-layer(三層，例如由注入阻擋層、硬掩模層、光刻膠層形成的三層結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)技術(shù)，利用刻蝕對(duì)光刻膠、硬掩模層、注入阻擋層這三層之間的選擇比變化，把光刻膠的圖形依次轉(zhuǎn)移到下面的注入阻擋層上。

但是，在上述現(xiàn)有的高深寬比光刻膠刻蝕方法中，當(dāng)注入阻擋層的厚度與關(guān)鍵尺寸之間的比例過(guò)大的時(shí)候，在刻蝕后圖形的頂部就容易出現(xiàn)錐形或者保齡球形的光刻膠刻蝕形貌。此缺陷的存在將導(dǎo)致選擇比不夠和關(guān)鍵尺寸變大的問(wèn)題。

此外，如果注入阻擋層太厚時(shí)，硬掩模層也容易出現(xiàn)邊緣過(guò)刻蝕的問(wèn)題，這將導(dǎo)致在注入阻擋層的圖形邊緣出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象。

上述這些問(wèn)題都會(huì)影響注入和器件特性。

因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的高深寬比光刻膠刻蝕后的錐形或保齡球形的形貌，以及解決產(chǎn)生的圖形邊緣毛刺問(wèn)題，使注入的離子按照器件設(shè)計(jì)的濃度分布，成為業(yè)界亟需攻克的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的形成方法，通過(guò)采用特殊的工藝步驟，可以改善高深寬比光刻膠刻蝕后的錐形和保齡球形貌，以及解決圖形邊緣存在的毛刺問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的形成方法，包括以下步驟：

步驟S01：提供一半導(dǎo)體襯底，在所述襯底上依次形成介質(zhì)膜去膠停止層、有機(jī)物涂覆層、第一硬掩模層、光刻膠層；

步驟S02：圖形化光刻膠層，并刻蝕打開(kāi)第一硬掩模層，停止在有機(jī)物涂覆層；

步驟S03：在得到的圖形結(jié)構(gòu)表面和側(cè)壁形成一層與有機(jī)物涂覆層具有高刻蝕選擇比的第二硬掩模層；

步驟S04：采用各向異性刻蝕去除圖形結(jié)構(gòu)表面和底部的第二硬掩模層，保留側(cè)壁處的第二硬掩模層；

步驟S05：采用各向異性刻蝕有機(jī)物涂覆層，使得到的圖形結(jié)構(gòu)頂部和底部分別停止在第一硬掩模層和介質(zhì)膜去膠停止層上，形成高深寬比光刻膠形貌；

步驟S06：去除圖形結(jié)構(gòu)頂部的第一、第二硬掩模層。

優(yōu)選地，所述有機(jī)物涂覆層為SOC或者APF。

優(yōu)選地，步驟S01中，采用低溫化學(xué)氣相沉積或者是旋轉(zhuǎn)噴涂的工藝沉積形成第一硬掩模層。

優(yōu)選地，步驟S02中，選擇CF系等離子刻蝕工藝刻蝕打開(kāi)第一硬掩模層，并通過(guò)調(diào)整條件中的C/F比調(diào)節(jié)第一硬掩模層形貌，以調(diào)節(jié)最終的關(guān)鍵尺寸。

優(yōu)選地，步驟S03中，采用原位等離子體工藝或者是單獨(dú)的薄膜沉積工藝形成第二硬掩模層。

優(yōu)選地，所述第二硬掩模層為氧化硅、氮化硅、高分子聚合物或者金屬絡(luò)合物。

優(yōu)選地，進(jìn)行原位等離子體工藝沉積形成第二硬掩模層時(shí)，采用的反應(yīng)氣體為四氯化硅和氧氣的混合氣體。

優(yōu)選地，步驟S03中，先通過(guò)各向異性等離子刻蝕工藝調(diào)整得到的圖形結(jié)構(gòu)側(cè)壁的高度，并在此過(guò)程中將光刻膠層完全消耗去除，然后再形成第二硬掩模層，反應(yīng)氣體包括氧氣或者二氧化硫。

優(yōu)選地，步驟S05中，采用等離子刻蝕工藝刻蝕有機(jī)物涂覆層，反應(yīng)氣體包括氧氣或者二氧化硫。

優(yōu)選地，步驟S06中，采用各向同性等離子刻蝕工藝去除圖形結(jié)構(gòu)頂部的第一、第二硬掩模層，反應(yīng)氣體包括六氟化硫或者三氟化氮。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明在傳統(tǒng)的tri-layer工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)在襯底上依次形成介質(zhì)膜去膠停止層、有機(jī)物涂覆層、第一硬掩模層以及光刻膠層，并在打開(kāi)第一硬掩模層后，使用低溫沉積工藝，在得到的圖形結(jié)構(gòu)表面和側(cè)壁形成一層與有機(jī)物涂覆層具有高刻蝕選擇比的第二硬掩模層，使得在后續(xù)刻蝕有機(jī)物涂覆層并形成高深寬比光刻膠形貌時(shí)，可利用第二硬掩模層對(duì)圖形頂部側(cè)壁形成保護(hù)，因此可避免在高深寬比光刻膠刻蝕時(shí)由于等離子轟擊造成的錐形或保齡球形形貌的產(chǎn)生，從而可改善選擇比不夠、圖形邊緣毛刺和關(guān)鍵尺寸變大的問(wèn)題，并可使后續(xù)注入的離子能夠按照器件設(shè)計(jì)的濃度進(jìn)行分布。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的形成方法流程圖；

圖2-圖7是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖1的方法制作高深寬比圖形結(jié)構(gòu)時(shí)的工藝步驟示意圖；