[發明專利]一種自對準雙圖案化方法

在審

• 申請號: 201710773871.0
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107564804A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 邵克堅;樂陶然;陳世平;張彪;程強;梁玲;劉歡;郭玉芳
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/033
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 黨麗,王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種自對準雙圖案化方法。

背景技術

隨著半導體技術的飛速發展，半導體器件的特征尺寸不斷縮小，使集成電路的集成度越來越高，這對半導體制造工藝也提出了更高的要求。

刻蝕是半導體制造中的重要工藝，是將掩膜版上的圖案轉移到材料層上的過程，而隨著特征尺寸的不斷減小，尤其是進入20nm及以下工藝時，光刻工藝中由于波長極限的存在，使得刻蝕工藝遇到瓶頸，無法提供更小尺寸的溝槽的刻蝕。

目前，業內提出了自對準雙圖案化方法，一次利用光刻技術進行圖案化，形成的初始圖案之間的溝槽較大，而后，繼續沉積另一材料層，通過干法刻蝕之后，在初始圖案的側壁上留下了側墻，這樣，在初始圖案之間的溝槽內形成了兩個圖案，以該側墻圖案自對準進行再次圖案化，從而提高集成度。然而，在該刻蝕之后，會存在刻蝕彎曲度(wiggling)不好的問題，也就是刻蝕出來溝槽的形貌存在彎曲，這會導致器件失效的問題，尤其是在金屬互連線工藝中，會導致相鄰銅線的短路。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種自對準雙圖案化方法，提高刻蝕彎曲度，進而提高器件的性能。

為實現上述目的，本發明有如下技術方案：

一種自對準雙圖案化方法，包括：

提供待刻蝕層，所述待刻蝕層上依次形成有第一硬掩膜層、第二硬掩膜層、第二防反射層以及圖案化的光阻層；

對所述光阻層進行修整；

以所述光阻層為掩蔽，干法刻蝕所述第二防反射層，而后，進行第二防反射層的修整；

以第二防反射層為掩蔽，干法刻蝕所述第二硬掩膜層，并去除所述光阻層；

在所述第二硬掩膜的側壁形成側墻；

以所述側墻為掩蔽，干法刻蝕所述第一硬掩膜層。

可選地，所述進行第二防反射層的修整包括：

采用刻蝕氣體進行第二防反射層的各項同性刻蝕，以修整第二防反射層。

可選地，所述第二硬掩膜層為無定型碳，所述第二防反射層為SiON，刻蝕氣體為含氟氣體。

可選地，所述采用刻蝕氣體進行第二防反射層的各向同性刻蝕，包括：刻蝕工藝中的溫度范圍為20-30℃，壓力范圍為15-30mtorr，刻蝕氣體為CF₄、流量范圍為50-100sccm，電源功率為550W。

可選地，所述第一硬掩膜層上形成有第一防反射層。

可選地，在刻蝕所述第二硬掩膜層的步驟中，刻蝕所述第二硬掩膜層的同時，刻蝕去除所述光阻層。

可選地，第一防反射層和第二防反射層為相同的材料，第一防反射層的厚度大于第二防反射層的厚度，所述在所述第二硬掩膜層的側壁形成側墻，以及以所述側墻為掩蔽，干法刻蝕所述第一硬掩膜層，包括：

沉積側墻材料；

進行側墻材料的干法刻蝕，以在第二硬掩膜層的側壁形成側墻，以及通過干法刻蝕，去除第二防反射層和第二硬掩膜層，同時過刻蝕部分第一防反射層；

以所述側墻為掩蔽，干法刻蝕所述第一防反射層和第一硬掩膜層。

可選地，所述第一硬掩膜層和第二硬掩膜層為無定型碳，所述第一防反射層和第二防反射層為SiON。

可選地，還包括：

以第一硬掩膜層為掩蔽，進行待刻蝕層的刻蝕。

可選地，所述待刻蝕層為介質層，所述進行待刻蝕層的刻蝕包括：在待刻蝕層中形成金屬線槽。

本發明實施例提供的自對準雙圖案化方法，對光阻層進行修整之后，進行其下的第二防反射層的刻蝕，將光阻的圖案先轉移到第二防反射層中，之后，對第二防反射層進行修整，進而將圖案轉移到第二硬掩膜層中，完成主軸刻蝕。在雙圖案化方法中，主軸刻蝕是決定最終刻蝕彎曲度的主要因素，通過兩次修整，控制主軸刻蝕之后的圖案形貌，提高了以側墻自對準進行圖案化時的工藝質量，進而提高刻蝕彎曲度，減少由于刻蝕彎曲度差而導致的器件失效問題，提高器件的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了根據本發明實施例的自對準雙圖案化方法的流程圖；

圖2-10示出了采用本發明實施例的自對準雙圖案化方法的過程中的剖面結構示意圖；