[發明專利]半導體器件及其小尺寸特征圖形的制造方法

在審

• 申請號: 202010468606.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN113745097A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 高箐遙;張文文;馬春霞;黃仁瑞
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/20
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 姚姝婭

本發明涉及一種半導體器件及其小尺寸特征圖形的制造方法。該方法包括：獲取形成有目標層薄膜的襯底；在目標層薄膜上形成掩膜層圖案和絕緣層薄膜，掩膜層圖案和絕緣層薄膜之間具有拐角；通過第一刻蝕去除所述拐角位置的絕緣層薄膜從而形成第一溝槽；通過第二刻蝕蝕刻第一溝槽下方的目標層薄膜形成第二溝槽，且第二溝槽之間的目標層薄膜上保留有一定厚度的絕緣層薄膜；去除所述襯底表面的掩膜層圖案和絕緣層薄膜。其中，第二刻蝕蝕刻目標層薄膜的速率大于蝕刻絕緣層薄膜的速率。本方案在光刻工藝特征尺寸有限制的條件下，可得到特征尺寸較小的第二溝槽，且形成第二溝槽的工藝簡單，工藝周期短，降低了生產成本，減少了多次刻蝕工藝帶來的工藝偏差。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種半導體器件，還涉及一種半導體器件小尺寸特征圖形的制造方法。

背景技術

在半導體工藝中，光刻膠用于將掩膜板上的圖形轉移到目標層薄膜上，光刻工藝的特征尺寸對目標圖形的目標特征尺寸起著關鍵的作用。隨著芯片特征尺寸的不斷減小，受到光刻機臺、生產成本等的限制，使得光刻工藝的特征尺寸已無法滿足小尺寸的要求，需用到自對準雙重成像工藝。

典型的自對準雙重成像的工藝流程為：第一步，在襯底表面的目標層薄膜上沉積一層犧牲層薄膜；第二步，通過光刻和刻蝕將掩膜層上的圖形轉移到犧牲層薄膜上，形成由犧牲層薄膜構成的軸心(mandrel)；第三步，使用原子層沉積技術(atomic layerdeposition,ALD)在軸心的表面和側面沉積一層厚度相對比較均勻的側墻薄膜(spacer薄膜)；第四步，使用刻蝕工藝刻蝕側墻薄膜，由于軸心側壁的幾何效應，沉積在圖形兩側的側墻薄膜會殘留下來，形成側墻；第五步，去除襯底表面的軸心，只保留圖形兩側的側墻薄膜；第五步，以側墻薄膜為硬掩膜版將圖形轉移到襯底表面的目標層薄膜上，在目標層薄膜上形成小尺寸的線路或溝槽(Trench)，上述自對準雙重成像的工藝流程較多且比較復雜，工藝周期長。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種半導體器件及其小尺寸特征圖形制造方法。

一種半導體器件小尺寸特征圖形的制造方法,所述方法包括：

獲取襯底，所述襯底上形成有目標層薄膜；

在所述目標層薄膜上形成掩膜層圖案和絕緣層薄膜，所述掩膜層圖案和所述絕緣層薄膜之間具有拐角；

進行第一刻蝕，所述拐角位置的絕緣層薄膜被去除，從而形成第一溝槽；

進行第二刻蝕，蝕刻所述第一溝槽下方的目標層薄膜形成第二溝槽；

去除所述襯底表面的掩膜層圖案和絕緣層薄膜；

其中，所述第二刻蝕蝕刻所述目標層薄膜的刻蝕速率大于蝕刻所述絕緣層薄膜的刻蝕速率。

在其中一個實施例中，所述第一溝槽的縱截面為倒梯形，所述第一溝槽遠離目標層薄膜位置的開口大于接近目標層薄膜位置的開口。

在其中一個實施例中，所述掩膜層圖案為光刻膠掩膜層圖案，所述在目標層薄膜上形成掩膜層圖案和絕緣層薄膜的步驟包括：

在所述目標層薄膜上形成所述光刻膠掩膜層圖案；

形成覆蓋所述光刻膠掩膜層圖案和所述目標層薄膜的絕緣層薄膜。

在其中一個實施例中，所述掩膜層圖案為光刻膠掩膜層圖案，所述在目標層薄膜上形成掩膜層圖案和絕緣層薄膜的步驟包括：

在所述目標層薄膜上形成絕緣層薄膜；

在所述絕緣層薄膜上形成所述光刻膠掩膜層圖案。

在其中一個實施例中，所述掩膜層圖案是硬掩膜層圖案，所述在目標層薄膜上形成掩膜層圖案和絕緣層薄膜的步驟包括：

在所述目標層薄膜上形成所述硬掩膜層圖案；