[發明專利]硬掩膜層的圖形結構的形成方法

在審

• 申請號: 202110723742.7
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113517182A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 劉少雄;陸連;李全波
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033;H01L27/11524
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發明公開了一種硬掩膜層的圖形結構的形成方法，包括：步驟一、在半導體襯底上形成替換材料層，替換材料層的材料選擇刻蝕后側面垂直度優于硬掩膜層的側面垂直度的材料；步驟二、對替換材料層進行圖形化刻蝕形成替換材料層條形和替換材料層條形之間的間隔區；步驟三、在替換材料層條形之間的間隔區填充硬掩膜層并組成硬掩膜層條形；步驟四、去除替換材料層條形。本發明能降低側面角度難控制的硬掩膜層材料形成硬掩膜層條形的工藝難度并從而保證硬掩膜層條形的側面垂直并提高器件的整體性能。

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路的制造方法，特別是涉及一種硬掩膜層的圖形結構的形成方法。

背景技術

超級閃存以其高速、低功耗、低電壓、高可靠性和低成本等優秀特點，在物聯網、人工智能、汽車電子等方面有著越來越廣泛的應用。其中浮置柵極(floating gate)的側壁角度主要由硬掩膜側壁角度決定，在硬掩膜刻蝕工藝中，由于其組成為依次沉積較厚的氮化硅和氧化硅，硬掩膜的側壁角度較難控制，容易形成傾斜(taper)或者雙斜率(doubleslope)形貌，最終刻蝕后硬掩膜側壁垂直度不夠，進而引起浮置柵極側壁垂直度不夠而影響器件整體性能。

如圖1A至圖1D所示，是現有硬掩膜層的圖形結構的形成方法各步驟中的器件結構示意圖；現有硬掩膜層的圖形結構的形成方法包括如下步驟：

步驟一、如圖1A所示，提供半導體襯底101，在所述半導體襯底101上形成由氧化硅層102、氮化硅層103和氧化硅層104疊加而成的硬掩膜層。

步驟二、如圖1B所示，涂布光刻膠105。

如圖1C所示，進行曝光和顯影形成光刻膠105圖形定義出所述硬掩膜層條形和所述硬掩膜層條形之間的間隔區的形成區域。

步驟三、如圖1D所示，依次對氧化硅層104、氮化硅層103和氧化硅層102進行刻蝕形成所述硬掩膜層條形106；各所述硬掩膜層條形106之間具有間隔區。

步驟三中的刻蝕工藝中，對所述硬掩膜層條形106的側面1061角度的控制比較困難，容易形成傾斜或者雙斜率形貌。如圖2A所示，是現有方法形成的側面傾斜的硬掩膜層條形的照片；硬掩膜層條形106a的的側面1061a為傾斜形貌。如圖2B所示，是現有方法形成的側面為雙斜率形貌的硬掩膜層條形的照片；硬掩膜層條形106b的的側面由斜率不同的底部部分1061b2和頂部部分1061b1疊加而成，為雙斜率形貌。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硬掩膜層的圖形結構的形成方法，能降低側面角度難控制的硬掩膜層材料形成硬掩膜層條形的工藝難度并從而保證硬掩膜層條形的側面垂直并提高器件的整體性能。

為解決上述技術問題，本發明提供的硬掩膜層的圖形結構的形成方法包括如下步驟：

步驟一、提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成替換材料層，所述替換材料層的厚度等于硬掩膜層所需要厚度，所述替換材料層的材料選擇刻蝕后側面垂直度優于所述硬掩膜層的側面垂直度的材料。

步驟二、對所述替換材料層進行圖形化刻蝕形成替換材料層條形和所述替換材料層條形之間的間隔區，所述替換材料層條形的側面垂直度滿足硬掩膜層條形的側面垂直度要求，所述替換材料層條形之間的間隔區為所述硬掩膜層條形的形成區域，所述替換材料層條形的形成區域為所述硬掩膜層條形的間隔區。

步驟三、在所述替換材料層條形之間的間隔區填充所述硬掩膜層并組成所述硬掩膜層條形。

步驟四、去除所述替換材料層條形。

進一步的改進是，所述半導體襯底包括硅襯底。

進一步的改進是，所述替換材料層的材料包括多晶硅，非晶硅。

進一步的改進是，在形成所述替換材料層之前還包括在所述半導體襯底表面上形成第一氧化硅層的步驟。