專利名稱：光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光柵的制作方法。
背景技術(shù)：
目前，用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的光柵制作方法主要采用光顯影技術(shù)，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體光柵層上，形成不同間距的光柵?，F(xiàn)有技術(shù)中采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)制作光柵的方法，包括以下步驟，下面結(jié)合圖Ia至圖Ic進(jìn)行具體說明。步驟11、如圖Ia所示，在半導(dǎo)體襯底100上沉積刻蝕終止層101，可以為氧化層、
氮化層等；接著在刻蝕終止層101的表面沉積光柵層102，可以為氧化硅層、多晶硅層、或者
金屬層等；然后在光柵層102的表面依次形成第二阻擋層103和第一阻擋層104，其中，第二阻擋層103為涂布的底部抗反射層，第一阻擋層104為沉積的氧化層；最后在第一阻擋層104的表面涂布光阻膠層105，利用光顯影技術(shù)，對(duì)光阻膠層 105進(jìn)行曝光顯影，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到光阻膠層105上，所述光罩光柵圖形具有一定的間距、線寬和空間寬度，其中，間距=線寬+空間寬度。例如，光罩光柵圖形的間距 (pitch)為150納米，線(line)寬為70納米，空間(space)寬為80納米。其中，三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)主要是指通過對(duì)三層薄膜的刻蝕將光罩上的圖形轉(zhuǎn)移到需要形成圖形的器件層上，這里主要是指依次對(duì)光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層的刻蝕，將光罩上的光柵圖形逐層轉(zhuǎn)移到光柵層上，形成光柵。隨著光柵深度的增加，刻蝕光柵層的時(shí)間及其他參數(shù)也大大增加，如果直接在光柵層上涂布光阻膠層，以顯影后的光阻膠層為掩膜刻蝕光柵層，很容易出現(xiàn)光柵還未形成，光阻膠層已經(jīng)消耗完畢，所以采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)，將上一層薄膜作為刻蝕下一層的掩膜，從而能夠形成輪廓較好、較為理想的光柵。需要注意的是，由于光阻膠特性，以及現(xiàn)有曝光機(jī)臺(tái)的性能限制，現(xiàn)有的光顯影技術(shù)無法將光阻膠層的space做到很細(xì)，也就是說無法將光罩上具有較小space尺寸的光柵圖形轉(zhuǎn)移到光阻膠層上，否則的話，需要更換成本更高的曝光機(jī)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)光罩光柵圖形的精確轉(zhuǎn)移。一般形成在光阻膠層上的space最小為80納米左右，形成在光阻膠層上的pitch 最小為150納米左右。步驟12、如圖Ib所示，以顯影后的光阻膠層105為掩膜，依次刻蝕第一阻擋層 104、第二阻擋層103和光柵層102，刻蝕在刻蝕終止層101停止。步驟13、如圖Ic所示，去除光阻膠層105、第一阻擋層104和第二阻擋層103最終形成與光罩光柵圖形相對(duì)應(yīng)的具有一定間距、線寬和空間寬度的光柵。例如，如果光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米，則形成的光柵間距、線寬、空間寬度也相應(yīng)分別為150納米、70納米和80納米。
從上述過程可知，現(xiàn)有技術(shù)所形成的光柵一般最小間距為150nm。但是，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，要求光柵的精度越來越高，光柵的間距也是越來越小。因此圍繞如何縮小光柵間距的技術(shù)也逐漸展開。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是縮小光柵間距。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種光柵的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成刻蝕終止層、光柵層、第二阻擋層、第一阻擋層和第一光阻膠層；將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第一光阻膠層上，在第一光阻膠層的表面形成圖案化的第一光阻膠層；所述光罩上的光柵圖形具有預(yù)定的間距、線寬和空間寬度；以圖案化的第一光阻膠層為掩膜，刻蝕第一阻擋層，縮小第一阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第一阻擋層為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止
層停止；去除第一光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層后，在光柵層的表面依次形成第四阻擋層、第三阻擋層和第二光阻膠層；將所述光罩在水平方向上偏移光罩光柵圖形間距的一半的距離，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第二光阻膠層上，在第二光阻膠層的表面形成圖案化的第二光阻膠層；以圖案化的第二光阻膠層為掩膜，刻蝕第三阻擋層，縮小第三阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第三阻擋層為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止
層停止；去除第二光阻膠層、第三阻擋層和第四阻擋層，形成光柵。所述第一阻擋層為氧化層，刻蝕第一阻擋層的氣體包括四氟化碳CF4和三氟甲烷 CHF30所述第三阻擋層為氧化層，刻蝕第三阻擋層的氣體包括CF4和CHF3。所述第二阻擋層和第四阻擋層為底部抗反射層。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行兩次曝光和刻蝕，通過在刻蝕時(shí)縮小阻擋層開口的尺寸，定義光柵 space，從而形成間距較小的光柵。


圖Ia至圖Ic為現(xiàn)有技術(shù)采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)制作光柵的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明制作光柵的方法流程示意圖。圖3a至圖池為本發(fā)明制作光柵的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖如至圖4h為本發(fā)明實(shí)施例制作光柵的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的核心思想是采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行兩次曝光和刻蝕，從而形成間距較小的光柵。本發(fā)明制作光柵的方法流程示意圖如圖2所示，其包括以下步驟，下面結(jié)合圖3a 至圖池進(jìn)行說明。步驟21、如圖3a所示，在半導(dǎo)體襯底300上沉積刻蝕終止層301，可以為氧化層、
氮化層等；接著在刻蝕終止層301的表面沉積光柵層302，可以為氧化硅層、多晶硅層、或者
金屬層等；然后在光柵層302的表面依次形成第二阻擋層303和第一阻擋層304，其中，第二阻擋層303為涂布的底部抗反射層，第一阻擋層304為沉積的氧化層；最后在第一阻擋層304的表面涂布第一光阻膠層305，利用光顯影技術(shù)，對(duì)第一光阻膠層305進(jìn)行曝光顯影，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第一光阻膠層305上，所述光罩光柵圖形具有一定的間距、線寬和空間寬度，其中，間距=線寬+空間寬度。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米。步驟22、如圖北所示，以顯影后的第一光阻膠層305為掩膜，刻蝕第一阻擋層 304，確定光柵的空間寬度。該步驟中采用氣體四氟化碳(CF4)和三氟甲烷(CHF3)相結(jié)合刻蝕第一阻擋層，CHF3產(chǎn)生的polymer，在刻蝕過程中逐漸覆蓋刻蝕位置的側(cè)壁，從而使側(cè)壁傾斜，縮小第一阻擋層上開口的寬度，CHF3的比例越大，產(chǎn)生的polymer越多，所形成的第一阻擋層的開口也就越小。由于第一阻擋層上的開口寬度決定了光柵的空間寬度，所以根據(jù)光柵空間寬度的尺寸，調(diào)整CF4和CHF3的比例，對(duì)第一阻擋層進(jìn)行刻蝕。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米，而光柵的空間寬度為35納米，則該步驟中刻蝕第一阻擋層所形成的開口寬度為35納米。顯然，刻蝕氣體并不限于CF4 和CHF3,只要能夠在刻蝕第一阻擋層的過程中產(chǎn)生polymer，縮小第一阻擋層開口的寬度即可。步驟23、如圖3c所示，以刻蝕后的第一阻擋層304為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層 303和光柵層302，刻蝕在刻蝕終止層301停止?？涛g第二阻擋層和光柵層時(shí)，各層的開口寬度與第一阻擋層的開口寬度相同，也就是說刻蝕過程中不會(huì)產(chǎn)生很重的Polymer，改變開口的寬度。步驟對(duì)、如圖3d所示，去除第一光阻膠層305、第一阻擋層304和第二阻擋層303 后，在光柵層302的表面依次形成第四阻擋層306、第三阻擋層307 ；其中，第四阻擋層306 和第三阻擋層307分別與第二阻擋層303和第一阻擋層304相對(duì)應(yīng)，即第四阻擋層306為為涂布的底部抗反射層，第三阻擋層307為沉積的氧化層。步驟25、如圖!Be所示，在第四阻擋層306的表面涂布第二光阻膠層308，利用光顯影技術(shù)，對(duì)第二光阻膠層308進(jìn)行曝光顯影，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第二光阻膠層308 上。其中兩次光阻膠曝光過程中，所采用的光罩光柵圖形是相同的，只是第一次和第二次曝光時(shí)，光罩在水平方向上偏移的尺寸為光罩光柵圖形間距的一半。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，則第二次光阻膠層曝光時(shí)，光罩在水平方向上偏移的尺寸為75納米。步驟沈、如圖3f所示，以顯影后的第二光阻膠層308為掩膜，刻蝕第三阻擋層 307，確定光柵的空間寬度。該步驟與步驟22相同，采用能夠產(chǎn)生polymer的氣體刻蝕第三阻擋層，所形成的第三阻擋層的開口寬度決定了光柵的空間寬度。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米，而光柵的空間寬度為35納米，則第一阻擋層所形成的開口寬度為35納米，同樣，第三阻擋層所形成的開口寬度也為35納米。步驟27、如圖3g所示，以刻蝕后的第三阻擋層307為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層 306和光柵層302，刻蝕仍然在刻蝕終止層301停止?？涛g第四阻擋層和光柵層時(shí)，各層的開口寬度與第三阻擋層的開口寬度相同，也就是說刻蝕過程中不會(huì)產(chǎn)生很重的Polymer，改變開口的寬度。步驟觀、去除第二光阻膠層308、第三阻擋層307和第四阻擋層306后，本發(fā)明的光柵形成，如圖池所示。本發(fā)明光柵的間距為光柵光罩圖形的一半。例如，如果光罩光柵圖形的間距為150納米，則形成的光柵間距為75納米，同時(shí)光柵線寬為40納米，光柵空間寬度為35納米。根據(jù)上述對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的介紹，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖如至圖4h為本發(fā)明實(shí)施例形成光柵的具體過程的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例中采用的光罩光柵圖形的pitch = 150納米，line = 70納米，space = 80納米，要形成的光柵尺寸為pitch =75 納米，line = 35 納米，space = 40 納米。步驟51、如圖如所示，在半導(dǎo)體襯底300上依次形成刻蝕終止層301、光柵層302、 第二阻擋層303、第一阻擋層304和第一光阻膠層305，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第一光阻膠層305上，在第一光阻膠層的表面形成圖案化的第一光阻膠層。本發(fā)明實(shí)施例中采用的光罩光柵圖形的pitch = 150納米，line = 70納米，space = 80納米，所以圖案化的第一光阻膠層305的pitch = 150納米，line = 70納米，space = 80納米。步驟52、如圖4b所示，以圖案化的第一光阻膠層305為掩膜，刻蝕第一阻擋層 304，縮小第一阻擋層304的開口寬度為40納米，該步驟中CF4和CHF3W比例為1 4，恰好能夠縮小第一阻擋層304的開口寬度至光罩光柵圖形間距的一半，達(dá)到光柵的空間寬度。步驟53、如圖如所示，以刻蝕后的第一阻擋層304為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層 303和光柵層302，刻蝕在刻蝕終止層301停止。此時(shí)形成光柵的空間寬度為40納米。步驟M、如圖4d所示，去除第一光阻膠層305、第一阻擋層304和第二阻擋層303 后，在光柵層302的表面依次形成第四阻擋層306和第三阻擋層307。步驟55、如圖如所示，在第四阻擋層306的表面涂布第二光阻膠層308，將上述光罩在水平方向上偏移75納米，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第二光阻膠層308，在第二光阻膠層的表面形成圖案化的第二光阻膠層。本發(fā)明實(shí)施例中采用的光罩光柵圖形的pitch = 150納米，line = 70納米，space = 80納米，所以圖案化的第二光阻膠層308的pitch = 150 納米，line = 70 納米，space = 80 納米。步驟56、如圖4f所示，以圖案化的第二光阻膠層308為掩膜，刻蝕第三阻擋層 307，縮小第三阻擋層307的開口寬度為40納米，該步驟中CF4和CHF3W比例為1 4，恰好能夠縮小第三阻擋層307的開口寬度至光罩光柵圖形間距的一半，達(dá)到光柵的空間寬度。
步驟57、如圖4g所示，以刻蝕后的第三阻擋層307為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層 306和光柵層302，刻蝕在刻蝕終止層301停止。此時(shí)形成光柵的空間寬度為40納米。步驟58、如圖4h所示，去除第二光阻膠層308、第三阻擋層307和第四阻擋層306 后，形成的光柵尺寸為Pitch = 75納米，line = 35納米，space = 40納米。綜上所述，本發(fā)明采用雙溝槽刻蝕，形成光柵的方法，克服了顯影后的光阻膠層 space不能太細(xì)的限制，將光罩光柵圖形的間距縮小了一半，從而獲得了間距較小的光柵。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光柵的制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成刻蝕終止層、光柵層、第二阻擋層、第一阻擋層和第一光阻膠層；將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第一光阻膠層上，在第一光阻膠層的表面形成圖案化的第一光阻膠層；所述光罩上的光柵圖形具有預(yù)定的間距、線寬和空間寬度；以圖案化的第一光阻膠層為掩膜，刻蝕第一阻擋層，縮小第一阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第一阻擋層為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第一光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層后，在光柵層的表面依次形成第四阻擋層、第三阻擋層和第二光阻膠層；將所述光罩在水平方向上偏移光罩光柵圖形間距的一半的距離，將光罩上的光柵圖形轉(zhuǎn)移到第二光阻膠層上，在第二光阻膠層的表面形成圖案化的第二光阻膠層；以圖案化的第二光阻膠層為掩膜，刻蝕第三阻擋層，縮小第三阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第三阻擋層為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第二光阻膠層、第三阻擋層和第四阻擋層，形成光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阻擋層為氧化層，刻蝕第一阻擋層的氣體包括四氟化碳CF4和三氟甲烷CHF3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三阻擋層為氧化層，刻蝕第三阻擋層的氣體包括CF4和CHF3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二阻擋層和第四阻擋層為底部抗反射層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光柵的制作方法，采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行兩次曝光和刻蝕，從而形成間距較小的光柵。
文檔編號(hào)G02B5/18GK102221723SQ201010153859
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者洪中山, 胡敏達(dá) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司