半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法：在半導(dǎo)體襯底上依次沉積多晶硅層，并形成圖案化的硬掩膜層；圖案化的硬掩膜層的寬度定義精細(xì)圖案第奇數(shù)個(gè)線的位置；以圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕多晶硅層至顯露出半導(dǎo)體襯底；對(duì)經(jīng)過(guò)刻蝕的多晶硅層進(jìn)行修剪以達(dá)到目標(biāo)線寬；在具有目標(biāo)線寬的多晶硅層之間填充氧化層；在圖案化的硬掩膜層的兩側(cè)形成側(cè)壁層，側(cè)壁層之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬；以側(cè)壁層和圖案化的硬掩膜層共同作為掩膜，對(duì)顯露出的氧化層進(jìn)行刻蝕至顯露出半導(dǎo)體襯底；再次沉積多晶硅層，填充在氧化層被刻蝕之后的位置，形成第偶數(shù)個(gè)線；化學(xué)機(jī)械研磨去除側(cè)壁層和硬掩膜層形成精細(xì)圖案。本發(fā)明能夠降低精細(xì)圖案的LWR。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于襯底上由相間排列的線(line)和間隔(space)形成的精細(xì)圖案，一般米用自對(duì)準(zhǔn)雙圖案(SADP, Self-Aligned Double Patterning)技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有采用SADP技術(shù)形成精細(xì)圖案的方法包括以下步驟，下面結(jié)合圖1a至圖1e進(jìn)行說(shuō)明。
[0004]步驟11、請(qǐng)參閱圖la，在半導(dǎo)體襯底100上沉積刻蝕目標(biāo)層101。
[0005]步驟12、請(qǐng)參閱圖lb，在刻蝕目標(biāo)層101的表面依次沉積犧牲層102、涂布光阻膠層(圖中未示)，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，圖案化的光阻膠層寬度用于定義精細(xì)圖案的間隔；以圖案化的光阻膠層為掩膜，刻蝕所述犧牲層102形成圖案化的犧牲層102。其中，犧牲層一般為氧化層。
[0006]步驟13、請(qǐng)參閱圖lc，在圖案化的犧牲層102表面以及顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面沉積側(cè)壁層103，并各向異性刻蝕所述側(cè)壁層103，使得經(jīng)過(guò)刻蝕的側(cè)壁層103位于圖案化的犧牲層102兩側(cè)，其寬度為精細(xì)圖案的線寬。其中，側(cè)壁層一般為氮化層。從圖中也可以看出，相鄰側(cè)壁層103之間的空隙寬度同樣定義了精細(xì)圖案的間隔。
[0007]步驟14、請(qǐng)參閱圖ld，濕法去除圖案化的犧牲層102。由于犧牲層一般為氧化層，側(cè)壁層一般為氮化層，所以采用氫氟酸去除圖案化的犧牲層102，可以確保去除犧牲層102的同時(shí)側(cè)壁層不被去除。
[0008]步驟15、請(qǐng)參閱圖le，以刻蝕后的側(cè)壁層103為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。從上述描述可以看出，刻蝕后的相鄰側(cè)壁層103之間的空隙寬度定義了精細(xì)圖案的間隔，刻蝕后的側(cè)壁層103的寬度定義了精細(xì)圖案的線寬。
[0009]基于上述說(shuō)明，現(xiàn)有的SADP技術(shù)是比較復(fù)雜的，實(shí)現(xiàn)起來(lái)生產(chǎn)效率較低。而且，側(cè)壁層103經(jīng)過(guò)異向刻蝕之后，需要保持垂直且規(guī)則的形狀，來(lái)定義精細(xì)圖案的線寬，這一點(diǎn)對(duì)于異向刻蝕工藝來(lái)說(shuō)，難以很好地實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，側(cè)壁層103沉積在圖案化的犧牲層102表面以及顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面，對(duì)于更小尺寸的精細(xì)圖案，顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面寬度很窄，側(cè)壁層103在該位置上沉積的厚度均勻性就會(huì)很差，因而很難刻蝕得到理想形狀的側(cè)壁層。所以最終以刻蝕后的側(cè)壁層為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層101進(jìn)行刻蝕時(shí)，很難得到理想尺寸的精細(xì)圖案，或者說(shuō)精細(xì)圖案的側(cè)壁粗糙度(line wall roughness,LWR)很高，如果俯視，就會(huì)發(fā)現(xiàn)精細(xì)圖案有的位置上很窄，有的位置上很寬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，能夠降低精細(xì)圖案的側(cè)壁粗糙度。[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，所述精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括:
[0013]在半導(dǎo)體襯底上依次沉積多晶硅層，并形成圖案化的硬掩膜層；圖案化的硬掩膜層的寬度定義精細(xì)圖案第奇數(shù)個(gè)線的位置；
[0014]以圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕多晶硅層至顯露出半導(dǎo)體襯底；
[0015]對(duì)經(jīng)過(guò)刻蝕的多晶硅層進(jìn)行修剪以達(dá)到目標(biāo)線寬，其中，進(jìn)行修剪的方法包括:氧化多晶硅層側(cè)壁，形成氧化硅層側(cè)壁，使未氧化的多晶硅層寬度等于目標(biāo)線寬；濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁；采用去離子水清洗未氧化的多晶硅層側(cè)壁；
[0016]在具有目標(biāo)線寬的多晶硅層之間填充氧化層；
[0017]在圖案化的硬掩膜層的兩側(cè)形成側(cè)壁層，側(cè)壁層之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬；
[0018]以側(cè)壁層和圖案化的硬掩膜層共同作為掩膜，對(duì)顯露出的氧化層進(jìn)行刻蝕至顯露出半導(dǎo)體襯底；
[0019]再次沉積多晶硅層，填充在氧化層被刻蝕之后的位置，形成第偶數(shù)個(gè)線；
[0020]化學(xué)機(jī)械研磨去除側(cè)壁層和硬掩膜層形成精細(xì)圖案。
[0021]所述濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁采用氫氟酸或者鹽酸。
[0022]填充氧化層采用旋涂方法，并回刻氧化層以顯露出圖案化的硬掩膜層。
[0023]采用多晶硅形成側(cè)壁層，該方法進(jìn)一步包括:對(duì)側(cè)壁層進(jìn)行修剪，使側(cè)壁層之間的空隙達(dá)到目標(biāo)線寬。
[0024]所述硬掩膜層為氮化硅層。
[0025]對(duì)顯露出的氧化層進(jìn)行刻蝕采用干法刻蝕。
[0026]從上述方案可以看出，本發(fā)明對(duì)精細(xì)圖案的線進(jìn)行修剪，以達(dá)到目標(biāo)線寬。修剪方法比較柔和，因此得到的LWR較低，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1a至圖1e為現(xiàn)有采用SADP技術(shù)形成精細(xì)圖案的剖面示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案制作方法的流程示意圖；
[0029]圖2a至圖2h為本發(fā)明實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]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)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案制作方法的流程示意圖如圖2所示，下面結(jié)合圖2a至圖2h進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其包括以下步驟:
[0032]步驟21、請(qǐng)參閱圖2a，在半導(dǎo)體襯底200上依次沉積多晶硅層201，并形成圖案化的硬掩膜層202 ;圖案化的硬掩膜層202的寬度定義精細(xì)圖案第奇數(shù)個(gè)線的位置；
[0033]硬掩膜層可以為氮化硅層。具體方法可以為:在半導(dǎo)體襯底200上依次沉積多晶硅層和硬掩膜層，在硬掩膜層的表面涂布光阻膠層，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，圖案化光阻膠層的寬度定義精細(xì)圖案第奇數(shù)個(gè)線的位置；以圖案化的光阻膠層為掩膜，刻蝕硬掩膜層形成圖案化的硬掩膜層202。
[0034]步驟22、請(qǐng)參閱圖2b，以圖案化的硬掩膜層202為掩膜，刻蝕多晶硅層201至顯露出半導(dǎo)體襯底200 ；
[0035]步驟23、請(qǐng)參閱圖2c，對(duì)經(jīng)過(guò)刻蝕的多晶硅層201進(jìn)行修剪(trim)以達(dá)到目標(biāo)線寬，其中，進(jìn)行修剪的方法包括:氧化多晶硅層側(cè)壁，形成氧化硅層側(cè)壁，使未氧化的多晶硅層寬度等于目標(biāo)線寬；濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁；采用去離子水清洗未氧化的多晶硅層側(cè)壁；
[0036]該步驟是本發(fā)明的關(guān)鍵，在步驟21中，圖案化的硬掩膜層202的寬度不一定能夠達(dá)到目標(biāo)線寬，所以在該步驟中，可以對(duì)經(jīng)過(guò)刻蝕的多晶硅層201進(jìn)行精細(xì)修剪，以達(dá)到目標(biāo)線寬。首先采用氧氣氧化多晶硅層的兩個(gè)側(cè)壁，使未氧化的多晶硅層寬度等于目標(biāo)線寬，氧氣的流量控制根據(jù)需要進(jìn)行；然后采用氫氟酸或者鹽酸濕法去除這層氧化硅層側(cè)壁；最后采用去離子水清洗未氧化的多晶硅層側(cè)壁。氧化時(shí)可以精確控制調(diào)整線的寬度，采用氫氟酸或者鹽酸濕法去除這層氧化硅層側(cè)壁就像砂子打磨一樣逐漸去掉氧化硅層，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，線的LWR被有效降低。
[0037]步驟24、請(qǐng)參閱圖2d，在具有目標(biāo)線寬的多晶硅層之間填充氧化層203 ；
[0038]優(yōu)選的，填充氧化層采用旋涂方法，旋涂的氧化層覆蓋圖案化的硬掩膜層202，所以需要回刻氧化層以顯露出圖案化的硬掩膜層。另外，填充氧化層也可以采用化學(xué)氣相沉積方法。
[0039]步驟25、請(qǐng)參閱圖2e，在圖案化的硬掩膜層202的兩側(cè)形成側(cè)壁層204，側(cè)壁層204之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬；
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中側(cè)壁層204可以采用多晶硅，因?yàn)樵摬襟E側(cè)壁層204之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬，所以仍然可以像步驟23中，氧化一部分作為側(cè)壁層的多晶硅，然后再把這部分氧化硅去除，使側(cè)壁層之間的空隙達(dá)到目標(biāo)線寬。當(dāng)然，也可以直接使側(cè)壁層之間的空隙達(dá)到目標(biāo)線寬。
[0041]步驟26、請(qǐng)參閱圖2f，以側(cè)壁層204和圖案化的硬掩膜層202共同作為掩膜，對(duì)顯露出的氧化層203進(jìn)行刻蝕至顯露出半導(dǎo)體襯底200 ；
[0042]本步驟采用干法刻蝕顯露出的氧化層203。
[0043]步驟27、請(qǐng)參閱圖2g，再次沉積多晶硅層201，填充在氧化層被刻蝕之后的位置，形成第偶數(shù)個(gè)線；
[0044]步驟28、請(qǐng)參閱圖2h，化學(xué)機(jī)械研磨去除側(cè)壁層204和硬掩膜層202形成精細(xì)圖案。
[0045]至此，本發(fā)明精細(xì)圖案制作完成。精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，由多晶硅層201構(gòu)成的線相間排列在由氧化層203構(gòu)成的間隔中。
[0046]綜上，采用本發(fā)明的方法形成的精細(xì)圖案，可以先大體定義第奇數(shù)個(gè)線的位置；然后再修剪第奇數(shù)個(gè)線以達(dá)到目標(biāo)線寬，修剪時(shí)濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁，方法比較柔和，逐漸使第奇數(shù)個(gè)線達(dá)到目標(biāo)線寬，因此LWR較低。進(jìn)一步利用側(cè)壁層之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬時(shí)，也可以對(duì)側(cè)壁層進(jìn)行修剪，使第偶數(shù)個(gè)線達(dá)到目標(biāo)線寬。因此，本發(fā)明精細(xì)圖案的線可以通過(guò)靈活的調(diào)節(jié)形成準(zhǔn)確尺寸，所以精確度更高。[0047]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】
1.一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，所述精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括: 在半導(dǎo)體襯底上依次沉積多晶硅層，并形成圖案化的硬掩膜層；圖案化的硬掩膜層的寬度定義精細(xì)圖案第奇數(shù)個(gè)線的位置； 以圖案化的硬掩膜層為掩膜，刻蝕多晶硅層至顯露出半導(dǎo)體襯底； 對(duì)經(jīng)過(guò)刻蝕的多晶硅層進(jìn)行修剪以達(dá)到目標(biāo)線寬，其中，進(jìn)行修剪的方法包括:氧化多晶硅層側(cè)壁，形成氧化硅層側(cè)壁，使未氧化的多晶硅層寬度等于目標(biāo)線寬；濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁；采用去離子水清洗未氧化的多晶硅層側(cè)壁； 在具有目標(biāo)線寬的多晶硅層之間填充氧化層； 在圖案化的硬掩膜層的兩側(cè)形成側(cè)壁層，側(cè)壁層之間的空隙定義精細(xì)圖案第偶數(shù)個(gè)線寬； 以側(cè)壁層和圖案化的硬掩膜層共同作為掩膜，對(duì)顯露出的氧化層進(jìn)行刻蝕至顯露出半導(dǎo)體襯底； 再次沉積多晶硅層，填充在氧化層被刻蝕之后的位置，形成第偶數(shù)個(gè)線； 化學(xué)機(jī)械研磨去除側(cè)壁層和硬掩膜層形成精細(xì)圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述濕法刻蝕去除氧化硅層側(cè)壁采用氫氟酸或者鹽酸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，填充氧化層采用旋涂方法，并回刻氧化層以顯露出圖案化的硬掩膜層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，采用多晶硅形成側(cè)壁層，該方法進(jìn)一步包括:對(duì)側(cè)壁層進(jìn)行修剪，使側(cè)壁層之間的空隙達(dá)到目標(biāo)線寬。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜層為氮化硅層。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)顯露出的氧化層進(jìn)行刻蝕采用干法刻蝕。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103515193SQ201210219509
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】張海洋, 王新鵬 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司