自对准双重图形的形成方法技术

一种自对准双重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层；在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成聚合物层；在所述聚合物层表面形成第一掩膜材料层；对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形。由于在牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成聚合物层，所述聚合物层的硬度远远大于牺牲光刻胶层的硬度，使得牺牲光刻胶层的形状不会因为第一掩膜材料层产生的应力发生形变，且利用沉积工艺和刻蚀工艺形成的聚合物层的转角为直角，使得最终的刻蚀图形的侧壁形貌较佳。

Method for forming self-aligned double pattern

Including a self-aligned dual pattern forming method: to be etched material layer; the photoresist layer is formed to be sacrificial layer etching; polymer layer is formed at the top of the wall surface sacrificial photoresist layer on the side; in the polymer layer formed on the surface of the first mask layer on the first material; the mask material layer is etched back, the sacrificial photoresist layer positioned on both sides of the first mask material layer is formed on the first mask pattern. Due to the formation of a polymer layer on the top surface of the photoresist layer and the sacrificial sidewall, the polymer layer hardness is far greater than the sacrificial photoresist layer hardness, the shape will not sacrifice because the first photoresist mask material layer stress caused by deformation, rotation and the use of polymer layer deposition processes and the formation of the etching process right, so that the sidewall etching morphology of the final good.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体技术，特别涉及一种自对准双重图形的形成方法。
技术介绍
在半导体制造领域，光刻胶材料用于将掩膜图像转印到一层或多层的材料层中，例如将掩膜图像转印到金属层、介质层或半导体衬底上。但随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，利用光刻工艺在材料层中形成小特征尺寸的掩膜图形变得越来越困难。为了提高半导体器件的集成度，业界已提出了多种双重图形工艺，其中，自对准双重图形（Self-AlignedDoublePatterning，SADP）工艺即为其中的一种。图1至图6为现有技术的一种利用自对准双重图形为掩膜对半导体结构进行刻蚀的方法，具体包括：请参考图1，提供半导体衬底10，在半导体衬底10表面形成待刻蚀材料层20，在所述待刻蚀材料层20表面形成底部抗反射层40，在所述底部抗反射层40表面形成光刻胶层50；请参考图2，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成牺牲光刻胶层55，以所述牺牲光刻胶层55为掩膜，对底部抗反射层进行刻蚀，形成牺牲底部抗反射层45；请参考图3，在所述待刻蚀材料层20和牺牲光刻胶层55表面形成硬掩膜层60；请参考图4，对所述硬掩膜层进行回刻蚀，直到暴露出所述待刻蚀材料层20表面和牺牲光刻胶层55的顶部表面，在所述牺牲光刻胶层55、牺牲底部抗反射层45侧壁表面形成侧墙65；请参考图5，去除所述牺牲光刻胶层和牺牲底部抗反射层；请参考图6，以所述侧墙65作为掩膜，对所述待刻蚀材料层20（请参考图5）进行刻蚀。更多关于自对准双重图形工艺请参考公开号为US2009/0146322A1的美国专利文献。但是专利技术人发现，利用上述方法刻蚀待刻蚀材料层形成的刻蚀图形的侧壁形貌较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种自对准双重图形的形成方法，最终形成的待刻蚀材料层的侧壁形貌较佳。为解决上述问题，本专利技术提供了一种自对准双重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层；在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成聚合物层；在所述聚合物层表面形成第一掩膜材料层；对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述牺牲光刻胶层顶部表面的聚合物层，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形；去除所述牺牲光刻胶层和聚合物层。可选的，形成所述聚合物层的工艺包括：在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面利用沉积工艺形成聚合物层；对所述聚合物层进行刻蚀工艺，去除部分厚度的聚合物层。可选的，重复若干次上述的沉积工艺和刻蚀工艺，使得形成的聚合物层的转角为直角。可选的，所述重复的次数为1~5。可选的，所述沉积工艺为等离子体沉积工艺，具体包括：利用至少包括CH3F、CH2F2、HBr、CH4其中一种或几种的反应气体在所述牺牲光刻胶层顶部和侧壁表面形成聚合物层，其中，射频功率的范围为100瓦~1000瓦，反应温度的范围为30摄氏度~60摄氏度，反应腔压强范围为100毫托~200毫托。可选的，所述刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺，具体包括：利用至少含有CF4、CHF3、CH2F2、O2、Ar其中一种的刻蚀气体对聚合物层进行刻蚀，射频功率的范围为50瓦~1000瓦，反应温度的范围为30摄氏度~60摄氏度，反应腔压强范围为5毫托~200毫托。可选的，所述第一掩膜材料层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛、氮化钽其中的一种或几种。可选的，形成所述第一掩膜材料层的工艺为原子层沉积工艺、低压化学气相沉积工艺或亚常压化学气相沉积工艺。可选的，还包括，在所述待刻蚀材料层表面形成第二掩膜材料层，在所述第二掩膜材料层表面形成牺牲光刻胶层。可选的，去除所述牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层后，以所述第一掩膜图形为掩膜，对所述第二掩膜材料层进行刻蚀，形成第二掩膜图形。可选的，去除所述第一掩膜图形，以所述第二掩膜图形为掩膜，对所述待刻蚀材料层进行刻蚀。可选的，所述第二掩膜材料层的材料为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、无定形碳、多晶硅、氧化铪、氧化钛、氧化锆、氮化钛、氮化钽、钛其中的一种或几种。可选的，还包括，以所述第一掩膜图形为掩膜，对所述待刻蚀材料层进行刻蚀。可选的，去除所述牺牲光刻胶层和聚合物层的工艺为灰化工艺。可选的，所述聚合物层的厚度范围为1纳米~30纳米。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层，在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面利用沉积工艺和刻蚀工艺形成聚合物层，在所述待刻蚀材料层、聚合物层表面形成第一掩膜材料层，对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述牺牲光刻胶层顶部表面的聚合物层，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形。由于在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成了聚合物层，所述聚合物层的硬度远远大于牺牲光刻胶层的硬度，聚合物层的形状不容易变形，使得牺牲光刻胶层的形状不会因为第一掩膜材料层产生的应力发生形变，利用沉积工艺和刻蚀工艺形成的聚合物层的转角为直角，使得最终的刻蚀图形的侧壁形貌较佳，且通过控制所述聚合物层的厚度，可以控制最终的刻蚀图形的间距。附图说明图1至图6是现有技术的自对准双重图形工艺的剖面结构示意图；图7至图16是本专利技术实施例的自对准双重图形的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由于利用上述技术刻蚀待刻蚀材料层形成的刻蚀图形的侧壁形貌较差，专利技术人经过研究发现，当在所述牺牲材料层和牺牲光刻胶层表面形成硬掩膜层时，所述硬掩膜层会对牺牲光刻胶层产生应力作用。由于光刻胶层的硬度不大，即使经过曝光后烘烤后牺牲光刻胶层也较为柔软，所述硬掩膜层产生的应力会使得牺牲光刻胶层变形，形成剖面为类梯形的牺牲光刻胶层，使得牺牲光刻胶层的侧壁不垂直于待刻蚀材料层表面，使得后续形成于所述牺牲光刻胶层侧壁表面的侧墙不垂直于待刻蚀材料层表面，影响最终对待刻蚀材料层进行刻蚀形成的刻蚀图形的侧壁形貌。为此，本专利技术提出了一种自对准双重图形的形成方法，在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层，在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面利用沉积工艺和刻蚀工艺形成聚合物层，在所述待刻蚀材料层、聚合物层表面形成第一掩膜材料层，对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述牺牲光刻胶层顶部表面的聚合物层，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形。由于在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成了聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自对准双重图形的形成方法，其特征在于，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层；在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成聚合物层；在所述聚合物层表面形成第一掩膜材料层；对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述牺牲光刻胶层顶部表面的聚合物层，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形；去除所述牺牲光刻胶层和聚合物层。

【技术特征摘要】
1.一种自对准双重图形的形成方法，其特征在于，包括：
提供待刻蚀材料层；
在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层；
在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面形成聚合物层；
在所述聚合物层表面形成第一掩膜材料层；
对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述牺牲光刻胶层顶部
表面的聚合物层，位于所述牺牲光刻胶层两侧的第一掩膜材料层形成第一掩
膜图形；
去除所述牺牲光刻胶层和聚合物层。
2.如权利要求1所述的自对准双重图形的形成方法，其特征在于，形成所述
聚合物层的工艺包括：在所述牺牲光刻胶层的顶部和侧壁表面利用沉积工艺
形成聚合物层；对所述聚合物层进行刻蚀工艺，去除部分厚度的聚合物层。
3.如权利要求2所述的自对准双重图形的形成方法，其特征在于，重复若干
次上述的沉积工艺和刻蚀工艺，使得形成的聚合物层的转角为直角。
4.如权利要求3所述的自对准双重图形的形成方法，其特征在于，所述重复
的次数为1~5。
5.如权利要求2所述的自对准双重图形的形成方法，其特征在于，所述沉积
工艺为等离子体沉积工艺，具体包括：利用至少包括CH3F、CH2F2、HBr、
CH4其中一种或几种的反应气体在所述牺牲光刻胶层顶部和侧壁表面形成聚
合物层，其中，射频功率的范围为100瓦~1000瓦，反应温度的范围为30摄
氏度~60摄氏度，反应腔压强范围为100毫托~200毫托。
6.如权利要求2所述的自对准双重图形的形成方法，其特征在于，所述刻蚀
工艺为等离子体刻蚀工艺，具体包括：利用至少含有CF4、CHF3、CH2F2、O2、
Ar其中一种的刻蚀气体对聚合物层进行刻蚀，射频功率的范围为50瓦~1000

\t瓦，反应温度的范围为30摄氏...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈满华，祖延雷，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31