一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法技术

本发明专利技术提出了一种改善38nm及以下工艺节点中SADP工艺中芯模顶端圆角形貌的工艺方法。通过选择生长两层刻蚀选择比较大的芯模膜质，在第一次芯模细化工艺时，顶端的膜质不刻蚀或者少刻蚀，利用湿法刻蚀的各向同性特征，使芯模下层膜形成顶部大底部小的形貌。在去除芯模顶部膜层后，在第二次芯模细化工艺时，再次利用湿法刻蚀的各向同性特征，最终形成侧壁垂直于表面的芯模形貌，有利于后续侧墙和刻蚀工艺的作业，极大的改善了后续的双重图形刻蚀工艺窗口。

【技术实现步骤摘要】
一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法。
技术介绍
随着半导体制造的工艺节点不断往下推进，关键尺寸不断缩小，已经超出了目前主流的光刻工艺的物理极限。在38nm及以下工艺节点的制造中，一般的会使用自对准双重成像工艺(Self-alignedDoublePatterning,SADP)。在SADP工艺中，为方便后续的刻蚀工艺，要求作为硬掩模板的侧墙(spacer)的侧边形貌尽可能的垂直于晶圆表面。这就要求侧墙的芯模(core)顶端形貌尽可能的垂直于晶圆表面，避免出现“圆角”形貌(rounding)。目前的主流SADP工艺做法如下图1a～图1d所示：使用氧化硅作为芯模10，通过湿法工艺细化芯模10到需要的关键尺寸，然后使用氮化硅(SiN)作为侧墙20。使用湿法工艺去除芯模10的氧化硅，留下侧墙20的氮化硅作为后续刻蚀工艺的硬质掩模板。由于湿法工艺具有各向同性刻蚀的特点，一般的都会导致芯模10顶端出现圆角现象，影响后续的侧墙20的形貌，最终影响后续的关键尺寸刻蚀工艺。目前的工艺只能做到尽量减少芯模10顶端圆角的效应，难以完全避免。
技术实现思路
本专利技术提出了一种改善38nm及以下工艺节点中双重图形制造(SADP)工艺中芯模顶端圆角形貌的工艺方法。为了达到上述目的，本专利技术提出一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，包括下列步骤：在半导体衬底上形成芯模层，其包括第一芯模层和第二芯模层；进行第一次芯模层细化处理；去除所述第二芯模层；进行第二次芯模层细化处理，使得第一芯模层顶部形貌在各向同性刻蚀作用下，保持垂直形貌；进行后续的侧墙工艺和芯模去除工艺。进一步的，所述第一芯模层和第二芯模层在芯模层细化处理时，对酸刻蚀液具有不同的刻蚀选择比。进一步的，所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层刻蚀量小于所述第一芯模层。进一步的，所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层不进行刻蚀，只针对所述第一芯模层进行刻蚀。进一步的，所述侧墙工艺中，在侧墙生长和刻蚀工艺后，淀积的介质层为和所述侧墙工艺具有不同湿法刻蚀选择比的膜层。进一步的，所述侧墙介质层采用正硅酸乙酯或高温氧化物沉积形成。进一步的，所述侧墙工艺还包括化学机械研磨淀积的牺牲层的步骤，所述牺牲层和所述芯模层以及所述侧墙介质层具有不同研磨速率选择比。进一步的，所述牺牲层包括氮化硅，高密度等离子体沉积氧化硅，及氮氧化硅中的一种或几种。进一步的，所述去除第二芯模层和侧墙介质层采用湿法刻蚀工艺。进一步的，所述湿法刻蚀工艺采用侧墙介质层、芯模层和侧墙膜层刻蚀选择比较高的化学药剂，包括稀氟氢酸或缓冲氧化物刻蚀液。本专利技术提出了一种改善38nm及以下工艺节点中SADP工艺中芯模顶端圆角形貌的工艺方法。通过选择生长两层刻蚀选择比较大的芯模膜质，在第一次芯模细化工艺时，顶端的膜质不刻蚀或者少刻蚀，利用湿法刻蚀的各向同性特征，使芯模下层膜形成顶部大底部小的形貌。在去除芯模顶部膜层后，在第二次芯模细化工艺时，再次利用湿法刻蚀的各向同性特征，最终形成侧壁垂直于表面的芯模形貌，有利于后续侧墙和刻蚀工艺的作业，极大的改善了后续的双重图形刻蚀工艺窗口。附图说明图1a～图1d所示为现有技术中SADP工艺流程图。图2所示为本专利技术较佳实施例的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法流程图。图3a～图3d所示为本专利技术较佳实施例的SADP工艺流程图。具体实施方式以下结合附图给出本专利技术的具体实施方式，但本专利技术不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图2，图2所示为本专利技术较佳实施例的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法流程图。本专利技术提出一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，包括下列步骤：步骤S100：在半导体衬底上形成芯模层，其包括第一芯模层和第二芯模层；步骤S200：进行第一次芯模层细化处理；步骤S300：去除所述第二芯模层；步骤S400：进行第二次芯模层细化处理，使得第二芯模层顶部形貌在各向同性刻蚀作用下，保持垂直形貌；步骤S500：进行后续的侧墙工艺和芯模去除工艺。再请参看图3a～图3d，图3a～图3d所示为本专利技术较佳实施例的SADP工艺流程图。本专利技术较佳实施例在半导体衬底100上一次形成第一芯模层200和第二芯模层300，所述第一芯模层200和第二芯模层300在芯模层细化处理(sliming)时，对酸刻蚀液具有较大不同的刻蚀选择比，请参考图3a所示。所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层300刻蚀量小于所述第一芯模层200。进一步的，所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层300不进行刻蚀，即只针对所述第一芯模层200进行刻蚀。请参考图3b所示。接着通过湿法刻蚀工艺去除所述第二芯模层300，请参考图3c所示。然后进行第二次芯模层细化处理，使得第一芯模层200顶部形貌在各向同性刻蚀作用下，保持垂直形貌，请参考图3d所示。最后进行后续的侧墙工艺和芯模去除工艺，形成较好的侧墙硬掩膜形貌，以有利于后续的刻蚀工艺。为了达到要求的工艺条件，第一芯模层200、第二芯模层300、侧墙的淀积厚度均需根据实际需求做出调整。根据本专利技术较佳实施例，所述侧墙工艺中，在侧墙生长和刻蚀工艺后，淀积的介质层为和所述侧墙工艺具有明显不同湿法刻蚀选择比的膜层，所述侧墙介质层包括但不限于采用正硅酸乙酯(TEOS)或高温氧化物(HTO)沉积形成。进一步的，所述侧墙工艺还包括化学机械研磨淀积的牺牲层的步骤，所述牺牲层和所述芯模层以及所述侧墙介质层具有明显不同研磨速率选择比。化学机械研磨淀积的牺牲层视工艺需求而使用，所述牺牲层包括但不限于氮化硅，高密度等离子体沉积氧化硅(HighDensityPlasma,简称为“HDP”)，及氮氧化硅(SION)中的一种或几种。所述去除第二芯模层和侧墙介质层采用湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺采用侧墙介质层、芯模层和侧墙膜层刻蚀选择比较高的化学药剂，包括但不限于稀氟氢酸(DiluteHydrofluoricAcid,DHP)或缓冲氧化物刻蚀液(BufferedOxideEtch,BOE)，缓冲氧化物刻蚀液由氢氟酸(49％)与水或氟化铵与水混合而成。综上所述，本专利技术提出了一种改善38nm及以下工艺节点中SADP工艺中芯模顶端圆角形貌的工艺方法。通过选择生长两层刻蚀选择比较大的芯模膜质，在第一次芯模细化工艺时，顶端的膜质不刻蚀或者少刻蚀，利用湿法刻蚀的各向同性特征，使芯模下层膜形成顶部大底部小的形貌。在去除芯模顶部膜层后，在第二次芯模细化工艺时，再次利用湿法刻蚀的各向同性特征，最终形成侧壁垂直于表面的芯模形貌，有利于后续侧墙和刻蚀工艺的作业，极大的改善了后续的双重图形刻蚀工艺窗口。虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本专利技术。本专利技术所属
中具有通常知识者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本专利技术的保护范围当视权利要求书所界定者为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，包括下列步骤：在半导体衬底上形成芯模层，其包括第一芯模层和第二芯模层；进行第一次芯模层细化处理；去除所述第二芯模层；进行第二次芯模层细化处理，使得第一芯模层顶部形貌在各向同性刻蚀作用下，保持垂直形貌；进行后续的侧墙工艺和芯模去除工艺。

【技术特征摘要】
1.一种改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，包括下列步骤：在半导体衬底上形成芯模层，其包括第一芯模层和第二芯模层；进行第一次芯模层细化处理；去除所述第二芯模层；进行第二次芯模层细化处理，使得第一芯模层顶部形貌在各向同性刻蚀作用下，保持垂直形貌；进行后续的侧墙工艺和芯模去除工艺。2.根据权利要求1所述的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，所述第一芯模层和第二芯模层在芯模层细化处理时，对酸刻蚀液具有不同的刻蚀选择比。3.根据权利要求1所述的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层刻蚀量小于所述第一芯模层。4.根据权利要求1所述的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，所述第一次芯模层细化处理中，所述第二芯模层不进行刻蚀，只针对所述第一芯模层进行刻蚀。5.根据权利要求1所述的改善双重图形刻蚀芯模顶端圆角的工艺方法，其特征在于，所述侧墙工艺中，在侧墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵健，李虎，徐友峰，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31