一种制备边缘粗糙度较小的细线条的方法技术

本发明专利技术提供一种制备边缘粗糙度较小的细线条的方法，其步骤包括：在衬底上淀积阻挡层和牺牲层；在牺牲层上涂光刻胶，并定义线条的光刻图形；采用干法刻蚀方法将光刻图形转移至牺牲层；淀积侧墙材料层，并采用干法刻蚀方法形成侧墙；湿法腐蚀侧墙内的牺牲层，形成侧墙掩膜层；利用侧墙掩膜层，通过干法刻蚀将线条图形转移至衬底上，得到细线条。本发明专利技术结合了侧墙技术及湿法腐蚀技术，避免了使用电子束光刻、高温氧化等工艺，可获得具有小的边缘粗糙度的细线条。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超大规模集成电路制造
，涉及一种制备集成电路中超细线条的方法，尤其涉及一种结合侧墙技术及湿法腐蚀来制备边缘粗糙度较小的超细线条的方法。
技术介绍
随着集成电路的发展，器件的集成度不断提 高，要求器件的尺寸不断减小，制备小尺寸细线条越来越关键。采用电子束光刻虽然可以制备细线条，但是由于耗时长，成本高，在工业生产中不具备优势，并且电子束光刻工程中存在电子散射，制备30nm以下细线条遇到很大挑战。其它制备方法，如普通光刻和氧化工艺，虽然能制备细线条，但是细线条有较大的LER(边缘粗糙度)，再加上氧化要进行高温加工，时间较长，成本较高，限制了其在工业生产中的发展。侧墙技术是利用已形成的侧墙作为硬掩模，并向下刻蚀硅形成细线条。侧墙技术工艺步骤简单，制作工时短，对设备要求不高，实施性强。通过合理设计，可以利用侧墙技术制备出20nm以下细线条。
技术实现思路
本专利技术提出一种结合侧墙技术及湿法腐蚀来制备边缘粗糙度(LER)较小的超细纳米线条的方法，避免使用电子束光刻、高温氧化等工艺，可获得尺寸在20nm以下的细线条，同时，线条的LER可以得到改善。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤I)在衬底上淀积阻挡层和牺牲层；2)在所述牺牲层上涂光刻胶，并定义线条的光刻图形；3)采用干法刻蚀方法将所述光刻图形转移至所述牺牲层；4)淀积侧墙材料层，并采用干法刻蚀方法形成侧墙；5)湿法腐蚀侧墙内的牺牲层，形成侧墙掩膜层；6)利用所述侧墙掩膜层，通过干法刻蚀将线条图形转移至衬底上，得到细线条。进一步地,所述衬底为硅衬底。进一步地，所述阻挡层为氧化硅，所述牺牲层为多晶硅。进一步地，采用普通光学光刻方法定义线条图形。进一步地，所述侧墙材料层为氮化硅。进一步地，采用低压化学气相沉积方法或等离子体增强化学气相沉积方法进行所述淀积。进一步地，所述干法刻蚀为各向异性干法刻蚀。进一步地,米用TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxide,四甲基氢氧化铵)溶液进行所述湿法腐蚀；TMAH溶液浓度优选为25wt%，腐蚀温度优选为60°C。本专利技术的优点和积极效果如下I)由氮化硅侧墙作掩膜刻蚀出的硅细线条粗糙度小，形貌好。多晶硅的干法刻蚀侧面较氧化硅、氮化硅陡直，由它形成的侧墙光滑度得到提高，再加上湿法腐蚀多晶硅较干法刻蚀更能彻底去除多晶硅，不会在侧墙残留造成线条粗糙。2)利用侧墙技术可以制备尺寸 小于20nm的线条，满足小尺寸器件关键工艺的要求。3)采用TMAH溶液湿法腐蚀多晶硅，操作简便，安全；并且不会引入金属离子，适用于集成电路制造工艺中。4)工艺流程耗时短，可操作性强，适于工业生产。附图说明图I是本专利技术实施例的制备边缘粗糙度较小的细线条的方法的工艺流程图。图2是本专利技术实施例的制备细线条过程中各材料层结构示意图。其中1衬底材料；2—氧化娃；3一多晶娃；4一光刻I父；5一氮化娃；6一衬底材料系线条。具体实施例方式下面通过具体实施例，并配合附图，对本专利技术做详细的说明。图I是本实施例的制备边缘粗糙度较小的细线条的方法的步骤流程图。该流程可进一步概括为下面三个大步骤I)在衬底上淀积阻挡层和牺牲层，并定义线条的光刻图形。阻挡层材料为氧化硅，作用是在后续刻蚀牺牲层和腐蚀牺牲层时作衬底的阻挡层。牺牲层材料为多晶硅，作为后续淀积侧墙的支撑层。具体工艺步骤包括a)淀积一层氧化硅阻挡层，阻挡后续刻蚀以及腐蚀；b)淀积一层多晶硅薄膜；c)在多晶硅上涂上一层光刻胶，光刻定义出细线条；d)干法刻蚀将图形转移到多晶硅薄膜上.2)湿法腐蚀形成侧墙目的是制备出后续刻蚀衬底硅所用侧墙。侧墙作为刻蚀硅衬底的掩膜层，它的宽度直接决定了刻蚀出来的硅线条的尺寸。具体工艺步骤如下e)淀积一层一定厚度的氮化硅；f)干法刻蚀氮化硅，形成侧墙；g)湿法腐蚀多晶硅牺牲层，形成氮化硅侧墙掩膜层。3)干法刻蚀衬底材料，形成细线条主要通过干法刻蚀，利用氮化硅侧墙作掩膜层，将线条转移到硅衬底材料，最终制备LER较小的细线条。具体工艺步骤如下h)干法刻蚀氧化硅阻挡层；i)干法刻蚀硅衬底。上述方法中，淀积氧化硅、多晶硅、氮化硅采用低压化学气相沉积方法，还可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，但沉积膜的质量不如低压化学气相沉积好。定义光刻胶采用的是普通光学光刻即可，也可以采用更先进的光学光刻技术。刻蚀氧化硅、多晶硅、氮化硅和衬底材料采用的是各向异性干法刻蚀技术。湿法腐蚀多晶硅采用TMAH溶液，TMAH溶液浓度优选为25wt%，腐蚀温度优选为60°C ;此外还可以采用氢氧化钾(KOH)溶液等，但KOH有毒性，所以在工业生产中使用不多。本实施例制备的细线条，小的边缘粗糙度是通过采用多晶硅牺牲层和湿法腐蚀多晶硅实现的。多晶硅的干法刻蚀侧面较氧化硅、氮化硅陡直，侧面形貌较好，后续经过淀积刻蚀形成的氮化硅侧墙也比较陡直。多晶硅牺牲层的去除采用TMAH溶液湿法腐蚀，TMAH对硅材料的腐蚀速率较高，且速率可通过调节腐蚀溶液的浓度和温度调节，并且它对氧化硅和氮化硅都有较高的选择比。较之干法刻蚀，湿法腐蚀多晶 硅牺牲层反应更彻底，去除更干净。这样，侧墙的LER较小，刻蚀后的硅线条LER也较小。线条尺寸的控制则是通过形成尺寸较小的侧墙尺寸来实现。较高的牺牲层厚度和较薄的氮化硅厚度可以形成尺寸较小的侧墙尺寸，经过干法刻蚀，能将侧墙掩模图形转移到衬底硅材料，最终制备出20nm以下超细线条。下面提供应用上述方法制备细线条的具体实例，但本专利技术不限于其中所提及的工艺参数。图2为制备过程中各材料层的示意图，结合该图具体说明如下实施例I :I、在(100) /<110>体硅衬底上化学气相淀积一层氧化硅薄膜，厚度为200 A,如图2(a)所示。2、在氧化硅薄膜上化学气相淀积一层多晶硅薄膜，厚度为1500 A,如图2(b)所示；3、在多晶硅薄膜上涂光刻胶，如图2(c)所示；4、光刻定义出将要作为牺牲层的区域，如图2(d)所示；5、各向异性干法刻蚀多晶硅薄膜，最终将光刻胶上的图形转移到多晶硅薄膜材料上,如图2(e)所示；6、去掉光刻胶，如图2 (f)所示；7、在氧化硅薄膜和多晶硅薄膜的表面上化学气相淀积氮化硅，厚度为200A,如图2 (g)所示；8、各向异性干法刻蚀氮化硅，形成氮化硅侧墙，如图2 (h)所示；9、在25wt%，60°C的TMAH溶液中湿法腐蚀多晶硅，牺牲层被腐蚀掉，形成氮化硅硬掩膜，如图2 (i)所示；10、各向异性干法刻蚀氧化硅，如图2 (j)所示；11、各向异性干法刻蚀硅衬底800A,形成硅细线条，如图2(k)所示；12、热(170°C )的浓磷酸腐蚀氮化硅，如图2(1)所示；13、氢氟酸水(体积比1:10)湿法腐蚀氧化硅至全片脱水，如图2(m)所示。实施例2 此例提供制备尺寸更小的细线条的工艺参数。要制备出尺寸更小的细线条，可以将多晶硅牺牲层厚度增加。这样在刻蚀氮化硅形成侧墙时，由于横向钻蚀更严重使得氮化硅硬掩模尺寸更小，最后制备的细线条尺寸也更小，能达IOnm以下。具体步骤如下I、在(100)/〈110〉体硅衬底上化学气相淀积一层氧化硅薄膜，厚度为200 A，如图2(a)所示。2、在氧化硅薄膜上化学气相淀积一层多晶硅薄膜，厚度为2000A，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备边缘粗糙度较小的细线条的方法，其步骤包括：1）在衬底上淀积阻挡层和牺牲层；2）在所述牺牲层上涂光刻胶，并定义线条的光刻图形；3）采用干法刻蚀方法将所述光刻图形转移至所述牺牲层；4）淀积侧墙材料层，并采用干法刻蚀方法形成侧墙；5）湿法腐蚀侧墙内的牺牲层，形成侧墙掩膜层；6）利用所述侧墙掩膜层，通过干法刻蚀将线条图形转移至衬底上，得到细线条。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄如，李佳，黎明，张耀凯，许晓燕，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：