自对准三重图形的形成方法技术

一种自对准三重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层的部分表面具有若干分立的第一牺牲层，相邻第一牺牲层之间暴露出待刻蚀层表面，所述第一牺牲层表面具有第二牺牲层；在所述待刻蚀层、第一牺牲层和第二牺牲层表面形成掩膜薄膜；去除所述第二牺牲层的侧壁和顶部表面的掩膜薄膜，在所述第一牺牲层两侧形成第一掩膜；在形成所述第一掩膜之后，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分所述第二牺牲层，使所述第二牺牲层的尺寸缩小，并暴露出部分第一牺牲层表面，所述尺寸缩小到第二牺牲层形成第二掩膜。所述形成方法简单，所形成的三重图形应用更广泛。

【技术实现步骤摘要】
自对准三重图形的形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种自对准三重图形的形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断进步，半导体器件的工艺节点正不断减小。然而，由于受到现有的光刻工艺精度的限制，以现有的光刻工艺形成的掩膜图形难以满足半导体器件持续减小特征尺寸的需求，遏制了半导体技术的发展。为了在现有的光刻工艺的基础上，能够进一步缩小半导体器件的尺寸，现有技术提出了一种双重图形化工艺。其中，一种自对准双重图形化（Self-AlignedDoublePatterning，SADP）工艺因其工艺简单而被广泛应用。图1至图3是现有技术的以自对准双重图化工艺形成掩膜的过程的剖面结构示意图，包括：请参考图1，提供待刻蚀层100，所述待刻蚀层100表面具有牺牲层101，所述牺牲层101形成工艺为：在待刻蚀层100表面形成第一牺牲薄膜；在所述第一牺牲薄膜的部分表面形成光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一牺牲薄膜直至暴露出待刻蚀层100为止。请参考图2，在所述牺牲层101两侧的待刻蚀层100表面形成掩膜侧墙103。请参考图3，形成掩膜侧墙103后，去除所述牺牲层101（如图2所示）。所述掩膜侧墙103即所形成的自对准双重图形掩膜，后续以所述掩膜侧墙103为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层100。然而，现有技术所形成的自对准双重图形掩膜的尺寸仍然受到工艺限制，所形成的自对准双重图形掩膜应用单一，无法适应更为复杂的技术需求。更多双重图形化工艺请参考公开号为US2007/0148968A1的美国专利文件。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种自对准三重图形的形成方法，形成自对准三重图形的方法简单，节省成本。为解决上述问题，本专利技术提供一种自对准三重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层的部分表面具有若干分立的第一牺牲层，相邻第一牺牲层之间暴露出待刻蚀层表面，所述第一牺牲层表面具有第二牺牲层；在所述待刻蚀层、第一牺牲层和第二牺牲层表面形成掩膜薄膜；去除所述第二牺牲层的侧壁和顶部表面的掩膜薄膜，在所述第一牺牲层两侧形成第一掩膜；在形成所述第一掩膜之后，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分所述第二牺牲层，使所述第二牺牲层的尺寸缩小，并暴露出部分第一牺牲层表面，所述尺寸缩小到第二牺牲层形成第二掩膜。可选的，还包括：以所述第二掩膜为掩膜，刻蚀所述第一牺牲层直至暴露出待刻蚀层为止，刻蚀后的第一牺牲层形成第三掩膜。可选的，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分厚度的工艺为等离子体干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺的参数为：气压为0毫托～50毫托，偏压为0伏～100伏，刻蚀气体总流量为100标准毫升/分钟～500标准毫升/分钟。可选的，所述第二牺牲层的材料与第一牺牲层的材料不同，所述第二牺牲层的材料为多晶硅、无定形碳、氧化硅或氮化硅。可选的，当所述第二牺牲层的材料为多晶硅时，刻蚀气体包括溴化氢和氧气，所述溴化氢和氧气的体积比为1:1～30:1；当所述第二牺牲层的材料为氧化硅时，刻蚀气体包括六氟化四碳和氦气，所述六氟化四碳和氦气的体积比为1:1～40:1；当所述第二牺牲层的材料为氮化硅时，刻蚀气体包括一氟甲烷和氦气，所述一氟甲烷和氦气的体积比为1:1～40:1。可选的，所述第一牺牲层和第二牺牲层的形成方法为：在待刻蚀层表面沉积第一牺牲薄膜；在第一牺牲薄膜表面沉积第二牺牲薄膜；在所述第二牺牲薄膜表面形成图形化层，所述图形化层定义了若干第一牺牲层和第二牺牲层的位置和形状；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述第二牺牲薄膜和第一牺牲薄膜直至暴露出待刻蚀层为止，形成第一牺牲层和第二牺牲层。可选的，所述图形化层的形成工艺为光刻工艺、纳米印刷工艺或定向自组装工艺。可选的，刻蚀第二牺牲薄膜和第一牺牲薄膜的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。可选的，去除所述第二牺牲层的侧壁和顶部表面的掩膜薄膜为各向异性的干法刻蚀工艺。可选的，在缩小所述第二牺牲层的尺寸之前，所述第二牺牲层的厚度比第一牺牲层的厚度薄，所述第二牺牲层的厚度为800埃～1500埃。可选的，所述掩膜薄膜或第一牺牲层的材料为多晶硅、无定形碳、氧化硅或氮化硅，且所述掩膜薄膜的材料与第一牺牲层或第二牺牲层的材料不同。可选的，去除第二牺牲层的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选的，所述掩膜薄膜的形成工艺为原子层沉积工艺或化学气相沉积工艺。可选的，所述待刻蚀层为半导体衬底。可选的，还包括：提供半导体衬底，所述待刻蚀层位于所述半导体衬底表面。可选的，还包括：位于所述半导体衬底和待刻蚀层之间的器件层，所述器件层包括半导体器件和电隔离所述半导体器件的第一介质层。可选的，所述待刻蚀层为多晶硅层、金属层或第二介质层。可选的，所述半导体衬底为硅衬底。可选的，还包括：在形成第三掩膜之后，以所述第一掩膜和第三掩膜为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：第二牺牲层位于第一牺牲层表面，在所述第一牺牲层两侧形成第一掩膜之后，自侧壁表面减薄部分厚度的第二牺牲层，使所述第二牺牲层的尺寸缩小，所述尺寸缩小的第二牺牲层为第二掩膜。在保证光刻工艺精确度的情况下，在仅能精确形成单个第一牺牲层的区域范围内，能够形成尺寸精确的两个第一掩膜和一个第二掩膜，所述第一掩膜和第二掩膜即所形成自对准三重图形。其中，所述第一掩膜仅采用一次沉积工艺和一次回刻蚀工艺即能够形成，而第二掩膜通过缩小第二牺牲层的尺寸形成，其工艺简单，能降低成本；其次，自侧壁表面减薄部分厚度的第二牺牲层时，能够控制减薄的尺寸，从而控制所形成的第二掩膜的尺寸，能够使所形成的第二掩膜和第一掩膜的尺寸不一致，进而使所述第一掩膜和第二掩膜构成的自对准三重图形能够满足更为复杂的工艺需求。进一步，自所述第二牺牲层侧壁表面减薄部分厚度的工艺为等离子体干法刻蚀工艺，且在所述等离子体干法刻蚀工艺中，通过调整气压、偏压及气体总流量，能够实现平行于待刻蚀层表面方向的刻蚀速率大于垂直于待刻蚀层表面方向的刻蚀速率，所述刻蚀工艺能够在刻蚀所述第二牺牲层的侧壁表面时，对所述第二牺牲层顶部表面的刻蚀较少。刻蚀后的第二掩膜平行于待刻蚀层表面方向的尺寸小于第一牺牲层，后续能够以所述第二掩膜刻蚀第一牺牲层以形成第三掩膜，继而构成自对准三重图形。进一步的，所述第二牺牲层的厚度比第一牺牲层的厚度薄，第一掩膜形成于所述第一牺牲层两侧、且高度与第一牺牲层的厚度相同，由所述第二牺牲层缩小尺寸形成的第二掩膜层的厚度小于第一掩膜的高度；后续以第二掩膜为掩膜刻蚀第一牺牲层后，能够保证所述第一掩膜仍具有足够的高度尺寸用于刻蚀待刻蚀层，保证了刻蚀图形的稳定性。附图说明图1至图3是现有技术的以自对准双重图化工艺形成掩膜的过程的剖面结构示意图；图4至图9是本实施例所述的自对准三重图形的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，现有技术所形成的自对准双重图形掩膜的尺寸无法进一步缩小。本专利技术的专利技术人经过研究发现，请继续参考图1至图3，在现有技术中，采用自对准工艺（即沉积工艺、和沉积工艺之后的回刻蚀工艺）在所述牺牲层101两侧分别形成掩膜侧墙103，在仅能形成单个牺牲层101的范围内能够形成双倍数量的掩膜侧墙103。然而，所述牺牲层101的尺寸受到现有的光刻工艺精确度的限制无法进一步缩小，限制了相邻掩膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自对准三重图形的形成方法，其特征在于，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层的部分表面具有若干分立的第一牺牲层，相邻第一牺牲层之间暴露出待刻蚀层表面，所述第一牺牲层表面具有第二牺牲层；在所述待刻蚀层、第一牺牲层和第二牺牲层表面形成掩膜薄膜；去除所述第二牺牲层的侧壁和顶部表面的掩膜薄膜，在所述第一牺牲层两侧形成第一掩膜；在形成所述第一掩膜之后，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分所述第二牺牲层，使所述第二牺牲层的尺寸缩小，并暴露出部分第一牺牲层表面，所述尺寸缩小到第二牺牲层形成第二掩膜。

【技术特征摘要】
1.一种自对准三重图形的形成方法，其特征在于，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层的部分表面具有若干分立的第一牺牲层，相邻第一牺牲层之间暴露出待刻蚀层表面，所述第一牺牲层表面具有第二牺牲层；在所述待刻蚀层、第一牺牲层和第二牺牲层表面形成掩膜薄膜；去除所述第二牺牲层的侧壁和顶部表面的掩膜薄膜，在所述第一牺牲层两侧形成第一掩膜；在形成所述第一掩膜之后，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分所述第二牺牲层，使所述第二牺牲层的尺寸缩小，并暴露出部分第一牺牲层表面，所述尺寸缩小的第二牺牲层形成第二掩膜，沿所述第二牺牲层的侧壁表面去除部分厚度的工艺为等离子体干法刻蚀工艺，所述等离子体干法刻蚀工艺在平行于待刻蚀层表面方向上的刻蚀速率比垂直于待刻蚀层表面方向上的刻蚀速率快，所述等离子体干法刻蚀工艺的参数为：气压为0毫托～50毫托，偏压为0伏～100伏，刻蚀气体总流量为100标准毫升/分钟～500标准毫升/分钟。2.如权利要求1所述自对准三重图形的形成方法，其特征在于，还包括：以所述第二掩膜为掩膜，刻蚀所述第一牺牲层直至暴露出待刻蚀层为止，刻蚀后的第一牺牲层形成第三掩膜。3.如权利要求1所述自对准三重图形的形成方法，其特征在于，所述第二牺牲层的材料与第一牺牲层的材料不同，所述第二牺牲层的材料为多晶硅、无定形碳、氧化硅或氮化硅。4.如权利要求3所述自对准三重图形的形成方法，其特征在于，当所述第二牺牲层的材料为多晶硅时，刻蚀气体包括溴化氢和氧气，所述溴化氢和氧气的体积比为1:1～30:1；当所述第二牺牲层的材料为氧化硅时，刻蚀气体包括六氟化四碳和氦气，所述六氟化四碳和氦气的体积比为1:1～40:1；当所述第二牺牲层的材料为氮化硅时，刻蚀气体包括一氟甲烷和氦气，所述一氟甲烷和氦气的体积比为1:1～40:1。5.如权利要求1所述自对准三重图形的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的形成方法为：在待刻蚀层表面沉积第一牺牲薄膜；在第一牺牲薄膜表面沉积第二牺牲薄膜；在所述第二牺牲薄膜表面形成图形化层，所述图形化层定义了若干第一牺牲层和第二牺牲层的位置和形状；以所述图...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚飞，何其旸，
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