一种自对准双重图形成像方法技术

本发明专利技术提供了一种自对准双重图形成像方法，包括：提供衬底，所述衬底上依次形成有待刻蚀层、第一掩膜层、第二掩膜层、第一光罩层；提供第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版提供关键图形，第二掩膜版提供非关键图形；分别利用第一掩膜版和第二掩膜版对第一光罩层进行光刻；进行刻蚀，形成第一次图形于第二掩膜层，并去除第一光罩层；在第一次图形周围形成侧墙，去除第一次图形；以侧墙为掩膜进行刻蚀，在第一掩膜层中形成第一掩膜层图形，去除侧墙，对其进行修正，获得第二次图形；进行刻蚀将第二次图形转移到待刻蚀层上，并去除第一掩膜层。利用本发明专利技术提供的方法减少了涂布光刻胶步骤及晶圆在不同设备之间的流转，能有效降低光刻工艺的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种自对准双重图形成像方法。
技术介绍
自对准双重图形成像(self-aligned double patterning)技术已经被用于鳍式晶体管(FinFET)的Fin层和非易失性闪存存储器(NAND)的关键图层制造工艺中，以提高芯片上图形密度，实现更小周期图形成像。自对准双重图形成像技术的基本原理，是将一套电路图形分解为两套图形，通常为高密度的关键图形和相对较低密度的非关键图形，进而，分别进行成像，从而提高成像的质量。目前，在自对准双重图形成像工艺的应用中，主要包括步骤：首先，形成高密度的关键图形的图案，对于密度高的关键图形，通常采用侧墙转移工艺获得其图案，具体的，先使用一块掩膜版在光刻胶中形成第一次图形，然后通过刻蚀工艺将第一次图形转移到顶层掩膜层，并采用刻蚀裁剪工艺获得所需尺寸图形；接着，采用沉积工艺及刻蚀工艺，在具有第一次图形的顶层掩膜层的侧壁形成侧壁图形，并去除顶层掩膜层；而后，将侧壁图形刻蚀转移至下层的硬掩膜层中，以形成第二次图形，该第二次图形包含高密度的关键图形。而后，再次淀积硬掩膜层和其上的光刻胶层，采用另一块掩膜版，利用刻蚀技术，在该硬掩膜层中形成第三图形，该第三图形为密度相对较低的非关键图形。通常的，在关键图形和非关键图形之后，还需要一块掩膜版，并进行硬掩膜的再次淀积和刻蚀工艺，实现对多余尺寸进行光刻和刻蚀。在该自对准双重图形成像工艺中，需要反复形成硬掩膜层和光刻胶层，导致衬底在匀胶设备、光刻设备及薄膜沉积设备等之间反复流转，使得所耗费的时间长，同时对顶层掩膜层材料和光刻胶材料的消耗量非常大，造成现有自对准双重图形成像的成本较高。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有自对准双重图形成像耗时长、原材料消耗量大导致其成本较高的问题，提供一种自对准双重图形成像方法，能有效降低现有方法的成本。本专利技术提供了一种自对准双重图形成像方法，包括：提供衬底，所述衬底上依次形成有待刻蚀层、第一掩膜层、第二掩膜层、第一光罩层；提供第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版提供关键图形，第二掩膜版提供非关键图形；分别利用第一掩膜版和第二掩膜版对第一光罩层进行光刻；进行刻蚀，形成第一次图形于第二掩膜层中，并去除第一光罩层；在第一次图形周围形成侧墙，并去除第一次图形；以侧墙为掩膜进行刻蚀，在第一掩膜层中形成第一掩膜层图形，并去除侧墙，而后对第一掩膜层图形进行修正，获得第二次图形；进行刻蚀将第二次图形转移到待刻蚀层上，并去除第一掩膜层。可选的，所述在第一次图形周围形成侧墙包括：淀积第一顶层掩膜层；进行各向异性刻蚀，以在第一次图形的侧壁上形成侧墙。可选的，所述对第一掩膜层图形进行修正包括：形成第二顶层掩膜层和第二光罩层；使用第三掩膜版对第二光罩层进行光刻，第三掩膜版为第一掩膜层图形提供修正图形；以第二光罩层为掩膜对第二顶层掩膜层进行刻蚀，以对第一掩膜层图形进行修正。可选的，所述分别利用第一掩膜版和第二掩膜版对第一光罩层进行光刻还包括：采用湿法收缩工艺对光刻图形进行裁剪。可选的，形成第一次图形的刻蚀和/或对第一图形进行修正的刻蚀为裁
剪刻蚀。可选的，所述第一光罩层采用正性光刻胶，相应显影采用负显影工艺。可选的，所述第一光罩层采用负性光刻胶，相应显影采用正显影工艺。可选的，所述第二次图形为铜互连沟槽图形，通过大马士革工艺形成金属线条。可选的，所述第一光罩层包括光刻胶层、底层抗反射图层和/或顶层抗反射图层及其叠层。本专利技术提供的自对准双重图形成像方法，在形成有待刻蚀层、第一掩膜层、第二掩膜层及第一光罩层的衬底上，通过用于形成关键图形的第一掩膜版及用于形成非关键图形的第二掩膜版，对第一光罩层进行光刻，然后进行刻蚀，在第二掩膜层中形成第一次图形，接着，在第一次图形周围形成侧墙后去除第一次图形，以侧墙为掩膜进行刻蚀获得第一掩膜层图形，并对其进行修正，形成第二次图形，最终将其转移到待刻蚀层上。本专利技术通过用于形成关键图形及非关键图形的两块光刻板，使关键图形及非关键图形都成像在第一光罩层上，减少了衬底在光刻设备与其它设备之间的流转，并减少了涂布光刻胶步骤，能有效降低自对准双重图形成像方法的成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的自对准双重图形成像方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例提供的一种目标图形的示意图；图3为根据本专利技术实施例提供的衬底的一种截面结构示意图；图4至7为根据本专利技术实施例提供的自对准双重图形成像方法的一种掩膜版组结构示意图；图8至24为根据本专利技术实施例提供的自对准双重图形成像方法的制备过程中的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。为了更好地理解本专利技术，下面首先对现有技术中自对准双重成像方法进行简单说明。双重图形成像的原理是将一套高密度的电路图形分解成两套分立的、相对低密度的图形，并进行两次成像及两次刻蚀，然后将他们印制到目标晶圆上，基本步骤是先印制一半图形，并显影，然后重新旋图一层光刻胶，再印制另外一半图形，最后再将完整图形转移到晶圆上的过程，其能突破单次曝光的关键尺寸的理论极限。自对准型双重曝光(SADP)技术是双重图形方案中的一种，又称为侧壁间隔层转印图形化技术，即在第一次图形周围形成侧壁，并将侧壁作为掩膜刻蚀晶圆，以获得更小的关键尺寸。它的优势是易于控制套准精度和线宽尺寸，但是，侧壁间隔层通常会形成闭合体，因而需要至少一步额外的用于修正的掩膜版来完成电路的制作。在实际应用中，对于制造商，尤其是存储器制造商来说，成本控制是至关重要的，光刻成本是半导体制造中成本很高的步骤，因此降低自对准图形成像方法的成本尤为重要。本专利技术提供的自对准双重图形成像方法，通过将关键图形及非关键图形都形成在同一光罩层上，减少了涂布光刻胶步骤，并减少了衬底在光刻设备与其它设备之间的流转，能有效降低自对准双重图形成像方法的成本。为了更好的理解本专利技术的技术方案和技术效果，以下将结合流程图和具体的实施例进行详细的描述，流程图如图1所示。在该示例的实施例中，如图2所示，为最终要形成的图形，该图形为金属
互连层，该金属互连层包括周期和尺寸不同的两种图形，如501图形及502图形。以下列举为制备出如图2所示的设计图1的图样，可以通过以下实施例完成。实施例一步骤S01，提供衬底(图未示出)，所述衬底上依次形成有待刻蚀层50、第一掩膜层40、第二掩膜层30、第一光罩层20，如图3所示。在本实施例中，提供待加工的衬底，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自对准双重图形成像方法，其特征在于，包括步骤：提供衬底，所述衬底上依次形成有待刻蚀层、第一掩膜层、第二掩膜层、第一光罩层；提供第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版提供关键图形，第二掩膜版提供非关键图形；分别利用第一掩膜版和第二掩膜版对第一光罩层进行光刻；进行刻蚀，形成第一次图形于第二掩膜层中，并去除第一光罩层；在第一次图形周围形成侧墙，并去除第一次图形；以侧墙为掩膜进行刻蚀，在第一掩膜层中形成第一掩膜层图形，并去除侧墙，而后对第一掩膜层图形进行修正，获得第二次图形；进行刻蚀将第二次图形转移到待刻蚀层上，并去除第一掩膜层。

【技术特征摘要】
1.一种自对准双重图形成像方法，其特征在于，包括步骤：提供衬底，所述衬底上依次形成有待刻蚀层、第一掩膜层、第二掩膜层、第一光罩层；提供第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版提供关键图形，第二掩膜版提供非关键图形；分别利用第一掩膜版和第二掩膜版对第一光罩层进行光刻；进行刻蚀，形成第一次图形于第二掩膜层中，并去除第一光罩层；在第一次图形周围形成侧墙，并去除第一次图形；以侧墙为掩膜进行刻蚀，在第一掩膜层中形成第一掩膜层图形，并去除侧墙，而后对第一掩膜层图形进行修正，获得第二次图形；进行刻蚀将第二次图形转移到待刻蚀层上，并去除第一掩膜层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一次图形周围形成侧墙包括：淀积第一顶层掩膜层；进行各向异性刻蚀，以在第一次图形的侧壁上形成侧墙。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一掩膜层图形进行修正包括：形成第二顶层掩膜层和第二光罩层；使用第三掩膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利斌，韦亚一，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11