双重图形侧墙掩膜刻蚀工艺制造技术

本发明专利技术涉及双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺，包括以下步骤：在光刻胶图形上形成交联层；对交联层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料；对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的顶部和两侧生长氧化膜层；消减主轴中间材料和氧化膜层的顶部，剩余中下部主轴中间材料和中下部氧化膜层；选择对氧化膜层具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分中下部中间材料，形成剩余主轴中间材料；选择对主轴中间材料具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分中下部氧化膜层，得到符合预设高度的剩余氧化膜层；将剩余主轴中间材料移除，形成相互间隔的侧墙。本发明专利技术通过改良干法刻蚀工艺，对刻蚀过程进行优化，提升了干法刻蚀的工艺质量，减少缺陷的产生，提升产品良率。

Mask etching process of double graphic side wall

The present invention relates to a double side wall image mask etching process, which comprises the following steps: forming a photoresist pattern on the crosslinking layer; main etching on the crosslinking layer, formed in the middle of materials; atomic layer deposition of the intermediate materials, oxide film growth on the top of the spindle of intermediate material and two side; the top cutting spindle intermediate material and the oxide film, remaining in the lower middle and lower spindle material oxidation; selection of oxide film has high etching selection ratio, etching and removing part of lower intermediate materials, the formation of the spindle between the remaining materials; selection of spindle middle material has high selectivity etchant, etching and removing the lower part the oxidation film can meet the preset residual oxide film height; the remaining spindle intermediate material removed, forming a side wall spaced from each other. The invention improves the etching process by improving the dry etching process, improves the quality of the dry etching process, reduces the occurrence of defects, and improves the product yield.

【技术实现步骤摘要】
双重图形侧墙掩膜刻蚀工艺
本专利技术涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，目前存储器制造技术已经逐步从简单的平面结构过渡到较为复杂的三维结构，三维存储器的技术研发是国际研发的主流之一。在三维存储器的生产中，为了提高器件的集成度，业界已经提出了多种双重图形工艺，其中自对准双沟槽刻蚀图形工艺为其中重要的一种。自对准双沟槽刻蚀图形工艺是通过在预先形成的光刻图形两侧形成侧墙然后刻蚀去除之前形成的光刻图形，并将侧墙图形转印到下层材料，从而得到特征尺寸更小的图形，且获得的图形密度是之前光刻图形密度的两倍。自对准双沟槽刻蚀图形工艺的形成主要依赖于双重图形侧墙掩膜刻蚀工艺，该工艺的原理是先通过主轴刻蚀形成主轴中间材料，然后在主轴中间材料的两侧沉积原子氧化层，之后通过刻蚀主轴中间材料做到一份为二的效果，从而形成双沟槽图形。而原子层氧化(ALDDEP)时的均匀性是需要经受严格要求的，在以往的实验中经常发现原子层氧化后的图形呈现头大身体小的状态，这种形貌会对后续的工艺产生重大影响。例如在原子沉积时，由于头大身体小，相邻的头部区域容易粘合在一起，导致在后续的刻蚀过程中无法打开；或者在刻蚀过程中，导致刻蚀后的侧墙形成头重脚轻的形貌，出现向一侧倾倒的现象，使后续的刻蚀无法打开，区域形的金属无法填充。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决以上问题的至少一个，本专利技术提供一种双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺。一种双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺，其特征在于，包括以下步骤：在硅衬底的表面依次沉积自旋碳和氮氧化硅，形成自旋碳层和氮氧化硅层；对自旋碳层和氮氧化硅层组成的联合材料层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料。对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的顶部和两侧生长氧化膜层。消减氧化膜层的顶部，直至剩余中下部氧化膜层。选择对氧化膜层具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分主轴中间材料，形成剩余主轴中间材料。选择对主轴材料具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分中下部氧化膜层，得到符合预设高度的剩余氧化膜层。将剩余主轴中间材料移除，形成相互间隔的侧墙。其中，在消减氧化膜层的顶部的步骤之后形成剩余主轴中间材料的步骤之前还包括使用电浆平整侧墙的与中轴中间材料接触面相对的另一墙面。。其中，使剩余氧化膜层形成侧墙结构。本专利技术通过改良干法刻蚀工艺，对刻蚀过程进行优化，将顶部大头侧墙进行削减，并相应地采用垂直物理刻蚀工艺进行形貌修整，提升了干法刻蚀的工艺质量，减少缺陷的产生，提升产品良率。此外，本专利技术的刻蚀工艺还降低了原子层沉积的工艺要求，降低了成本。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施方式的双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺的流程图；图2a～2f示出了根据本专利技术实施方式的双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺的结构流程图；其中，10.主轴中间材料；20.氧化膜层；100.侧墙结构。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图1所示，一种双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺，包括以下步骤：在硅衬底的表面依次沉积自旋碳(SOC)和氮氧化硅(Sion)，形成自旋碳层和氮氧化硅层；对自旋碳层和氮氧化硅层组成的联合材料层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料；对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的两侧生长侧墙；消减氧化膜层的顶部，直至剩余中下部氧化膜层；选择对氧化膜层具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分主轴中间材料，形成剩余主轴中间材料；选择对主轴材料具有高选择比的刻蚀剂，移除部分中下部侧墙，得到符合预设高度的剩余侧墙；将剩余主轴中间材料移除。下面将结合图2a～2f，通过具体实施例的方式，对本实施方式提供的技术方案进行具体的解释，其中图2a～2f为本申请的双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺的结构流程图，同时2a～2f中的每一图分别表示在对应步骤中发生的结构变化。在刻蚀工艺开始时，先形成双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺发生的载体，具体包括以下步骤：先提供一半导体衬底，然后在硅衬底的表面依次沉积自旋碳和氮氧化硅，形成自旋碳层和氮氧化硅层，自旋碳层和氮氧化硅形成的联合材料层即为本专利技术的刻蚀工艺发生的载体。图2a对应形成主轴中间材料的步骤。如图2a所示，对联合材料层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料10。刻蚀方法采用溅射刻蚀、化学刻蚀、反应离子刻蚀或高密度等离子刻蚀中的一种。图2b对应生长氧化膜层的步骤。如图2b所示，对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的两侧和顶部生长出氧化膜层20。图2c对应消减主轴中间材料和氧化膜层顶部的步骤。如图2c所示，在该步骤中，中间材料和氧化膜层的顶部被消减，保留了原子层均匀且侧墙表面较平直的中下部氧化膜层以及中下部主轴中间材料。在一个具体的实施例中，该过程包括：利用CF气体对氧化膜开始刻蚀，当顶部的氧化膜层被刻蚀干净后，接触到氮氧化硅层，等离子体会释放氮原子信号，这时候依靠终点监测装置选用对主轴中间材料选择比较高的CF组合(CF4，CHF3)进行氮氧化硅的移除，剩余在竖直方向具有较平整的平面的中下部氧化膜层和主轴中间材料。图2d对应移除部分中下部中间材料的步骤。如图2d所示，选择高选择比的刻蚀气体，将中下部主轴中间材料进行精确地厚度刻蚀，去除其顶部部分，同时保证在不损伤侧墙的情况下将其移除。高选择比的气体具体可以为富含氧气的等离子体(plasma)，这种等离子体对主轴中间材料具有高度的刻蚀能力，而对氧化膜层则刻蚀能力微弱。图2e对应刻蚀并移除部分中下部氧化膜层的步骤。如图2e所示，选择对主轴材料具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分中下部氧化膜层，得到符合预定的要求高度的剩余氧化膜层。在一个具体的实施例中，该刻蚀剂选择对其他材料具有高选择比的气体C4F6刻蚀氧化膜，并配比相应的氦气/氧气，(其中氦气和氮气的作用为防止刻蚀终止)。图2f对应将剩余主轴中间材料移除的步骤。如图2f所示，将剩余中轴中间材料移除后，使剩余氧化膜层形成具有两道相互间隔的侧墙的侧墙结构100。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺，其特征在于，包括以下步骤：在硅衬底的表面依次沉积自旋碳和氮氧化硅，形成自旋碳层和氮氧化硅层；对自旋碳层和氮氧化硅层组成的联合材料层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料；对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的顶部和两侧生长氧化膜层；消减氧化膜层的顶部，直至剩余中下部氧化膜层；选择对氧化膜层具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分主轴中间材料，形成剩余主轴中间材料；选择对主轴中间材料具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分中下部氧化膜层，得到符合预设高度的剩余氧化膜层；将剩余主轴中间材料移除，使剩余氧化膜层形成侧墙结构。

【技术特征摘要】
1.双重图像侧墙掩膜刻蚀工艺，其特征在于，包括以下步骤：在硅衬底的表面依次沉积自旋碳和氮氧化硅，形成自旋碳层和氮氧化硅层；对自旋碳层和氮氧化硅层组成的联合材料层进行主轴刻蚀，形成主轴中间材料；对主轴中间材料进行原子层沉积，在主轴中间材料的顶部和两侧生长氧化膜层；消减氧化膜层的顶部，直至剩余中下部氧化膜层；选择对氧化膜层具有高选择比的刻蚀剂，刻蚀并移除部分主轴中间材料，形成剩余主轴中间材料；选择对主轴中间材料具有高...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵克坚，乐陶然，曾明鑫，张彪，李元凯，刘欢，郭玉芳，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42