自对准双重图形化半导体结构的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法，包括：提供依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜和图案化的第一光刻胶层的半导体衬底，以第一光刻胶层为掩膜对核心图形薄膜进行刻蚀，形成第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层，分别在第一尺寸和第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙。形成覆盖第二尺寸核心图形层的第二光刻胶层。去除第一尺寸核心图形层和第二光刻胶层。以侧墙和述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀待刻蚀薄膜；以及去除侧墙和第二尺寸核心图形层，形成自对准双重图形。本发明专利技术具有工艺步骤简单，且解决了在第二尺寸核心图形层对准第一尺寸核心图形层时套层精度难以控制，最终导致自对准双重图形的形貌难以控制的问题。

【技术实现步骤摘要】
自对准双重图形化半导体结构的制作方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其是涉及一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法。
技术介绍
在半导体集成电路中，随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，为了提高半导体器件的集成度，业界已经提出了多种双层图形工艺，其中，自对准双重图形(Self-AlignedDoublePatterning，SADP)工艺即为其中的一种。现有技术中，对于半导体器件中的同一核心层上形成两种不同尺寸的核心图形层时，其小尺寸的核心图形和大尺寸的核心图形要经过前后两次曝光工艺，即，在形成小尺寸的核心图形和大尺寸的核心图形时，需要先后分开采用两个光罩(mask)形成，但由于带有大尺寸的核心图形的光罩精度较低，在对准临近带有小尺寸的核心图形的半导体器件薄膜层时，会出现将所述不需要覆盖的小尺寸的核心图形的区域的重叠(overlay)现象，即大尺寸的核心图形对准小尺寸的核心图形时套层精度难以控制，进而导致后期形成的自主对准双层图形的形貌难以控制的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法，以解决现有自对准双重图形化半导体结构的制作方法前后需要两次曝光，最终导致后期形成的自主对准双层图形的形貌难以控制的问题。为了解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜、图案化的第一光刻胶层，所述图案化的第一光刻胶层定义了第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形。以所述图案化的第一光刻胶层为掩膜对所述核心图形薄膜进行刻蚀，将所述第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形的图案转移至所述核心图形薄膜上，形成具有第一尺寸的核心图形形貌的第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层。分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙。形成图案化的第二光刻胶层，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层。去除所述第一尺寸核心图形层。去除所述第二光刻胶层。以所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜；以及去除所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层，以形成自对准双重图形。进一步的，所述第一尺寸小于所述第二尺寸。进一步的，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层和位于所述第二尺寸核心图形层两侧的侧墙。进一步的，在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙的步骤包括：在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层上形成侧墙介质层，所述侧墙介质层覆盖所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层以及所述待刻蚀薄膜的表面；进行刻蚀工艺，将所述待刻蚀薄膜的表面以及所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层上方的侧墙介质层去除，分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层两侧形成侧墙。进一步的，所述侧墙介质层利用原子层沉积工艺形成。进一步的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述侧墙介质层，去除第一尺寸核心图形层及所述第二尺寸核心图形层上的所述侧墙介质层以及所述待刻蚀薄膜上所述侧墙介质层。进一步的，相邻两个所述侧墙相互分离。进一步的，采用干法或湿法刻蚀工艺去除所述第一尺寸核心图形层、第二光刻胶层及第二尺寸核心图形层。本专利技术具有以下技术效果：本专利技术通过提供一从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜、图案化的第一光刻胶层的半导体衬底，图案化的第一光刻胶层定义了第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形。以所述图案化的第一光刻胶层为掩膜对所述核心图形薄膜进行刻蚀，将所述第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形的图案转移至所述核心图形薄膜上，形成具有第一尺寸的核心图形形貌的第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层，分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙。形成图案化的第二光刻胶层，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层。去除所述第一尺寸核心图形层。去除所述第二光刻胶层。以所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜，以及去除所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层，以形成自对准双重图形。通过以所述侧墙和所述第二尺寸的核心图形为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜解决了第二尺寸核心图形层对准第一尺寸核心图形层时套层精度难以控制，最终导致所形成的自对准双重图形的形貌难以控制的问题，并且实现降低了对第二尺寸图形光刻工艺的精度要求，降低了生产成本，提高了芯片良品率的目的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的自对准双重图形化半导体结构的制作方法的流程示意图；图2a～2h为本专利技术实施例提供的自对准双重图形化半导体结构的制作过程中的半导体器件剖面结构示意图。具体实施方式承如
技术介绍
所述，通过现有的自对准双重图形工艺需要经过两次曝光，最终导致后期形成的自主对准双层图形的形貌难以控制的问题。现有的自对准双重图形工艺中，首先提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜及形成在所述第一尺寸的核心图形的光刻胶层A；以所述图案化的光刻胶层A为掩膜刻蚀所述核心图形薄膜，得到第一尺寸核心图形层；在所述第一尺寸核心图形层的两侧形成侧墙，并去除所述第一尺寸核心图形层；在所述待刻蚀薄膜上形成具有第二尺寸的光刻图形的光刻胶层B，以所述侧墙、光刻胶层B为掩膜，刻蚀所述待刻蚀薄膜，以及去除所述侧墙和光刻胶层B，形成自对准双重图形。第一尺寸小于第二尺寸，但由于用于形成光刻胶层B的光罩尺寸大，精度较低，因此在形成具有第二尺寸的光刻图形的光刻胶层B时，由于光罩会覆盖第一尺寸核心图形层的两侧的侧墙区域，进而形成所述图案化的光刻胶层B时，光刻胶层B会覆盖部分第一尺寸核心图形层的两侧的侧墙区域，导致在后续以所述图案化的光刻胶层B为掩膜对待刻蚀薄膜进行刻蚀时，得不到所需要的具有预设形貌的自对准双重图形，降低芯片良品率。下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1所示，本实施例提供的自对准双重图形化半导体结构的制作方法，包括：步骤S1、提供一半导体衬底，所述半导体衬底上从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜、图案化的第一光刻胶层，所述图案化的第一光刻胶层定义了第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形。步骤S2、以所述图案化的第一光刻胶层为掩膜对所述核心图形薄膜进行刻蚀，将所述第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形的图案转移至所述核心图形薄膜上，形成具有第一尺寸的核心图形形貌的第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层。步骤S3、分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙。步骤S4、形成图案化的第二光刻胶层，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层。步骤S5、去除所述第一尺寸核心图形层。步骤S6、去除所述第二光刻胶层。步骤S7、以所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜。以及，步骤S8、去除所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层，以形成自对准双重图形。在本实施例中，通过光刻工艺形成带有第一尺寸的核心图形和带有第二尺寸的核心图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜、图案化的第一光刻胶层，所述图案化的第一光刻胶层定义了第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形；以所述图案化的第一光刻胶层为掩膜对所述核心图形薄膜进行刻蚀，将所述第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形的图案转移至所述核心图形薄膜上，形成具有第一尺寸的核心图形形貌的第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层；分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙；形成图案化的第二光刻胶层，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层；去除所述第一尺寸核心图形层；去除所述第二光刻胶层；以所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜；以及去除所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层，以形成自对准双重图形。

【技术特征摘要】
1.一种自对准双重图形化半导体结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上从下至上依次形成有待刻蚀薄膜、核心图形薄膜、图案化的第一光刻胶层，所述图案化的第一光刻胶层定义了第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形；以所述图案化的第一光刻胶层为掩膜对所述核心图形薄膜进行刻蚀，将所述第一尺寸的核心图形和第二尺寸的核心图形的图案转移至所述核心图形薄膜上，形成具有第一尺寸的核心图形形貌的第一尺寸核心图形层和第二尺寸核心图形层；分别在所述第一尺寸核心图形层和所述第二尺寸核心图形层的两侧形成侧墙；形成图案化的第二光刻胶层，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层；去除所述第一尺寸核心图形层；去除所述第二光刻胶层；以所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层为掩膜刻蚀所述待刻蚀薄膜；以及去除所述侧墙和所述第二尺寸核心图形层，以形成自对准双重图形。2.如权利要求1所述的自对准双重图形化半导体结构的制作方法，其特征在于，所述第一尺寸小于所述第二尺寸。3.如权利要求1所述的自对准双重图形化半导体结构的制作方法，其特征在于，所述图案化的第二光刻胶层覆盖所述第二尺寸核心图形层和位于所述第二尺寸核心图形层两侧的侧墙。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶滋婧，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31