一种自对准双重图形化的方法技术

本发明专利技术提供一种自对准双重图形化的方法，在待刻蚀层上形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶图形；以光刻胶图形为掩膜，刻蚀含硅填充材料层并对其进行热处理，使含硅填充材料图形收缩，形成二氧化硅图形；淀积刻蚀掩膜层并回刻，在二氧化硅图形侧壁形成侧墙；去除二氧化硅图形；刻蚀待刻蚀层形成目标图形。本发明专利技术利用含硅填充材料在高温热处理之后发生收缩的特性，获得较传统自对准双重图形化工艺中更小的图形间距，有利于半导体器件的小型化；并利用含硅填充材料在高温热处理之后生成二氧化硅的特性，可以充当自对准双重图形化方法中的牺牲层，从而省去了传统工艺中生长、刻蚀以及去除牺牲层的步骤，简化了工艺流程，节省了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种自对准双重图形化的方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种自对准双重图形化的方法。
技术介绍
半导体器件越来越高的集成度，推动着半导体制造工艺的技术节点不断向前发展，对于14纳米及以下的技术节点，采用深紫外(DUV)光刻工艺的单次图形技术已满足不了要求，而必须使用极紫外(EUV)光刻工艺或双重图形(DoublePatterning)技术，而作为双重图形技术的一种，自对准双重图形化(Self-alignedDoublePatterning，SADP)技术只使用一次光刻工艺，较传统双重图形技术少使用一次光刻工艺，具有一定的成本优势，因此自对准双重图形化技术正逐渐被业界所采用。由上述自对准双重图形化工艺流程中，目标图形之间的间距取决于之前所形成的光刻胶图形的尺寸，因此随着半导体器件图形小型化的要求越来越高，目标图形之间的间距也要求越来越小，相应地，光刻胶图形的尺寸也要求越来越小，这就对光刻工艺提出了很高的挑战，增加了光刻工艺的难度。另外，上述自对准双重图形化工艺虽然其只使用了一次光刻工艺，但是却使用多次薄膜淀积和刻蚀工艺，流程依然复杂。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种自对准双重图形化的方法，用于解决现有技术中图形小型化时对光刻工艺要求高，以及工艺复杂的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种自对准双重图形化的方法，该方法至少包括以下步骤：步骤一、在硅片上生长待刻蚀层；步骤二、在所述待刻蚀层上依次形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶图形；步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜，对所述含硅填充材料层进行刻蚀，形成含硅填充材料图形；步骤四、对所述含硅填充材料图形进行热处理，使所述含硅填充材料图形收缩，形成二氧化硅图形；步骤五、在所述待刻蚀层上淀积覆盖所述二氧化硅图形和所述待刻蚀层的刻蚀掩膜层；步骤六、回刻所述刻蚀掩膜层至露出所述二氧化硅图形顶部以及所述待刻蚀层表面为止，在所述二氧化硅图形侧壁形成刻蚀掩膜层侧墙；步骤七、刻蚀去除所述二氧化硅图形；步骤八、以所述刻蚀掩膜层侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层，形成目标图形。优选地，所述待刻蚀层为介质层。优选地，所述待刻蚀层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、单晶硅、多晶硅的至少一种。优选地，所述待刻蚀层为非介质层。优选地，所述待刻蚀层的材料为金属氮化物、金属氧化物、金属中的至少一种。优选地，步骤二中在所述待刻蚀层上形成所述含硅填充材料层的方法为：在所述待刻蚀层上旋涂含硅填充材料，之后对所述含硅填充材料进行烘烤，形成所述含硅填充材料层。优选地，步骤二中形成的所述含硅填充材料层的含硅量为30-97％。优选地，步骤二中对所述含硅填充材料进行烘烤的温度为100-200℃。优选地，步骤二中对所述含硅填充材料进行烘烤的温度为150℃。优选地，步骤二中对所述含硅填充材料进行烘烤的时间为60-300秒。优选地，步骤二中对所述含硅填充材料进行烘烤的时间为180秒。优选地，步骤三中刻蚀所述含硅填充材料层的方法为：以氟基气体为刻蚀气体的等离子体干法刻蚀。优选地，步骤四中对所述含硅填充材料图形进行热处理的温度为400-1200℃。优选地，步骤四中对所述含硅填充材料图形进行热处理的时间30-300分钟。优选地，步骤四中对所述含硅填充材料图形进行热处理的气体氛围包括双氧水蒸汽、水蒸汽、氧气、臭氧中的至少一种。优选地，步骤四中所述硅填充材料图形的收缩比例为10-30％。优选地，步骤七中刻蚀去除所述二氧化硅图形的过程中，所述刻蚀掩膜层侧墙与所述二氧化硅图形的刻蚀选择比大于或等于3:1。优选地，步骤七中刻蚀去除所述二氧化硅图形的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀中的至少一种。如上所述，本专利技术的自对准双重图形化的方法，具有以下有益效果：本专利技术利用含硅填充材料在高温热处理之后发生收缩的特性，能获得较传统的自对准双重图形化方法更小的图形间距，有利于半导体器件的小型化；并且利用含硅填充材料在高温热处理之后生成二氧化硅的特性，可以充当自对准双重图形化方法中的牺牲层，从而省去了传统自对准双重图形化方法中生长牺牲层、刻蚀牺牲层以及去除牺牲层的步骤，简化了工艺流程，节省了成本。附图说明图1至图8显示为本专利技术自对准双重图形化的方法的工艺中形成的各结构示意图；图9显示为本专利技术的自对准双重图形化的方法流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供一种自对准双重图形化的方法，如图9所示，图9显示为本专利技术的自对准双重图形化的方法流程图。本专利技术的自对准双重图形化的方法至少包括以下步骤：步骤一、在硅片上生长待刻蚀层；步骤二、在所述待刻蚀层上依次形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶图形；步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜，对所述含硅填充材料层进行刻蚀，形成含硅填充材料图形；步骤四、对所述含硅填充材料图形进行热处理，使所述含硅填充材料图形收缩，形成二氧化硅图形；步骤五、在所述待刻蚀层上淀积覆盖所述二氧化硅图形和所述待刻蚀层的刻蚀掩膜层；步骤六、回刻所述刻蚀掩膜层至露出所述二氧化硅图形顶部以及所述待刻蚀层表面为止，在所述二氧化硅图形侧壁形成刻蚀掩膜层侧墙；步骤七、刻蚀去除所述二氧化硅图形；步骤八、以所述刻蚀掩膜层侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层，形成目标图形。本实施例中的自对准双重图形化的方法包括以下步骤：步骤一、在硅片上生长待刻蚀层；进一步地，所述待刻蚀层为介质层。再进一步地，所述待刻蚀层(介质层)的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、单晶硅、多晶硅的至少一种。在其他实施例中，所述待刻蚀层也可以是非介质层，进一步地，所述待刻蚀层(非介质层)的材料为金属氮化物、金属氧化物、金属中的至少一种。如图1所示，在硅片100上生长待刻蚀层110；所述待刻蚀层110用于形成最终的目标图形，所述待刻蚀层110可以是介质层，如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、多晶硅等；也可以是非介质层，如氮化钛、氮化钽、金属等；也可以是上述材料中的两种或多种组合。步骤二、在所述待刻蚀层上依次形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶图形；进一步地，步骤二中在所述待本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自对准双重图形化的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：/n步骤一、在硅片上生长待刻蚀层；/n步骤二、在所述待刻蚀层上依次形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶图形；/n步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜，对所述含硅填充材料层进行刻蚀，形成含硅填充材料图形；/n步骤四、对所述含硅填充材料图形进行热处理，使所述含硅填充材料图形收缩，形成二氧化硅图形；/n步骤五、在所述待刻蚀层上淀积覆盖所述二氧化硅图形和所述待刻蚀层的刻蚀掩膜层；/n步骤六、回刻所述刻蚀掩膜层至露出所述二氧化硅图形顶部以及所述待刻蚀层表面为止，在所述二氧化硅图形侧壁形成刻蚀掩膜层侧墙；/n步骤七、刻蚀去除所述二氧化硅图形；/n步骤八、以所述刻蚀掩膜层侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层，形成目标图形。/n

【技术特征摘要】
1.一种自对准双重图形化的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、在硅片上生长待刻蚀层；
步骤二、在所述待刻蚀层上依次形成含硅填充材料层、抗反射层和光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶图形；
步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜，对所述含硅填充材料层进行刻蚀，形成含硅填充材料图形；
步骤四、对所述含硅填充材料图形进行热处理，使所述含硅填充材料图形收缩，形成二氧化硅图形；
步骤五、在所述待刻蚀层上淀积覆盖所述二氧化硅图形和所述待刻蚀层的刻蚀掩膜层；
步骤六、回刻所述刻蚀掩膜层至露出所述二氧化硅图形顶部以及所述待刻蚀层表面为止，在所述二氧化硅图形侧壁形成刻蚀掩膜层侧墙；
步骤七、刻蚀去除所述二氧化硅图形；
步骤八、以所述刻蚀掩膜层侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层，形成目标图形。


2.根据权利要求1所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤一中的所述待刻蚀层为介质层。


3.根据权利要求2所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤一中的所述待刻蚀层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、单晶硅、多晶硅的至少一种。


4.根据权利要求1所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤一中的所述待刻蚀层为非介质层。


5.根据权利要求4所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤一中的所述待刻蚀层的材料为金属氮化物、金属氧化物、金属中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤二中在所述待刻蚀层上形成所述含硅填充材料层的方法为：在所述待刻蚀层上旋涂含硅填充材料，之后对所述含硅填充材料进行烘烤，形成所述含硅填充材料层。


7.根据权利要求1所述的自对准双重图形化的方法，其特征在于：步骤二中形成的所述含硅填充材料层的含硅量为30-97％。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓波，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31