改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，步骤如下：在芯轴结构的侧面形成侧墙；去除芯轴结构；淀积牺牲层覆盖侧墙；对牺牲层进行回刻使侧墙的顶部露出，同一组侧墙的露出部分的间隙宽度小于未露出部分的间隙宽度；采用离子注入工艺对侧墙的露出部分进行修饰，侧墙中被修饰的露出部分能被DHF去除；采用DHF去除侧墙被修饰的部分；去除剩余的牺牲层。本发明专利技术在芯轴结构侧面形成侧墙后淀积牺牲层对侧墙进行覆盖，通过回刻使侧墙的顶部露出，采用离子注入工艺进行侧墙露出部分的修饰，利用被离子修饰过的侧墙能被DHF去除的特点去除侧墙的露出部分，避免了现有工艺中刻蚀减薄形成的芯轴结构上下宽度不一致对后续栅极刻蚀制程中各层刻蚀的影响。

【技术实现步骤摘要】
改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别属于一种SADP工艺中的侧墙制造方法，尤其适用于NANDflash存储器。
技术介绍
随着对高容量的半导体存储装置的需求日益增加，这些半导体存储装置的集成密度受到人们的关注。为了提高半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小晶片尺寸和/或改变内部结构单元等方式在单一晶片上形成多个存储单元。其中，对于通过改变内部单元结构来提高集成密度的方法来说，目前已经尝试通过改变有源区的平面布置或改变单元布局来减小单元面积。NANDflash存储器(NAND闪存)是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND闪存是一种比磁盘驱动器更好的存储设备，由于NAND闪存以页为单位进行读写数据，所以适合于存储连续的数据，如图片、音频或其它文件数据，同时因其成本低、容量大且写入速度快、擦除时间短的优点在移动通讯装置及便携式多媒体装置的存储领域得到广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。目前，为了提高NAND闪存的容量，需要在制备过程中提高NAND闪存的集成密度。NAND闪存的数据是以bit的方式保存在最小操作擦写读单元memorycell，简称cell，通常一个最小操作擦写读单元cell中只能存储一个bit。这些最小操作擦写读单元cell以8个或16个为单位，连成bitline，形成所谓的byte/word，这就是NAND闪存的位宽。这些line会再组成page，再由page组成block，具体一片flash上有多少个block根据需要而定。半导体制造技术进入24nm及以下技术节点之后，在制备NAND闪存的过程中，需要采用间隔物图案化技术(SpacerPatterningTechnology，SPT)以及自对准双图案工艺(Self-AlignedDoublePatterning，SADP工艺)制备纳米尺度的晶体管。采用所述方法处理半导体的晶片时通常使用公知的图案化和刻蚀工艺在晶片中形成半导体器件的特征，在这些光刻工艺中，光刻胶材料沉积在晶片上，然后暴露于经过中间掩膜过滤的光线，通过中间掩膜后，该光线接触该光刻胶材料的表面，该光线改变该光刻胶材料的化学成分从而显影机可以去除该光刻胶材料的一部分，得到所需要的图案。在自对准双图案工艺中，首先形成芯轴结构，然后形成侧墙结构，再将芯轴结构移除掉之后，以剩余的侧墙结构来定义后续图形的关键尺寸。可用于形成芯轴图形的材料较多，其中氮化硅层(SIN)受到广泛应用，主要原因在于其可以较好地做到对下层膜层的选择比。由于ArF湿浸式曝光设备的曝光极限，有源区(AA)/栅极(GT)/CellM2layer的最小操作擦写读单元cell区采用自对准双图案工艺来形成最终的图形pattern。如图1至图12所示，采用SADP工艺形成NANDflash的栅环Gateloop具体包括如下步骤：步骤1，形成叠层结构，该叠层结构从上至下依次为光刻胶PR、含硅抗反射层Si-ARC、有机介电质层ODL、高温氧化物层(HTO)层、第一TEOS层、无定形硅层A-Si、第二TEOS层、氮化硅SiN层、控制栅层CG、氧化层-氮化层-氧化层结构ONO、浮栅层FG和氧化层Gox，所述叠层结构形成在最小操作擦写读单元Cell上；步骤2，将所述光刻胶形成光刻胶图形，进行控制栅芯轴的光刻，如图1所示；步骤3，按照所述光刻胶图形进行刻蚀，形成控制栅的芯轴结构，所述芯轴结构由上部的HTO层和下部的第一TEOS层组成，如图2所示；按照所述光刻胶图形刻蚀所述叠层结构中的含硅抗反射层Si-ARC、有机介电质层ODL、HTO层、第一TEOS层至无定形硅层A-Si为止，所述HTO层和第一TEOS层被刻蚀形成彼此相间的条形结构，即芯轴结构；步骤4，对控制栅的芯轴结构进行减薄(Slimming)工艺，如图3所示；步骤5，采用原子层沉积工艺在所述芯轴结构的顶部和侧壁覆盖一层SiN，如图4所示，同时，所述SiN层还覆盖在所述芯轴结构外的无定形硅层A-Si表面；步骤6，对所述SiN层进行刻蚀，覆盖在所述芯轴结构侧壁的SiN形成控制栅的侧墙Spacer，同时所述芯轴结构顶部的SiN及无定形硅层A-Si表面的SiN刻蚀去除，如图5所示；步骤7，去除控制栅的侧墙Spacer之间的所述芯轴结构，如图6所示；步骤8，在所述无定形硅层A-Si上形成掩膜结构，所述掩膜结构是三层结构，所述三层结构由上至下为光刻胶PR、含硅抗反射层Si-ARC和有机介电质层ODL；步骤9，去除选择栅极区域外的光刻胶，如图7所示；步骤10，按照所述光刻胶图形进行刻蚀，刻蚀去除选择栅极区域外的所述含硅抗反射层Si-ARC和有机介电质层ODL至无定形硅层A-Si为止，去除光刻胶，如图8所示；步骤11，对作为前述刻蚀停止层的所述无定形硅层A-Si进行刻蚀，如图9所示；步骤12，刻蚀第二TEOS层和氮化硅SiN层，打开硬掩膜HM，如图10所示；步骤13，刻蚀控制栅层、ONO层和浮栅层，完成最小操作擦写读单元Cell区域和选择栅极SG区域的图形定义，如图11、图12所示。结合目前的生产流程(processflow)以及控制栅极(CG)芯轴干法刻蚀(coredryetch)和湿法减薄(wetslimming)制程的表现，在控制栅极芯轴减薄工艺后芯轴(core)的形貌呈现“大头”的形貌，即芯轴之间的间隙上下宽度不等，如图13、图14所示，芯轴的顶部和底部的宽度大于中部的宽度，最小操作擦写读单元的侧墙刻蚀后顶部会形成不对称的形貌，进而影响到后续栅极刻蚀制程的硬掩膜HM的角度，如图15所示，由于“shadow”效应，会影响栅极全刻蚀后的线宽的关键尺寸差异(lineCDU)。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，可以解决现有SADP工艺中刻蚀减薄形成的芯轴结构上下宽度不一致而影响后续栅极刻蚀制程的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供的改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，包括如下步骤：步骤1，在芯轴结构的侧面形成侧墙；步骤2，去除所述芯轴结构；步骤3，淀积牺牲层覆盖所述侧墙；步骤4，对所述牺牲层进行回刻，使所述侧墙的顶部露出，同一组侧墙的露出部分的间隙宽度小于未露出部分的间隙宽度；步骤5，采用离子注入工艺对所述侧墙的露出部分进行修饰，所述侧墙中被修饰的露出部分能被DHF去除；步骤6，采用DHF去除所述侧墙被修饰的部分；步骤7，去除剩余的牺牲层。进一步的改进是，在步骤3中，所述牺牲层为有机介电质层或旋涂碳层。进一步的改进是，在步骤4中，所述回刻采用干法刻蚀。进一步的改进是，所述回刻采用氮气或氢气或氧气。进一步的改进是，在步骤5中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，在芯轴结构的侧面形成侧墙；/n步骤2，去除所述芯轴结构；/n步骤3，淀积牺牲层覆盖所述侧墙；/n步骤4，对所述牺牲层进行回刻，使所述侧墙的顶部露出，同一组侧墙的露出部分的间隙宽度小于未露出部分的间隙宽度；/n步骤5，采用离子注入工艺对所述侧墙的露出部分进行修饰，所述侧墙中被修饰的露出部分能被DHF去除；/n步骤6，采用DHF去除所述侧墙被修饰的部分；/n步骤7，去除剩余的牺牲层。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在芯轴结构的侧面形成侧墙；
步骤2，去除所述芯轴结构；
步骤3，淀积牺牲层覆盖所述侧墙；
步骤4，对所述牺牲层进行回刻，使所述侧墙的顶部露出，同一组侧墙的露出部分的间隙宽度小于未露出部分的间隙宽度；
步骤5，采用离子注入工艺对所述侧墙的露出部分进行修饰，所述侧墙中被修饰的露出部分能被DHF去除；
步骤6，采用DHF去除所述侧墙被修饰的部分；
步骤7，去除剩余的牺牲层。


2.根据权利要求1所述的改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，其特征在于，在步骤3中，所述牺牲层为有机介电质层或旋涂碳层。


3.根据权利要求1所述的改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，其特征在于，在步骤4中，所述回刻采用干法刻蚀。


4.根据权利要求3所述的改善SADP工艺中栅极刻蚀制程线宽差异的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任佳，夏爱华，乔夫龙，
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