自对准图形化方法及半导体器件技术

本发明专利技术提供了一种自对准图形化方法及半导体器件，所述方法包括：提供一衬底，在衬底上依次形成停止层与芯轴层；刻蚀芯轴层以形成多个芯轴；形成侧墙，所述侧墙覆盖芯轴的侧壁；形成保护层，所述保护层覆盖停止层并至少暴露出芯轴的顶部；以及依次去除芯轴与保护层。在形成覆盖芯轴侧壁的侧墙之后，先形成保护层，保护层覆盖停止层，之后再去除芯轴，保护层能够在去除芯轴的过程中保护停止层，避免停止层受到损失高度降低，从而减小停止层在侧墙内外的高度差异，减小工艺过程中缺陷的发生率，提高图形传递的质量，提高产品良率。提高产品良率。提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】
自对准图形化方法及半导体器件


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种自对准图形化方法及半导体器件。

技术介绍

[0002]在半导体制造领域，光刻胶材料用于将掩膜图形转移到一层或多层的材料层中，例如将掩膜图形转移到金属层、介质层或半导体衬底中。但随着芯片集成度的不断提高，半导体工艺的特征尺寸不断缩小，芯片制造工艺由平面工艺转到立体Finfet(Fin
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Field
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Effect
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Transistor，鳍式场效应晶体管)工艺，利用光刻工艺在材料层中形成小特征尺寸的掩膜图形变得越来越困难。
[0003]为了提高半导体器件的集成度，业界已提出了多种双重图形工艺，例如：自对准双重图形(Self
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Aligned Quadruple Patterning，SAQP)工艺和自对准四次图形(Self
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Aligned Double Patterning，SAQP)工艺。在自对准图形传递过程中，侧墙刻蚀工艺起着承上启下的作用，侧墙的形貌很大程度上决定传递到下面的图形的质量，影响下层图形形貌，以及影响着良率的高低。
[0004]现有的自对准四次图形工艺具体请参考图1～图4所示。首先，如图1所示，在衬底10上形成第二停止层11、第二芯轴层12、第一停止层13、第一芯轴层14与光刻胶层15。接着，如图2所示，图形化所述光刻胶层，以图形化的所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一芯轴层14，形成多个第一芯轴16。接着，如图3所示，采用原子层沉积法形成第一侧墙17，所述第一侧墙17覆盖所述第一芯轴16的侧壁及顶部。然后如图4所示，去除第一芯轴16，剩下所述第一侧墙17。之后，将所述第一侧墙17的图形向下传递得到第二芯轴，原子层沉积形成第二侧墙，然后去除第二芯轴，剩下第二侧墙的图形，向下继续传递得到最后的图形结构。
[0005]在刻蚀形成芯轴和去除芯轴时，都需要有足够的过刻蚀量，是为了避免残留结构的存在，但是这样会造成底部停止层高度在侧墙内外的差异。请参考图2与图5所示，在形成第一芯轴16的过程中，对所述第一芯轴层14进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的所述第一停止层13，此时所述第一停止层13具有高度差H1。请参考图4与图6所示，在去除所述第一侧墙16之间的所述第一芯轴16时，也会进行过刻蚀，导致所述第一停止层13被刻蚀部分高度H2，因此，在去除所述第一芯轴16之后，所述第一停止层13在所述第一侧墙17内外会具有H1+H2的高度差。并且第一停止层13高度差异形成后，后续会逐渐累积，最终导致图形质量不高，缺陷的发生概率增加，从而造成良率的损失。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种自对准图形化方法及半导体器件，在形成侧墙之后，在去除芯轴之前，形成覆盖停止层的保护层，在去除芯轴时保护层对停止层起到了保护作用，从而减小侧墙内外的停止层的高度差异，减小了缺陷的发生。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自对准图形化方法，包括以下步骤：
[0008]提供一衬底，在所述衬底上依次形成停止层与芯轴层；
[0009]刻蚀所述芯轴层以形成多个芯轴；
[0010]形成侧墙，所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁；
[0011]形成保护层，所述保护层覆盖所述停止层，并至少暴露出所述芯轴的顶部；以及
[0012]依次去除所述芯轴与所述保护层。
[0013]可选的，刻蚀所述芯轴层以形成芯轴的步骤包括：
[0014]形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述芯轴层；
[0015]形成图形化的光刻胶层；
[0016]以图形化的所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述芯轴层以形成多个芯轴；以及
[0017]去除图形化的所述光刻胶层。
[0018]可选的，在刻蚀所述芯轴层以形成所述芯轴的过程中，对所述芯轴层进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的所述停止层，被刻蚀去除的所述停止层的高度为H。
[0019]可选的，去除所述芯轴的过程中，对所述芯轴进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的所述停止层，被刻蚀去除的所述停止层的高度为H。
[0020]可选的，对所述芯轴进行过刻蚀的刻蚀时间为H/v，其中v代表所述停止层的刻蚀速率。
[0021]可选的，采用原子层沉积法形成所述侧墙。
[0022]可选的，形成侧墙，所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁的步骤包括：
[0023]形成侧墙材料层，所述侧墙材料层覆盖所述芯轴的侧壁及顶部；
[0024]刻蚀所述侧墙材料层，至暴露出所述芯轴的顶部，以形成所述侧墙。
[0025]可选的，形成保护层，所述保护层覆盖所述停止层，并至少暴露出所述芯轴的顶部的步骤包括：
[0026]形成保护材料层，所述保护材料层覆盖所述停止层、所述侧墙与所述芯轴；
[0027]刻蚀部分高度的所述保护材料层，暴露出所述芯轴的顶部，以形成所述保护层；所述保护层的上表面高于所述停止层的上表面，并低于所述侧墙的顶部。
[0028]可选的，所述保护层的材质包含光刻胶。
[0029]相应的，本专利技术还提供一种半导体器件，包含采用如上所述的自对准图形化方法制作而成的结构。
[0030]综上所述，本专利技术提供的一种自对准图形化方法及半导体器件具有以下优点：
[0031]1、在形成覆盖芯轴侧壁的侧墙之后，先形成保护层，保护层覆盖停止层并至少暴露出芯轴的顶部，之后再去除芯轴，保护层能够在去除芯轴的过程中保护停止层，避免停止层受到损失高度降低，从而减小停止层在侧墙内外的高度差异，减小工艺过程中缺陷的发生率，提高图形传递的质量，提高产品良率。
[0032]2、在刻蚀芯轴层以形成芯轴的过程中，对所述芯轴层进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的停止层，被刻蚀去除的停止层的高度为H，然后在去除所述芯轴的过程中，对所述芯轴进行过刻蚀，使得所述芯轴底部的所述停止层被刻蚀部分高度H，从而保证侧墙内外的所述停止层的高度一致，进一步减小工艺过程中缺陷的发生率，提高图形传递的质量，提高产品良率。
附图说明
[0033]本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。
[0034]图1
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4是一自对准四次图形化方法的各步骤结构示意图；
[0035]图5
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6是第一停止层的高度差示意图；
[0036]图7是本专利技术一实施例提供的自对准图形化方法的流程图；
[0037]图8
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15是本专利技术一实施例提供的自对准图形化方法的各步骤结构示意图；
[0038]图16
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17是停止层的高度差示意图。
[0039]图1至图6中：
[0040]10
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衬底；11
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第二停止层；12
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第二芯轴层；13
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第一停止层；14
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自对准图形化方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上依次形成停止层与芯轴层；刻蚀所述芯轴层以形成多个芯轴；形成侧墙，所述侧墙覆盖所述芯轴的侧壁；形成保护层，所述保护层覆盖所述停止层，并至少暴露出所述芯轴的顶部；以及依次去除所述芯轴与所述保护层。2.根据权利要求1所述的自对准图形化方法，其特征在于，刻蚀所述芯轴层以形成芯轴的步骤包括：形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述芯轴层；形成图形化的光刻胶层；以图形化的所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述芯轴层以形成多个芯轴；以及去除图形化的所述光刻胶层。3.根据权利要求2所述的自对准图形化方法，其特征在于，在刻蚀所述芯轴层以形成所述芯轴的过程中，对所述芯轴层进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的所述停止层，被刻蚀去除的所述停止层的高度为H。4.根据权利要求3所述的自对准图形化方法，其特征在于，去除所述芯轴的过程中，对所述芯轴进行过刻蚀，至刻蚀部分高度的所述停止层，被刻蚀去除的所述停止层的高度为H。5.根据权利要求4所述的自对准图形化方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈圣，田伟，张超，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：