一种细线条的制备方法技术

本发明专利技术提供一种细线条的制备方法，属于超大规模集成电路制造技术领域。本发明专利技术采用了３次Ｔｒｉｍｍｉｎｇ掩膜工艺，有效地改善了线条形貌，大大减小了ＬＥＲ（线边缘粗糙度）；同时与侧墙工艺相结合，成功制备出纳米级细线条并能够精确控制到２０纳米，从而在衬底材料上制备出优化ＬＥＲ纳米级的线条。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于侧墙工艺与Trimming工艺相结合的方法来实现减小纳米线 边缘粗糙度(line edge roughness LER)的方法，属于超大规模集成电路制造

技术介绍
随着大规模集成电路的发展，场效应晶体管的特征尺寸不断按比例缩小(Scaling down)，但是，在此过程中工艺制备出的线条边缘粗糙度(LER)却没有随着等比缩小，相反 当器件尺寸进入了亚IOOnm尺度后，这种线条边缘粗糙度LER对器件特性的影响却越来越 严重，例如LER会导致纳米尺度MOS器件载流子迁移率变化、关态漏电流增加、短沟道效应 恶化等。为了改善器件的性能，在现有传统光刻技术条件下，开发减小线条LER工艺是十分 必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于侧墙工艺与Trimming工艺相结合的方法来实现 减小细线条LER的工艺方法。，包括以下步骤(1)在衬底上制备侧墙工艺的支撑层该步骤主要目的是制备出后序氧化硅侧墙的支撑层，该支撑层采用氮化硅薄膜材 料，氮化硅薄膜的厚度决定了最终形成的侧墙的高度。可以通过以下工艺步骤予以实现。a)在衬底上淀积氮化硅薄膜；b)在氮化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为支撑层的区域；c)干法 Tricing 光刻胶；d)干法刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到氮化硅薄膜上；e)去掉光刻胶，在衬底材料上制备出氮化硅支撑层。(2)在衬底上制备氧化硅侧墙该步骤的主要目的是制备出LER得到明显改善的氧化硅侧墙，作为在衬底材料上 制备纳米线的硬掩模图形。氧化硅侧墙的高度可以通过最终在衬底材料上制备线条的高度 而定，可通过(1)侧墙支撑层的高度进行控制。氧化硅侧墙的宽度可根据最终在衬底材料 上制备线条的宽度而定，可通过淀积氧化硅的厚度与湿法Trimming氧化硅侧墙工艺进行 精确的控制。该步骤主要包括以下工艺流程a)在衬底材料和作为支撑层的氮化硅薄膜上淀积氧化硅薄膜；b)干法刻蚀工艺刻蚀氧化硅；c)湿法腐蚀氮化硅支撑层；d)湿法Trimming氧化硅侧墙；(3)在衬底材料上实现LER得到明显改善的纳米线条该步骤主要目的是采用各向异性干法刻蚀工艺将氧化硅侧墙上定义出的线条形状转移到衬底材料上，由于氧化硅侧墙是经过了 3次Trimming工艺(干法Trimming光刻 胶工艺、湿法Trimming氮化硅和氧化硅)之后形成的细线条，所以在衬底材料上制备出的 线条的LER会有明显的改善，该步骤主要包括以下工艺流程。a)各向异性干法刻蚀衬底材料，得到衬底材料的纳米细线条；b)最后通过湿法腐蚀工艺去除顶层的氧化硅掩模。上述方法中，淀积氮化硅和氧化硅是采用低压化学气相沉积法，刻蚀氮化硅、氧化 硅和衬底材料采用的是各向异性干法刻蚀技术，湿法Trimming氮化硅采用加热的浓磷酸， 湿法Trimming氧化硅采用氢氟酸氟化铵(1 40)，湿法腐蚀氧化硅采用缓冲的氢氟酸。上述方法中，支撑层材料和侧墙材料可以互换，也就是说在上述制备方法中，可以 用氧化硅材料作为支撑层，氮化硅材料作为侧墙。本专利技术的技术优点和效果在集成电路制造工艺中，线条边缘粗糙度(LER)最初来源于作为掩模的光致抗蚀 剂上，由于光致刻蚀剂分子颗粒较大，通过一系列光刻和刻蚀工艺后转移到最终制备出的 图形上，如图( 所示。针对器件进入纳米尺度以后，细线条的LER对器件特性产生越来越 严重的影响，本专利技术提出了一种基于侧墙工艺与Trimming工艺相结合的方法来实现减小 纳米细线条LER的工艺方法。采用此方法制备出的氧化硅纳米尺度侧墙的LER会有明显的 改善，从而在衬底材料上实现减小的纳米线条的LER目的，且此方法制备出的线条的宽度 可由淀积侧墙的厚度与湿法Trimming氧化硅侧墙工艺精确控制到20纳米，如图( 所示。 从而在衬底材料上制备出优化LER纳米级的线条。附图说明图l(a)_(i)是本专利技术提出的一种基于侧墙工艺与Trimming工艺相结合的方法来 实现减小纳米细线条LER的工艺流程示意图。其中，图1 (a)在衬底上淀积氮化硅薄膜；图1 (b)通过光刻、干法Trimming光刻 胶、干法刻蚀氮化硅工艺，在衬底材料上留下氮化硅薄膜图形，作为后序侧墙工艺的支撑 层；图1(c)去掉光刻胶；图1(d)湿法Trimming氮化硅支撑层；图1(e)在衬底材料和作为 支撑层的氮化硅上淀积氧化硅薄膜；图1(f)干法刻蚀氧化硅薄膜至衬底；图1(g)湿法腐 蚀去除氮化硅支撑层，形成氧化硅侧墙；图1(h)湿法Trimming氧化硅侧墙；图l(i)干法刻 蚀衬底材料；图l(j)湿法腐蚀去掉顶层的氧化硅掩模，最终制备出细线条。图中1-衬底材料；2-氮化硅；3-光刻胶；4-氧化硅；5-衬底材料细线条。图2为基于传统侧墙工艺制备出的纳米线条的SEM照片。图3为采用传统侧墙工艺与Trimming掩模工艺相结合的方法制备出的纳米线条 的SEM照片。具体实施例方式下面通过实例对本专利技术做进一步说明。需要注意的是，公布实施例的目的在于帮 助进一步理解本专利技术，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本专利技术及所附权利要求 的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本专利技术不应局限于实施例所公开的内 容，本专利技术要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。实施例一根据下列步骤可以实现宽度约为200 A的LER得到明显改善的细线条1.在硅衬底上低压化学气相沉积氮化硅薄膜，厚度为1500 A，如图1(a)所示；2.在氮化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为侧墙支撑层的区域，接着是氧 等离子体各向同性Trimming光刻胶200 A，各向异性干法刻蚀氮化硅1500 A，最终将光刻胶 上的图形转移到氮化硅薄膜材料上，如图1(b)所示；3.去掉光刻胶如图1 (C)所示；4.热的(170°C )浓磷酸Trimming氮化硅支撑层200 A，如图1⑷所示；5.在硅衬底和用作支撑层的氮化硅薄膜上低压化学气相淀积氧化硅薄膜，厚度为 400 A，如图1(e)所示；6.各向异性干法刻蚀氧化硅400 A，如图1(f)所示；7.热(170°C )的浓磷酸腐蚀氮化硅1500 A，如图1(g)所示；8.氢氟酸氟化铵(1 40)湿法Trimming氧化硅100 A，如图1(h)所示；9.各向异性干法刻蚀硅3000 A，如图l(i)所示；10.缓冲的氢氟酸腐蚀掉顶层的氧化硅掩模，最终得到宽度为200 A的细线条，如 图I(j)所示。实施例二用氧化硅材料作为支撑层，用氮化硅材料作为侧墙，实现宽度约为200 A的LER得 到明显改善的细线条的实施步骤如下1.在硅衬底上低压化学气相沉积氧化硅薄膜，厚度为1500 A；2.在氧化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为侧墙支撑层的区域，接着是氧 等离子体各向同性Trimming光刻胶200 A，各向异性干法刻蚀氧化硅1500 A，最终将光刻胶 上的图形转移到氧化硅薄膜材料上；3.去掉光刻胶；4.氢氟酸氟化铵(1 40)湿法Tricing氧化硅支撑层200 A；5.在硅衬底和用作支撑层的氧化硅薄膜上低压化学气相淀积氮化硅薄膜，厚度为 400 A；6.各向异性干法刻蚀氮化硅400 A；7.缓冲的氢氟酸腐蚀腐蚀氧化硅1500 A；8.热的(170°C )浓磷酸湿法iTr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备细线条的方法，其步骤包括：（１）在衬底上制备侧墙工艺的支撑层，通过以下工艺步骤实现：ａ）在衬底上淀积氮化硅薄膜；ｂ）在氮化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为支撑层的区域；ｃ）干法Ｔｒｉｍｍｉｎｇ光刻胶；ｄ）干法刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到氮化硅薄膜上；ｅ）去掉光刻胶，在衬底材料上制备出氮化硅支撑层；（２）在衬底上制备氧化硅侧墙，该步骤主要包括以下工艺流程：ａ）在衬底材料和作为支撑层的氮化硅薄膜上淀积氧化硅薄膜；ｂ）干法刻蚀工艺刻蚀氧化硅；ｃ）湿法腐蚀氮化硅支撑层；ｄ）湿法Ｔｒｉｍｍｉｎｇ氧化硅侧墙；（３）在衬底材料上实现ＬＥＲ得到明显改善的纳米线条，具体包括如下步骤：ａ）各向异性干法刻蚀衬底材料，得到衬底材料的纳米细线条；ｂ）最后通过湿法腐蚀工艺去除顶层的氧化硅掩模。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：浦双双，黄如，艾玉杰，郝志华，王润声，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]