一种半导体器件制作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件制作方法。在半导体器件制作过程中，为了形成宽度更小的沟槽，本发明专利技术首先利用由多种单体构成的嵌段共聚物的自组装特征，形成各种单体的图案；然后在嵌段共聚物的表面沉积金属或金属氮化物，由于各种单体与金属或金属氮化物之间的化学亲和力的差异，金属或金属氮化物最初选择性地在一种单体的表面上沉积，金属或金属氮化物层达到一定厚度后开始横向生长，通过控制沉积时间，能够在金属或金属氮化物层开始横向生长且尚未完全覆盖嵌段共聚物表面之前停止沉积处理；最后，以金属或金属氮化物层为掩模进行刻蚀，得到宽度非常小的沟槽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，特别涉及。
技术介绍
随着半导体技术的发展，半导体器·件的关键尺寸不断减小，人们努力寻找能够进一步减小半导体器件的线条宽度和沟槽宽度的方法。S. Kim公开了一种通过自组装的方式形成沟槽的方法(参见“ProcessSimulation of Block Copolymer Lithography，，，Proceedings of 10th IEEEInternational Conference onNanotechnology Joint Symposium with Nano Korea2010.)。在该方法中，通过制图外延的方式或者使用化学表面图案化的方式来弓丨导自组装的进行，通过退火处理使得聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物(PS-b-PMMA)中，所述聚苯乙烯(PS)单体与聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)单体分离，从而在衬底上形成PS和PMMA的单体线条，这两种单体线条彼此间隔，在紫外光照射下利用乙酸选择性地去除PMMA线条，从而在衬底上形成沟槽。Mottakin M公开了一种制备金属涂层的方法(参见“SelectiveDoping of BlockCopolymer Nanodomains by Sputter Deposition oflron”，Macromolecules, Feb.2011)。Mottakin发现，当在PS单体和PMMA单体已经分离的PS_b_PMMA共聚物薄膜上沉积金属铁时，由于化学亲和性，铁原子选择性沉积在PMMA区域。当PMMA区域上的铁原子层的厚度超过2. Onm时，铁原子层将开始横向生长并且最终覆盖整个PS-b-PMMA共聚物薄膜表面。
技术实现思路
然而，利用上述方法制备的半导体器件中，沟槽的宽度一般为10至1000纳米，这种沟槽宽度对于当前的半导体发展而言，显然是不能满足关键尺寸要求的。本专利技术的专利技术人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。本专利技术的一个目的是提供一种制作半导体器件的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了，包括以下步骤对由两种或更多种单体构成的嵌段共聚物涂层进行自组装处理，使得所述嵌段共聚物中的至少一种单体进行自组装，从而形成所述至少一种单体的图案；在所述嵌段共聚物表面沉积金属或金属氮化物涂层，直到所沉积的金属或金属氮化物涂层开始横向生长且尚未完全覆盖所述嵌段共聚物表面时为止；以沉积的金属或金属氮化物涂层作为掩模进行刻蚀，去除未被所述金属或金属氮化物涂层覆盖的嵌段共聚物，从而形成沟槽。优选地，所述嵌段共聚物为双块嵌段共聚物或三块嵌段共聚物，例如所述双块嵌段共聚物可以为聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物，三块嵌段共聚物可以为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物。优选地，优选地，通过调整所述嵌段共聚物中各个单体的质量比来控制所述至少一种单体的图案的线条宽度。例如，在所述聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物中，所述聚苯乙烯单体与聚(甲基丙烯酸甲酯)单体的质量比可以为10 : I至I : 10。 优选地，所述自组装处理为溶剂熏蒸或退火处理。优选地，所述金属为铁、钽或钛，所述金属氮化物为氮化钛或氮化钽。优选地，所述刻蚀为干法刻蚀，更进一步地，所述干法刻蚀的气体包括Ar、02、CF4和 CHF3。优选地，沉积所述金属或金属氮化物涂层的方法为溅射、化学气相沉积或电子束蒸发，其中溅射可以为例如直流溅射、交流溅射、反应溅射或磁控溅射等。优选地，根据单体种类、表面亲和性和将要形成的厚度等因素选择沉积所述金属或金属氮化物涂层的时间，或者把沉积所述金属或金属氮化物涂层的时间设置为预定值。·优选地，所述单体的图案为线条状图案或环状图案。优选地，所述嵌段共聚物涂层设置在半导体衬底上。本专利技术的一个优点在于能够在半导体器件中提供宽度更小的沟槽。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中图I是示出根据本专利技术一个实施例的形成沟槽的方法的流程图。图2a_2d是示出使用嵌段共聚物形成单体图案的示意图。图3a_3f是示出使用嵌段共聚物形成单体图案的另一种方法的示意图。图4a_4b是示出根据本专利技术的实施例的形成线状沟槽的方法的示意图。图5是示出根据本专利技术的另一个实施例的形成环状沟槽的方法的示意图。具体实施例方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图I简要地示出了根据本专利技术实施例的半导体器件制作过程中，形成沟槽的方法的流程图。首先，对由两种或更多种单体构成的嵌段共聚物涂层进行自组装处理，使得嵌段共聚物中的至少一种单体分离，从而形成所述至少一种单体的图案(SlOl)。然后，在所述 嵌段共聚物表面沉积金属涂层，直到所沉积的金属涂层开始横向生长且尚未完全覆盖所述嵌段共聚物表面时为止(S102)。最后，以沉积的金属涂层作为掩模进行刻蚀，去除未被所述金属涂层覆盖的嵌段共聚物，从而形成沟槽(S103)。上述方法中，所述嵌段共聚物具有以下特性。通过例如溶剂熏蒸或退火处理等，能够使得该嵌段共聚物中的一种或更多种单体分离并且形成单体的图案。这种嵌段共聚物可以为例如由两种单体嵌段而构成的双块嵌段共聚物、由三种单体构成的三块嵌段共聚物坐寸ο对于双块嵌段共聚物材料，一种典型的例子就是聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯)(PS-b-PMMA)共聚物。对于三块嵌段共聚物材料，一种典型的例子是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物。图2a_2d和图3a_3f例示了如何在衬底上形成PS单体和PMMA单体的线条状图案(即单体的图案)。其中，图2a_2d采用图案外延的方式形成单体的线条状图案，图3a_3f通过制备化学纳米图案表面来形成单体的线条状图案。如图2a所示，在具有抗反射层/聚合物刷子(ARC/ps brush)层202的衬底201上旋涂光致抗蚀剂层203，然后对光致抗蚀剂203进行曝光，在掩模板204的保护下，仅有一部分光致抗蚀剂203被曝光。然后，对光致抗蚀剂203进行显影，去除被曝光的光致抗蚀剂，从而只留下两侧的光致抗蚀剂205，如图2b所示。接下来，如图2c所示，在光致抗蚀剂205之间沉积一层PS-b-PMMA。然后，对PS-b-PMMA进行退火处理，使得PS单体与PMMA单体分离，形成彼此间隔的PS单体线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件制作方法，包括以下步骤：对由两种或更多种单体构成的嵌段共聚物涂层进行自组装处理，使得所述嵌段共聚物中的至少一种单体进行自组装，从而形成所述至少一种单体的图案；在所述嵌段共聚物表面沉积金属或金属氮化物涂层，直到所沉积的金属或金属氮化物涂层开始横向生长且尚未完全覆盖所述嵌段共聚物表面时为止；以沉积的金属或金属氮化物涂层作为掩模进行刻蚀，去除未被所述金属或金属氮化物涂层覆盖的嵌段共聚物，从而形成沟槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，胡敏达，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：