[发明专利]一种制备边缘粗糙度较小的细线条的方法

说明书

技术领域

本发明属于超大规模集成电路制造技术领域，涉及一种制备集成电路中超细线条的方法，尤其涉及一种结合侧墙技术及湿法腐蚀来制备边缘粗糙度较小的超细线条的方法。

背景技术

随着集成电路的发展，器件的集成度不断提高，要求器件的尺寸不断减小，制备小尺寸细线条越来越关键。

采用电子束光刻虽然可以制备细线条，但是由于耗时长，成本高，在工业生产中不具备优势，并且电子束光刻工程中存在电子散射，制备30nm以下细线条遇到很大挑战。其它制备方法，如普通光刻和氧化工艺，虽然能制备细线条，但是细线条有较大的LER（边缘粗糙度），再加上氧化要进行高温加工，时间较长，成本较高，限制了其在工业生产中的发展。

侧墙技术是利用已形成的侧墙作为硬掩模，并向下刻蚀硅形成细线条。侧墙技术工艺步骤简单，制作工时短，对设备要求不高，实施性强。通过合理设计，可以利用侧墙技术制备出20nm以下细线条。

发明内容

本发明提出一种结合侧墙技术及湿法腐蚀来制备边缘粗糙度（LER）较小的超细纳米线条的方法，避免使用电子束光刻、高温氧化等工艺，可获得尺寸在20nm以下的细线条，同时，线条的LER可以得到改善。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备边缘粗糙度较小的细线条的方法，包括以下步骤：

1）在衬底上淀积阻挡层和牺牲层；

2）在所述牺牲层上涂光刻胶，并定义线条的光刻图形；

3）采用干法刻蚀方法将所述光刻图形转移至所述牺牲层；

4）淀积侧墙材料层，并采用干法刻蚀方法形成侧墙；

5）湿法腐蚀侧墙内的牺牲层，形成侧墙掩膜层；

6）利用所述侧墙掩膜层，通过干法刻蚀将线条图形转移至衬底上，得到细线条。

进一步地，所述衬底为硅衬底。

进一步地，所述阻挡层为氧化硅，所述牺牲层为多晶硅。

进一步地，采用普通光学光刻方法定义线条图形。

进一步地，所述侧墙材料层为氮化硅。

进一步地，采用低压化学气相沉积方法或等离子体增强化学气相沉积方法进行所述淀积。

进一步地，所述干法刻蚀为各向异性干法刻蚀。

进一步地，采用TMAH（Tetramethyl Ammonium Hydroxide，四甲基氢氧化铵）溶液进行所述湿法腐蚀；TMAH溶液浓度优选为25wt%，腐蚀温度优选为60℃。

本发明的优点和积极效果如下：

1）由氮化硅侧墙作掩膜刻蚀出的硅细线条粗糙度小，形貌好。多晶硅的干法刻蚀侧面较氧化硅、氮化硅陡直，由它形成的侧墙光滑度得到提高，再加上湿法腐蚀多晶硅较干法刻蚀更能彻底去除多晶硅，不会在侧墙残留造成线条粗糙。

2）利用侧墙技术可以制备尺寸小于20nm的线条，满足小尺寸器件关键工艺的要求。

3）采用TMAH溶液湿法腐蚀多晶硅，操作简便，安全；并且不会引入金属离子，适用于集成电路制造工艺中。

4）工艺流程耗时短，可操作性强，适于工业生产。

附图说明

图1是本发明实施例的制备边缘粗糙度较小的细线条的方法的工艺流程图。

图2是本发明实施例的制备细线条过程中各材料层结构示意图。其中：1衬底材料；2—氧化硅；3—多晶硅；4—光刻胶；5—氮化硅；6—衬底材料系线条。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并配合附图，对本发明做详细的说明。

图1是本实施例的制备边缘粗糙度较小的细线条的方法的步骤流程图。该流程可进一步概括为下面三个大步骤：

1）在衬底上淀积阻挡层和牺牲层，并定义线条的光刻图形。

阻挡层材料为氧化硅，作用是在后续刻蚀牺牲层和腐蚀牺牲层时作衬底的阻挡层。牺牲层材料为多晶硅，作为后续淀积侧墙的支撑层。具体工艺步骤包括：

a)淀积一层氧化硅阻挡层，阻挡后续刻蚀以及腐蚀；

b)淀积一层多晶硅薄膜；

c)在多晶硅上涂上一层光刻胶，光刻定义出细线条；

d)干法刻蚀将图形转移到多晶硅薄膜上.

2）湿法腐蚀形成侧墙

目的是制备出后续刻蚀衬底硅所用侧墙。侧墙作为刻蚀硅衬底的掩膜层，它的宽度直接决定了刻蚀出来的硅线条的尺寸。具体工艺步骤如下：

e)淀积一层一定厚度的氮化硅；

f)干法刻蚀氮化硅，形成侧墙；

g)湿法腐蚀多晶硅牺牲层，形成氮化硅侧墙掩膜层。