[发明专利]自对准双重图形化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种自对准双重图形化方法。

背景技术

在半导体制造领域，光刻胶材料用于将掩膜图像转印到一层或多层的材料层中，例如将掩膜图像转印到金属层、介质层或半导体衬底上。但随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，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。

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，其中，自对准双重图形（Self-Aligned Double Patterning，SADP）工艺即为其中的一种。图1至图6为现有技术的一种利用自对准双重图形为掩膜对半导体结构进行刻蚀的方法，具体包括：

请参考图1，提供半导体衬底10，在半导体衬底10表面形成待刻蚀材料层20，在所述待刻蚀材料层20表面形成底部抗反射层40，在所述底部抗反射层40表面形成光刻胶层50；

请参考图2，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成牺牲光刻胶层55，以所述牺牲光刻胶层55为掩膜，对底部抗反射层进行刻蚀，形成牺牲底部抗反射层45；

请参考图3，在所述待刻蚀材料层20和牺牲光刻胶层55表面形成硬掩膜层60；

请参考图4，对所述硬掩膜层进行回刻蚀，直到暴露出所述待刻蚀材料层20表面和牺牲光刻胶层55的顶部表面，在所述牺牲光刻胶层55、牺牲底部抗反射层45侧壁表面形成侧墙65；

请参考图5，去除所述牺牲光刻胶层和牺牲底部抗反射层；

请参考图6，以所述侧墙65作为掩膜，对所述待刻蚀材料层20进行刻蚀。

更多关于自对准双重图形工艺请参考公开号为US2009/0146322A1的美国专利文献。

但是发明人发现，利用上述方法刻蚀待刻蚀材料层形成的刻蚀图形的侧壁形貌较差，且工艺复杂。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种自对准双重图形化方法，步骤简单且最终形成的刻蚀图形的侧壁形貌较佳。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种自对准双重图形化方法，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层上形成牺牲光刻胶层；将所述牺牲光刻胶层中顶部和侧壁的光刻胶进行固化形成固化光刻胶外壳；对所述牺牲光刻胶层顶部的固化光刻胶外壳进行回刻蚀，直到暴露出未固化的内部牺牲光刻胶层，位于所述内部牺牲光刻胶层侧壁的固化光刻胶外壳形成第一掩膜图形；去除所述未固化的内部牺牲光刻胶层。

可选的，所述固化工艺为离子注入固化工艺，利用所述离子注入固化工艺将牺牲光刻胶层中顶部和侧壁的光刻胶变为固化光刻胶外壳。

可选的，所述离子注入固化工艺中注入的离子为H、B、BF₂、BF₃、BF₄、P、As、In、C、Ge其中的一种或几种的组合。

可选的，所述离子注入固化工艺中注入的剂量范围为10E13atom/cm²~10E16 atom/cm²，注入的能量范围为1KeV~500KeV，注入的角度范围为-70度~70度。

可选的，对所述牺牲光刻胶层顶部的固化光刻胶外壳进行回刻蚀的具体工艺为反应离子刻蚀工艺。

可选的，去除所述未固化的内部牺牲光刻胶层的工艺为湿法刻蚀工艺。可选的，所述湿法刻蚀的刻蚀溶液为溶解光刻胶的有机溶剂或硫酸、双氧水的混合溶液，利用所述刻蚀溶液进行浸泡或喷涂处理后去除所述内部牺牲光刻胶层。

可选的，所述湿法刻蚀去除内部牺牲光刻胶层的工艺为：先用20摄氏度~180摄氏度的酸溶液进行浸泡或喷涂处理，再用碱溶液去除，其中所述酸溶液包括硫酸、磷酸、氢氟酸、醋酸、盐酸的一种或混合物，所述碱溶液为氢氧化铵溶液。

可选的。去除所述未固化的内部牺牲光刻胶层的工艺为：对所述内部牺牲光刻胶层进行曝光，利用显影液去除所述内部牺牲光刻胶层。

可选的，形成所述牺牲光刻胶层的工艺包括：在所述待刻蚀材料层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成牺牲光刻胶层。

可选的，形成所述牺牲光刻胶层的工艺包括：在所述待刻蚀材料层表面形成底部抗反射层，在所述底部抗反射层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成牺牲光刻胶层。

可选的，形成所述牺牲光刻胶层的工艺包括：在所述待刻蚀材料层上形成底部抗反射层，在所述底部抗反射层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成牺牲光刻胶层，以所述牺牲光刻胶层为掩膜，对所述底部抗反射层进行刻蚀，形成牺牲底部抗反射层。