[发明专利]自对准双重图形的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种自对准双重图形的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断进步，半导体器件的工艺节点正不断减小。然而，由于受到现有的光刻工艺精度的限制，以现有的光刻工艺形成的掩膜图形难以满足半导体器件持续减小特征尺寸的需求，遏制了半导体技术的发展。

为了在现有的光刻工艺的基础上，能够进一步缩小半导体器件的尺寸，现有技术提出了一种双重图形化工艺。其中，尤其以自对准双重图形化（Self-Aligned Double Patterning，SADP）工艺因其工艺简单而被广泛应用。图1至图5是现有技术的以自对准双重图化工艺形成掩膜，并进行刻蚀过程的剖面结构示意图，包括：

请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面具有牺牲薄膜101，所述牺牲薄膜101表面具有光刻胶层102。

请参考图2，以所述光刻胶层102（如图1所示）为掩膜，干法刻蚀所述牺牲薄膜101（如图1所示），直至暴露出半导体衬底100为止，形成牺牲层101a，并去除光刻胶层102。

请参考图3，在所述牺牲层101a两侧的半导体衬底100表面形成掩膜侧墙103。

请参考图4，形成掩膜侧墙103后，去除所述牺牲层101a（如图3所示）。

请参考图5，去除牺牲层101a（如图3所示）后，以所述掩膜侧墙103为掩膜，刻蚀所述半导体衬底100。

然而，现有技术以自对准双重图化工艺形成掩膜进行刻蚀后，刻蚀形成的图形的形貌不良，且尺寸不易控制。

更多双重图形化工艺请参考公开号为US 2007/0148968A1的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种自对准双重图形的形成方法，以所形成的自对准双重图形为掩膜进行刻蚀后，刻蚀形成的图形的形貌良好，且尺寸容易控制。

为解决上述问题，本发明提供一种自对准双重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面具有第一牺牲层，所述第一牺牲层的宽度与相邻第一牺牲层之间的距离相同；在所述第一牺牲层两侧的待刻蚀层表面形成第一掩膜侧墙；在所述待刻蚀层表面形成覆盖所述第一掩膜侧墙表面的第二牺牲层，所述第二牺牲层的表面与所述第一牺牲层的表面齐平；在形成所述第二牺牲层之后，去除所述第一牺牲层，并暴露出待刻蚀层表面；在去除所述第一牺牲层之后，在所述第二牺牲层和第一掩膜侧墙两侧的刻蚀层表面形成第二掩膜侧墙，所述第二掩膜侧墙的剖面形状与所述第一掩膜侧墙的剖面形状对称；在形成第二掩膜侧墙之后，去除所述第二牺牲层。

可选地，所述第一掩膜侧墙和第二掩膜侧墙的材料为氮化硅，所述第一牺牲层的材料为氧化硅，所述第二牺牲层的材料为无定形碳。

可选地，去除第一牺牲层的工艺为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀的刻蚀液为氢氟酸。

可选地，去除第二牺牲层的工艺为灰化工艺，所述灰化工艺的气体为氧气。

可选地，所述第一掩膜侧墙和第二掩膜侧墙的材料为氮化硅，所述第一牺牲层的材料为无定形碳，所述第二牺牲层的材料为氧化硅。

可选地，去除第一牺牲层的工艺为灰化工艺，所述灰化工艺的气体为氧气。

可选地，去除第二牺牲层的工艺为湿法刻蚀，所述湿法刻蚀的刻蚀液为氢氟酸。

可选地，所述第一掩膜侧墙的形成工艺为：在所述待刻蚀层和第一牺牲层表面沉积第一掩膜层；回刻蚀所述第一掩膜层，直至暴露出所述待刻蚀层表面和所述第一牺牲层顶部为止，形成第一掩膜侧墙。

可选地，所述第二掩膜侧墙的形成工艺为：在所述待刻蚀层、第一掩膜侧墙和第二牺牲层表面沉积第二掩膜层；回刻蚀所述第二掩膜层，直至暴露出待刻蚀层表面和所述第二牺牲层顶部为止，形成第二掩膜侧墙。

可选地，所述第一牺牲层的形成工艺为：在所述待刻蚀层表面形成第一牺牲薄膜；在所述第一牺牲薄膜表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义了需要形成第一牺牲层的位置及形状，且所述光刻胶层的宽度与相邻光刻胶层之间的距离相同；以所述光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一牺牲薄膜，直至暴露出待刻蚀层为止。

可选地，所述第二牺牲层的形成工艺为：在所述待刻蚀层、第一掩膜侧墙和第一牺牲层表面沉积第二牺牲薄膜；采用化学机械抛光工艺去除高于所述第一牺牲层表面的第二牺牲薄膜。

可选地，所述待刻蚀层为半导体衬底。

可选地，还包括：提供半导体衬底，所述待刻蚀层位于所述半导体衬底表面。