[发明专利]一种自对准双层图形的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种形貌稳定的自对准双层图形的形成方法。

背景技术

在半导体集成电路中，随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，为了提高半导体器件的集成度，业界已提出了多种双层图形工艺；其中，自对准双层图形(Self-Aligned Double Patterning，SADP)工艺即为其中的一种。图1至图7为现有技术的一种自对准双层图形的实现方法，具体包括：

请参考图1，提供一半导体衬底，且在所述半导体衬底上依次形成有氧化硅层10、氮化硅层11、无定形碳层12、硬掩膜介质层13、底部抗反射层14和光刻胶层15，并对所述光刻胶层15进行曝光显影；

请参考图2，通过刻蚀工艺依次对所述底部抗反射层14、硬掩膜介质层13和无定形碳层12进行刻蚀，直到暴露出所述氮化硅层11表面和无定形碳层12的顶部表面，以形成无定形碳核心图形12；

请参考图3，在所述无定形碳核心图形12侧壁、顶部以及氮化硅层11表面形成氧化硅层16；

请参考图4，去除所述无定形碳核心图形12顶部表面的氧化硅层16，以及所述氮化硅层11上表面的氧化硅层16；

请参考图5，去除所述无定形碳核心图形12，形成氧化硅侧墙16；

请参考图6，以所述氧化硅侧墙16为阻挡层对氮化硅层11进行刻蚀；

请参考图7，去除氧化硅侧墙16，形成自对准双层图形。

现有技术中，形成无定形碳核心图形后，通常采用原子层沉积工艺在无定形碳核心图形上沉积一层氧化硅，原子层淀积工艺中通入富含硅的前驱体材料，然后通入氧气与此前驱体发生反应生成氧化硅，以此为一个周期；重复N个周期循环，以达到所述氧化硅层预设的厚度；其中，N为大于等于一的整数。

在此之中，每一个周期都要经历前驱体与氧气的化学反应过程，而此处的基体材料为无定形碳(APF)，由于碳和氧气亦极易发生化学反应，因此导致无定形碳核心图形受到损伤发生形变；在经过N个周期的反应后，无定形碳核心图形受到的形变趋为严重，进而影响到后续氧化硅侧墙的形貌，由于氧化硅侧墙不垂直于待刻蚀材料层(即氮化硅层)，导致最终形成的刻蚀图形的侧壁形貌不稳定。因此，本领域技术人员急需提供一种形貌稳定的自对准双层图形的形成方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种自对准双层图形的形成方法，利用所述方法最终形成的刻蚀图形的侧壁形貌稳定。

本发明提供的一种自对准双层图形的形成方法，包括：

步骤S01：提供一半导体衬底，且在所述半导体衬底上依次形成有氧化硅层、多晶硅层、氧化硅层、底部抗反射层和光刻胶层，并对所述光刻胶层进行曝光显影；

步骤S02：通过刻蚀工艺依次对所述底部抗反射层和氧化硅层进行刻蚀，直到暴露出所述多晶硅层上表面和氧化硅层的顶部表面，以形成氧化硅核心图形；

步骤S03：在所述氧化硅核心图形顶部、侧壁表面以及多晶硅层上表面形成氮化硅层；其中，通过原子层沉积工艺沉积氮化硅层，并通入富含硅前驱体，以避免在沉积过程中核心图形形貌发生变化；

步骤S04：去除所述氧化硅核心图形顶部表面的氮化硅层，以及所述多晶硅层上表面的氮化硅层，以形成氮化硅侧墙；其中，去除工艺是采用等离子干法刻蚀工艺，对所述氮化硅层进行回刻蚀，使所述氮化硅侧墙的顶部与氧化硅核心图形顶部平齐，所述氮化硅侧墙的底部与多晶硅层的上表面平齐，形成与待刻蚀材料层垂直的侧墙；

步骤S05：去除所述氧化硅核心图形，并以所述氮化硅侧墙为阻挡层对多晶硅层以及氧化硅层进行刻蚀；

步骤S06：去除顶部氮化硅侧墙，形成自对准双层图形。

优选的，所述步骤S02中的刻蚀工艺采用等离子干法刻蚀工艺。

优选的，通入CF₄、CHF₃、O₂的混合气体来刻蚀所述底部抗反射层。

优选的，通入C₄F₈、O₂的混合气体来刻蚀所述氧化硅层。

优选的，通入气体O₂去除所述底部抗反射层和光刻胶层。

优选的，通入CF₄、CHF₃的混和气体对所述氮化硅层进行回刻蚀。

优选的，所述步骤S05中的去除工艺是采用湿法刻蚀工艺；所述刻蚀工艺采用氢氟酸溶剂浸泡所述氧化硅核心图形。