[发明专利]一种用于双重图形化工艺流程的侧墙形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于双重图形化工艺流程的侧墙形成方法。

背景技术

在半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着半导体技术的不断进步，器件的功能不断强大，但是半导体制造难度也与日俱增。而光刻技术是半导体制造工艺中最为关键的生产技术，随着半导体工艺节点进入到45纳米、32纳米，甚至更低的22、16纳米。当摩尔定律继续向前延伸的脚步不可逆转的时候，双重图形化技术无疑成为了业界的最佳选择，双重图形化技术只需要对现有的光刻基础设施进行很小的改动，就可以有效地填补45纳米到32纳米甚至更小节点的光刻技术空白。双重图形化技术的原理是将一套高密度的电路图形分解成两套分立的、密度低一些的图形，然后将它们制备到晶圆上。

图1至图5图示了一种比较典型的双重图形化工艺流程。利用光刻胶10执行光刻以对硬掩膜及硬掩膜21上的氮化硅22进行图形化，从而形成硬掩膜和氮化硅的叠层柱体，然后用ALD(原子层沉积)的方式在叠层柱体上生长侧墙 30，之所以需要用ALD是因为对台阶覆盖型的要求。随后，去除叠层柱体顶部的氮化硅22，然后去除侧墙所夹的硬掩膜21，从而形成由侧墙30构成的图案。

对于生长侧墙30，目前有ALD氮化硅和ALD氧化硅两种介质可供选择。采用ALD OX制程需要考虑氧化气氛对非晶碳柱形核的损伤，所以一般采用低温(＜100℃)ALD制程。但是相比高温ALD(400℃)制程，低温ALD OX的薄膜质量和台阶覆盖性都会更差。ALD OX侧墙形成之后，会利用干法刻蚀工艺去掉顶部ox和非晶碳柱形核，只留下侧墙。然后再进行第二次光刻。

侧墙的位置和尺寸直接决定后续相应结构的位置和尺寸，所以是双重图形化技术中很关键的工艺。

ALD OX工艺如图6所示：在步骤S10，以Ar为载气通入气态2Nte(一种氨基硅烷)，在此过程中2Nte会吸附在晶圆表面；在步骤S20，随后用大流量N₂进行吹扫，目的是去除表面多余的2Nte，只剩下一个分子层的厚度；在步骤S30，通入氧气等离子体对晶圆表面的2Nte进行氧化，由此最终得到大约1A左右的氧化硅薄层。厚度的控制主要通过循环次数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种新的用于双重图形化工艺流程的侧墙形成方法，其采用高温ALD氧化硅制程，但是不会造成对非晶碳柱形核的损伤，保证对产品特征尺寸的控制。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种用于双重图形化工艺流 程的侧墙形成方法，包括：首先，利用光刻胶执行光刻以对硬掩膜及硬掩膜上的氮化硅进行图形化，从而形成硬掩膜和氮化硅的叠层柱体；此后，用原子层沉积工艺在叠层柱体外部生长氮化硅层，并随后利用原子层沉积工艺在氮化硅层外部生长将作为侧墙的氧化硅层；随后，去除氮化硅层顶部的氧化硅层以暴露出氮化硅层，从而形成侧墙；然后，执行氧气等离子体处理以使得氮化硅层氧化，并且去除进氧化的氮化硅层以及硬掩膜。

优选地，利用原子层沉积工艺在叠层柱体外部生长氮化硅层包括：第一步骤，用于以惰性气体为载气在载有晶圆的反应腔中通入氨基硅烷；第二步骤，利用惰性气体对晶圆表面进行吹扫；第三步骤，在所述反应腔中通入氮气和/或氨气等离子体对晶圆表面的氨基硅烷进行氮化。

优选地，所述第一步骤、所述第二步骤和所述第三步骤被依次循环执行多次。

优选地，第一步骤中采用的惰性气体为Ar气，第二步骤中采用的惰性气体为氮气。

优选地，利用原子层沉积工艺在氮化硅层外部生长将作为侧墙的氧化硅层包括：第一步，用于以惰性气体为载气在载有晶圆的反应腔中通入氨基硅烷；第二步，用于利用惰性气体对晶圆表面进行吹扫；第三步，用于在所述反应腔中通入氧气等离子体对晶圆表面的氨基硅烷进行氧化。

优选地，所述第一步、所述第二步和所述第三步被依次循环执行多次。

优选地，第一步中采用的惰性气体为Ar气，第二步中采用的惰性气体为氮 气。

优选地，所述氨基硅烷是气态2Nte。

通过本发明提出的一种离线监控氧化硅沉积过程中硅损耗的方法，能够间接反映和评估在氧化硅的沉积制程中，衬底表面硅原子的损耗量，用以取代TEM切片评估表面硅损耗所存在的问题，以实现成本节约，时间缩短。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：