[发明专利]小尺寸图形的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种LEC工艺中的小尺寸图形的制作方法。

背景技术

随着工艺尺寸不断缩小，特别是在32纳米及其以下技术中，由于栅极宽度进一步减小，对光刻机的能力以及光刻工艺的要求越来越高。为了进一步降低器件关键尺寸，提高其集成度，业界出现各种不同的解决方案。

现有技术的一种解决方案是利用现有成熟光刻工艺形成线形阵列图形后，应用一道光刻和刻蚀工艺沿垂直线形阵列图形方向把线形阵列断开(即Line End Cut工艺，简称LEC工艺)，最终形成独立且重复的器件。

图1为现有技术的LEC工艺光刻曝光的制程方法的流程示意图。图2为LEC工艺光刻曝光后的剖面示意图。

在步骤S10中，在晶圆(Si)表面采用热氧化法生长一层氧化硅(SiO2)；

在步骤S12中，沉积一层多晶硅(Poly)；

在步骤S14中，沉积一层氮化硅(SiN)，通过后续光刻以及刻蚀工艺形成多晶硅线形阵列图形；

在步骤S16中，应用LEC工艺对多晶硅线形阵列图形进行曝光和刻蚀。更详细地说，首先，利用光刻涂布工艺涂一层旋涂碳氧化物(SOC)，使表面平坦；随后，涂一层含硅抗反射涂层(SHB，例如，Si-ARC)；最后，涂一层光刻胶(例如，ArF光刻胶)并进行曝光，形成如图2所示的HTH尺寸为55纳米的图形。

图3为采用三层(Tri-layer)技术通过干法刻蚀依次对SHB、SOC以及SiN进行刻蚀并停在Poly上的剖面示意图；图4为采用一步O2灰化工艺祛除SiN上的SOC的剖面示意图。图5为利用SiN作为阻挡层对Poly进行刻蚀，最终形成头到头(Head To Head，简称HTH)尺寸较小的多晶硅结构的剖面示意图。

为了提高器件集成度，通过LEC工艺断开线性阵列图形后，此处HTH尺寸需要做到35纳米，但是由于光刻受机台能力限制，现有技术中曝光后的HTH尺寸最小为55纳米，如何达到更小尺寸(例如，35纳米)的要求成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种小尺寸图形的制作方法，其能够应用于32纳米及其以下技术中，以解决光刻机能力不够以及光刻和刻蚀工艺窗口不足等问题，同时缩小器件尺寸，提高半导体工艺集成度。

本发明的小尺寸图形的制作方法，先在晶圆表面采用热氧化法生长一层氧化硅，接着沉积一层多晶硅，然后沉积一层氮化硅，通过后续光刻以及刻蚀工艺形成多晶硅线形阵列图形，接着应用LEC工艺对多晶硅线形阵列图形进行曝光和刻蚀，其中，所述小尺寸图形的制作方法还包括：利用低温原子层沉积技术沉积一层氧化硅薄膜；利用干法刻蚀工艺依次对所述氧化硅薄膜、所述含硅抗反射涂层、所述旋涂碳氧化物、所述氮化硅进行刻蚀，最终停在所述多晶硅上；通过等离子体刻蚀工艺祛除所述旋涂碳氧化物残留；最后利用所述氮化硅作为阻挡层刻蚀所述多晶硅，形成小尺寸且可调控的图形结构。

较优地，所述干法刻蚀工艺进一步包括：为所述低温原子层沉积的氧化硅薄膜进行回刻，即使用CF4，CHF3混合气体祛除光刻胶顶部以及含硅抗反射涂层顶部的氮化硅，在所述光刻胶侧壁形成氧化硅侧墙；为所述含硅抗反射涂层刻蚀，即使用CF4，CH2F2混合气体并利用所述光刻胶和所述氧化硅侧墙为阻挡层对所述含硅抗反射涂层进行刻蚀；为所述旋涂碳氧化物刻蚀，即使用SO2，O2混合气体并利用所述光刻胶和所述氧化硅侧墙为阻挡层对所述旋涂碳氧化物进行刻蚀；为所述氮化硅刻蚀，即使用CF4，CHF3混合气体刻蚀氮化硅对多晶硅高选择比特性，并利用所述光刻胶和所述氧化硅侧墙以及所述含硅抗反射涂层为阻挡层对所述氮化硅进行刻蚀，最终消耗完所述光刻胶和所述氧化硅侧墙以及所述含硅抗反射涂层，并且所述旋涂碳氧化物有少量损失。

与现有技术相比，本发明基于LEC工艺中光刻曝光后的图形，利用业界比较成熟的低温原子层沉积技术以及干法刻蚀工艺，最终形成头到头之间的距离可自由调控的结构，极大地提高了光刻及刻蚀工艺窗口，从而解决32纳米及其以下技术中光刻和干刻工艺能力不足以及工艺窗口较小问题，进一步提高光刻工艺窗口，降低关键尺寸，大幅度提高器件的集成度。

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。

附图说明

图1为现有技术的LEC工艺光刻曝光的制程方法的流程示意图；

图2为现有技术的LEC工艺光刻曝光后的剖面示意图；

图3至图5为现有技术的LEC工艺各个步骤中的剖面示意图；