[发明专利]一种自对准双图案化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种自对准双图案化方法。

背景技术

随着半导体技术的飞速发展，半导体器件的特征尺寸不断缩小，使集成电路的集成度越来越高，这对半导体制造工艺也提出了更高的要求。

刻蚀是半导体制造中的重要工艺，是将掩膜版上的图案转移到材料层上的过程，而随着特征尺寸的不断减小，尤其是进入20nm及以下工艺时，光刻工艺中由于波长极限的存在，使得刻蚀工艺遇到瓶颈，无法提供更小尺寸的沟槽的刻蚀。

目前，业内提出了自对准双图案化方法，一次利用光刻技术进行图案化，形成的初始图案之间的沟槽较大，而后，继续沉积另一材料层，通过干法刻蚀之后，在初始图案的侧壁上留下了侧墙，这样，在初始图案之间的沟槽内形成了两个图案，以该侧墙图案自对准进行再次图案化，从而提高集成度。然而，在该刻蚀之后，会存在刻蚀弯曲度(wiggling)不好的问题，也就是刻蚀出来沟槽的形貌存在弯曲，这会导致器件失效的问题，尤其是在金属互连线工艺中，会导致相邻铜线的短路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自对准双图案化方法，提高刻蚀弯曲度，进而提高器件的性能。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种自对准双图案化方法，包括：

提供待刻蚀层，所述待刻蚀层上依次形成有第一硬掩膜层、第二硬掩膜层、第二防反射层以及图案化的光阻层；

对所述光阻层进行修整；

以所述光阻层为掩蔽，干法刻蚀所述第二防反射层，而后，进行第二防反射层的修整；

以第二防反射层为掩蔽，干法刻蚀所述第二硬掩膜层，并去除所述光阻层；

在所述第二硬掩膜的侧壁形成侧墙；

以所述侧墙为掩蔽，干法刻蚀所述第一硬掩膜层。

可选地，所述进行第二防反射层的修整包括：

采用刻蚀气体进行第二防反射层的各项同性刻蚀，以修整第二防反射层。

可选地，所述第二硬掩膜层为无定型碳，所述第二防反射层为SiON，刻蚀气体为含氟气体。

可选地，所述采用刻蚀气体进行第二防反射层的各向同性刻蚀，包括：刻蚀工艺中的温度范围为20-30℃，压力范围为15-30mtorr，刻蚀气体为CF₄、流量范围为50-100sccm，电源功率为550W。

可选地，所述第一硬掩膜层上形成有第一防反射层。

可选地，在刻蚀所述第二硬掩膜层的步骤中，刻蚀所述第二硬掩膜层的同时，刻蚀去除所述光阻层。

可选地，第一防反射层和第二防反射层为相同的材料，第一防反射层的厚度大于第二防反射层的厚度，所述在所述第二硬掩膜层的侧壁形成侧墙，以及以所述侧墙为掩蔽，干法刻蚀所述第一硬掩膜层，包括：

沉积侧墙材料；

进行侧墙材料的干法刻蚀，以在第二硬掩膜层的侧壁形成侧墙，以及通过干法刻蚀，去除第二防反射层和第二硬掩膜层，同时过刻蚀部分第一防反射层；

以所述侧墙为掩蔽，干法刻蚀所述第一防反射层和第一硬掩膜层。

可选地，所述第一硬掩膜层和第二硬掩膜层为无定型碳，所述第一防反射层和第二防反射层为SiON。

可选地，还包括：

以第一硬掩膜层为掩蔽，进行待刻蚀层的刻蚀。

可选地，所述待刻蚀层为介质层，所述进行待刻蚀层的刻蚀包括：在待刻蚀层中形成金属线槽。

本发明实施例提供的自对准双图案化方法，对光阻层进行修整之后，进行其下的第二防反射层的刻蚀，将光阻的图案先转移到第二防反射层中，之后，对第二防反射层进行修整，进而将图案转移到第二硬掩膜层中，完成主轴刻蚀。在双图案化方法中，主轴刻蚀是决定最终刻蚀弯曲度的主要因素，通过两次修整，控制主轴刻蚀之后的图案形貌，提高了以侧墙自对准进行图案化时的工艺质量，进而提高刻蚀弯曲度，减少由于刻蚀弯曲度差而导致的器件失效问题，提高器件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的自对准双图案化方法的流程图；

图2-10示出了采用本发明实施例的自对准双图案化方法的过程中的剖面结构示意图；