[发明专利]利用氧化物和TiN实现自对准四重图形技术工艺设计的优化

说明书

本发明公开一种利用氧化物和TiN实现自对准四重图形技术工艺设计的优化，是将SiON和SoC共同组成芯轴材料，芯轴材料与介质层材料之间沉积一层ploy材料；两层间隔材料分别采用氧化物、TiN，氧化物首先被沉积在芯轴材料上刻蚀形成的芯轴上形成第一层间隔，去除芯轴，保留第一层间隔，随后在氧化物的形成的第一层间隔上沉积TiN形成第二层间隔，之后去除第一层间隔，保留第二层间隔；将第二层间隔形成的图形传递到ploy材料层，在ploy材料层刻蚀完成之后，再将ploy材料层刻蚀形成的图案传递到介质材料层刻蚀，最终完成。本发明采用氧化物和TiN作为间隔材料，实现对自对准四重图形技术工艺方法的优化。

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别是涉及利用氧化物和TiN实现自对准四重图形技术(SAQP)工艺设计的优化。

背景技术

随着集成电路向着超大规模混合集成电路(ULSI)方向快速发展,对集成电路特征尺寸的要求越来越小。很多闪存制造商已经在探寻16纳米以下的图形技术，使用图形技术如自对准四重图形技术(120到128纳米间距)或者三重图形技术(90纳米间距)利用浸入式ArF光刻技术可以将光刻技术扩展到小于16纳米的半间距。

目有两种实现自对准四重图形技术的组合结构，如图1所示，在晶圆上沉积两层芯轴的材料(carbon)，两层材料间沉积氧化物Oxide作为刻蚀阻挡层，第一层carbon刻蚀完成芯轴，沉积间隔材料覆盖芯轴，第一次沉积的间隔侧壁将图形传递至第二层作为芯轴的材料(carbon)上，形成第二个芯轴。再次沉积第二次间隔覆盖芯轴，间隔的侧壁将图形最终传递到介质层上，形成最终四重图形。

第二种方法如图2所示：相较与方法一，芯轴(carbon)沉积一次，选择两种沉积材料(材料a和b)。光刻完成芯轴刻蚀，在芯轴上沉积间隔材料(材料a)，去除芯轴，侧壁作为芯轴保留，在留下的侧壁上再次沉积一层间隔(材料b)，清除第一层侧壁(材料a)，第二层侧壁(材料b)部分留下，将图形传递至介质层。方法(a)对比方法(b)少了一层芯轴材料的沉积，减少了一步芯轴的刻蚀，降低了刻蚀工艺对特征尺寸的影响，方法(b)的两层间隔相继沉积，这就需要两种完全不同的材料提供选择刻蚀比。

已有实验证明第一种方法更容易得到均匀性更好、更小的线宽。第二方法的工艺流程组合，要想获得均匀性较好的线宽关键在于两种间隔材料的选择，必须具有较高的选择刻蚀比。一般的流程设计是选择两种非金属氧化物来完成两次间隔的沉积，性质优越的非金属氧化物能够很好地完成对芯轴的全覆盖，但是在选择刻蚀比上却不够突出，例如间隔材料是氮化硅SIN，非晶硅，能够完成自对准四重图形，但是在整体形貌上的表现很差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供利用氧化物和TiN 实现自对准四重图形技术(SAQP)工艺设计的优化。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

利用氧化物和TiN实现自对准四重图形技术(SAQP)工艺设计的优化，包括如下步骤：

将SiON和SoC共同组成芯轴材料，芯轴材料与介质层材料之间沉积一层 ploy材料；

两层间隔材料分别采用氧化物、TiN，氧化物首先被沉积在芯轴材料上刻蚀形成的芯轴上形成第一层间隔，去除芯轴，保留第一层间隔，随后在氧化物的形成的第一层间隔上沉积TiN形成第二层间隔，之后去除第一层间隔，保留第二层间隔；

将第二层间隔形成的图形传递到ploy材料层，在ploy材料层刻蚀完成之后，再将ploy材料层刻蚀形成的图案传递到介质材料层刻蚀，最终完成。

本发明采用TiN作为间隔材料和poly层修饰图形形貌能够显著的提高最终图形特征尺寸的均匀性，同时对间隔厚度控制可以获得更小的特征尺寸。

其中，所述介质层材料包括金属介质层(IMD层)，所述金属介质层下方依次有氮化硅SiN层(氮化硅)，硅衬底。