[发明专利]一种自对准四重图形形成方法

说明书

本发明公开了一种自对准四重图形形成方法，包括：在衬底上依次形成第二芯轴层和第一芯轴层；形成第一芯轴图形；在第一芯轴图形侧壁上形成第一侧墙图形，并去除下方的第二芯轴层材料，形成第二芯轴中间图形；去除第一芯轴图形和下方的第二芯轴中间图形材料，形成具有竖直侧壁形貌的第二芯轴图形；去除第一侧墙图形；在第二芯轴图形上形成第二侧墙图形；去除第二芯轴图形，在衬底上形成第二侧墙图形。本发明能够有效避免图形的不对称形貌传递问题，并降低了工艺难度。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别是涉及一种自对准四重图形形成方法。

背景技术

随着芯片尺寸的持续微缩，在进入三维鳍式场效应晶体管(FinFET)技术时代后，特别是从7nm节点开始，由于图形周期(如鳍(Fin)尺寸为7nm，节距(pitch)为30nm)已经超过193nm浸没式光刻机的曝光极限，故引进了自对准四重成像技术(Self-AlignedQuadruple Patterning，SAQP)来定义图形，如用于定义鳍的图形或后段金属层的图形均采用这种图形方法。

请参考图1-图10，图1-图10是一种传统的自对准四重图形技术的工艺流程结构示意图。如图1-图10所示，该传统的自对准四重图形技术的工艺流程包括：

如图1所示，自下而上依次形成第一氧化硅层10、第一不定形硅层11、第二氧化硅层12、第二不定形硅层13以及有机复合阻挡层(包括SOC(碳涂层)14、SiARC(含Si的抗反射涂层)15和光刻胶层16)，并采用193nm浸润式光刻工艺进行光刻胶显影；

如图2所示，刻蚀形成第二不定形硅芯轴图形13’；

如图3所示，在第二不定形硅芯轴图形13’上形成第一氮化硅侧墙层17；

如图4所示，刻蚀形成第一氮化硅侧墙图形17’，并去除第二不定形硅芯轴图形13’；

如图5所示，刻蚀形成第二氧化硅图形12’和第一不定形硅芯轴图形11’；

如图6所示，进行碳涂层18沉积；

如图7所示，进行碳涂层18背刻，露出第二氧化硅图形12’；

如图8所示，去除第一氮化硅侧墙图形17’和第二氧化硅图形12’，并去除碳涂层18；

如图9所示，在第一不定形硅芯轴图形11’上形成第二氮化硅侧墙层19；

如图10所示，刻蚀形成第二氮化硅侧墙图形19’，并去除第一不定形硅芯轴图形11’，在第一氧化硅层10上形成以第二氮化硅侧墙图形19’为硬掩模，节距为原光刻胶图形节距1/4的规则图形。

然而，上述传统的SAQP技术存在着以下技术难点：

(1)在形成第一氮化硅侧墙图形17’时，一般是采用干法刻蚀的方法，在非等向性刻蚀(各向异性刻蚀)的同时，要求第一氮化硅侧墙层17刻蚀后其底部侧壁171形貌要保持垂直；同时在进行第一氮化硅侧墙层17刻蚀时，对衬底层(第二氧化硅层12)表面121的刻蚀损失要小，以避免侧墙内部(第二不定形硅芯轴图形13’所占部分)和外部(第一氮化硅侧墙图形17’间空隙部分)图形传递的差异。但这样做的难点是这两个要求互相矛盾，工艺上很难兼顾，从而造成工艺调试上的极大困难。

(2)在第一氮化硅侧墙图形17’形成后，需要进行以第一氮化硅侧墙图形17’为硬掩模的图形传递，以形成第一不定形硅芯轴图形11’。这种图形传递是采用一次干法刻蚀工艺来完成的，而由于第一氮化硅侧墙图形17’的两侧的形貌是不同的，这会造成这种不同的侧墙形貌同时向下传递，因此很难在一步刻蚀工艺里对两侧的形貌进行调整，使最终形成的底部形貌会受到这种侧壁形貌差别的影响，从而使得最终获得的图形的对称性丧失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种自对准四重图形形成方法。