[发明专利]自对准金属层的制造方法、半导体器件及电子设备

说明书

本公开提供一种自对准金属层的制造方法、半导体器件及电子设备。该方法包括：对金属层的设计掩模进行工艺可制造拆分；提供衬底，包括用于制作金属层的目标薄膜层；利用第一子掩模在目标薄膜层上形成第一结构图案，并贴着第一结构图案的侧壁形成侧墙；利用第二子掩模进行光刻和刻蚀，在第一结构图案所在的掩模涂层基于自对准效应形成对应的第二结构图案；去除第一结构图案，留下侧墙和第二结构图案；以侧墙和第二结构图案为掩模，对目标薄膜层进行图案化；在图案化后的目标薄膜层中形成金属层。本方案通过在第一次光刻刻蚀之后，施加侧墙工艺，有效保护了多重光刻图形之间的最小间距，降低了金属层的套刻偏差，提升了工艺制造良率。

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，具体涉及一种自对准金属层的制造方法、半导体器件及电子设备。

背景技术

多重光刻工艺技术指使用光刻机无法一次实现芯片核心设计图层，而必须使用两次或多次光刻工艺技术的方法。对于金属层而言，特别是双方向设计的金属层，当一次光刻无法满足核心图层制作时，必须使用两次或多次光刻刻蚀技术，称之为LELE，或LEn，其中n标识使用LE工艺的次数。以LELE技术为例，其实现方法如下；

首先，将核心图层进行拆分，分为掩模A和掩模B，两个掩模分别承载不同的设计图层。其次，使用掩模A对包含光刻胶薄膜的晶圆进行光刻和刻蚀，并在该过程收缩尺寸，最终在硬掩模涂层上达到设计宽度目标，并停止继续刻蚀。第三，在该晶圆表面涂覆新的材料薄膜，使用掩模B进行第二次光刻，之后使用刻蚀工艺实现B掩模图形的工艺制造。第四，同时将A和B掩模图形转移刻蚀至目标材料层，并进行后续金属电镀和平整化工艺，实现金属层制作。

上述步骤中，由于工艺波动，掩模A和掩模B之间存在套刻偏差，该套刻偏差来自于工艺波动、设备波动、对准误差等各个因素。因此，不可避免地，将会使A和B转移至目标薄膜涂层时出现尺寸过窄或线端相连等缺陷，严重制约了工艺良率。

此外，上述工艺方法要求A和B设计规则的间距不能太小，放宽了设计规则条件，对某些器件性能提升具有阻碍作用。

另外，基于自对准双重图形成像技术和多次裁剪工艺的技术，存在至少使用三次掩模的可能，并且自对准双重图形成像技术对设计规则具有更大的约束，往往不利于用在双方向金属层的工艺实现上。

发明内容

本公开的目的是提供一种自对准金属层的制造方法、半导体器件及电子设备。

本公开第一方面提供一种自对准金属层的制造方法，包括：

对金属层的设计掩模进行工艺可制造拆分，得到至少两层子掩模；

提供衬底，所述衬底包括用于制作金属层的目标薄膜层；

利用第一子掩模在所述目标薄膜层上形成第一结构图案，并贴着所述第一结构图案的侧壁形成侧墙；

利用第二子掩模在所述第一结构图案中形成对应的第二结构图案；

去除所述第一结构图案，留下所述侧墙和所述第二结构图案；

以所述侧墙和所述第二结构图案为掩模，对所述目标薄膜层进行图案化；

在图案化后的所述目标薄膜层中形成金属层；

其中，第一子掩模和第二子掩模使用相反的掩模类型，或使用相反的显影工艺，或使用相反的光刻胶类型。

本公开第二方面提供一种半导体器件，包括：

基于第一方面中所述方法制造的自对准金属层。

本公开第三方面提供一种电子设备，包括：

如第二方面中所述的半导体器件。

本公开与现有技术相比的优点在于：