[发明专利]一种栅极沟槽形成方法及DRAM制造方法

权利要求书

1.一种栅极沟槽形成方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上方依次形成栅极掩模层、第一旋涂硬掩模层和光刻掩模层，其中，所述光刻掩模层具有光刻掩模层图案；

利用光刻掩模层图案为掩模对所述第一旋涂硬掩模层进行刻蚀以形成图案化的第一旋涂硬掩模层；

在图案化的第一旋涂硬掩模层上方沉积氧化物层，以及在所述氧化物层上方形成第二旋涂硬掩模层；

对所述第二旋涂硬掩模层进行刻蚀以形成图案化的第二旋涂硬掩模层；

去除所述氧化物层中未被图案化的第二旋涂硬掩模层覆盖的部分以形成包括图案化的第一旋涂硬掩模层和图案化的第二旋涂硬掩模层的组合硬掩模图案；以及

将所述组合硬掩模图案经由所述栅极掩模层转移至所述半导体衬底以形成栅极沟槽，其中，所述第一旋涂硬掩模层的材料与所述第二旋涂硬掩模层的材料相同。

2.根据权利要求1所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，利用光刻掩模层图案为掩模对所述第一旋涂硬掩模层进行刻蚀以形成图案化的第一旋涂硬掩模层进一步包括：

以光刻掩模层图案为掩模，通过干刻蚀工艺对所述第一旋涂硬掩模层进行刻蚀，将图案化的第一旋涂硬掩模层形成为具有第一图案，其中，所述第一图案是所述光刻掩模层图案的反相图案。

3.根据权利要求1所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，在形成所述栅极掩模层之后并且在形成所述第一旋涂硬掩模层之前还包括：在所述栅极掩模层上方形成氮氧化硅掩模层。

4.根据权利要求1所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，在图案化的第一旋涂硬掩模层上方沉积氧化物层，以及在所述氧化物层上方形成第二旋涂硬掩模层进一步包括：

利用原子层沉积工艺在所述图案化的第一旋涂硬掩模层的侧壁和顶面上以及在暴露的氮氧化硅掩模层上方沉积氧化物层，其中，所述氧化物层的厚度用于限定所述栅极沟槽的宽度；以及

通过旋涂工艺在所述氧化物层上方形成所述第二旋涂硬掩模层，其中，所述第二旋涂硬掩模层具有平坦顶面。

5.根据权利要求3所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，对所述第二旋涂硬掩模层进行刻蚀以形成图案化的第二旋涂硬掩模层进一步包括：

通过回蚀工艺对所述第二旋涂硬掩模层进行刻蚀，以形成图案化的第二旋涂硬掩模层，同时暴露所述氧化物层中位于所述图案化的第一旋涂硬掩模层的顶面和侧壁上的部分，其中，所述图案化的第一旋涂硬掩模层的顶面与所述图案化的第二旋涂硬掩模层的顶面齐平。

6.根据权利要求5所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，

所述回蚀工艺利用电感耦合等离子体型蚀刻设备；以及

在所述回蚀工艺中，刻蚀气体包括O₂/N₂/CH₄的混合气体或O₂/HBr的混合气体。

7.根据权利要求3所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，去除所述氧化物层中未被图案化的第二旋涂硬掩模层覆盖的部分以形成包括图案化的第一旋涂硬掩模层和图案化的第二旋涂硬掩模层的组合硬掩模图案进一步包括：

通过刻蚀工艺去除所述氧化物层中位于所述图案化的第一旋涂硬掩模层的顶面和侧壁上的部分以暴露所述氮氧化硅掩模的部分顶面，并形成包括图案化的第一旋涂硬掩模层和图案化的第二旋涂硬掩模层的组合硬掩模图案，其中，所述图案化的第一旋涂硬掩模层的宽度与所述图案化的第二旋涂硬掩模层的宽度相同。

8.根据权利要求7所述的栅极沟槽形成方法，其特征在于，所述氧化物层的刻蚀工艺利用多频率的电容耦合等离子刻蚀设备；

在所述氧化物层的刻蚀工艺中，LF为3000W至8000W，其中，所述LF的频率为100KHz至12.36KHz；以及HF为100W至3000W，其中，所述HF的频率为13.56KHz至100MHz；以及

在所述氧化物层的刻蚀工艺中，刻蚀气体包括Ar、C₄F₈、O₂和C₄F₆的混合气体。