專利名稱：一種制備超窄槽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備超窄槽的方法。
背景技術(shù)：
超窄槽在微電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如在后制備柵(gate-last)工藝中，通過超窄槽來(lái)定義場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道長(zhǎng)度，在存儲(chǔ)器件制備中，用來(lái)做高性能高密度陣列 隔離，以及在MEMS領(lǐng)域中制備微流道等方面都有廣泛的應(yīng)用。集成電路朝著小尺寸，高集成密度方向發(fā)展，對(duì)光刻技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。 盡管采用光學(xué)鄰近效應(yīng)修正技術(shù)和移相掩模技術(shù)等來(lái)提高光學(xué)分辨率的手段，但當(dāng)器件特 征尺寸減小到70納米時(shí)，傳統(tǒng)光學(xué)光刻在技術(shù)上存在無(wú)法克服的難關(guān)。因此，下一代光刻 技術(shù)，例如X射線光亥IJ、極紫外光亥IJ、電子束光刻等光刻技術(shù)引起了研究者們的關(guān)注，而且 最近幾年來(lái)研究迅速升溫。雖然這些新的光刻技術(shù)能夠勝任窄槽制備的加工工藝，然而這 些技術(shù)本身又存在許多難以解決的具體問題。例如X射線光刻中的掩膜版制作極為困難， 而且該光刻方法往往會(huì)產(chǎn)生較多的缺陷；極紫外光刻的精度不能令人滿意；電子束光刻的 效率太低，難為大規(guī)模生產(chǎn)所接受，而且這些技術(shù)通常在定義20納米以下的圖形時(shí)都面臨 著很大挑戰(zhàn)。所以開發(fā)基于現(xiàn)有的傳統(tǒng)光刻工藝制備20納米以下超窄槽的方法是非常必 要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種制備超窄槽的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種制備超窄槽的方法，包括以下步驟(1)制備化學(xué)機(jī)械拋光停止層該步驟主要目的是制備出后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光氧化硅和多晶硅時(shí)的停止層，該停止 層采用氮化硅薄膜材料，氮化硅薄膜的厚度決定了最終形成多晶硅超窄槽的深度?？赏ㄟ^ 以下工藝步驟予以實(shí)現(xiàn)。a)在襯底上淀積氮化硅薄膜；b)在氮化硅薄膜上涂光刻膠，光刻定義出將要作為化學(xué)機(jī)械拋光停止層的區(qū)域；c)通過濕法腐蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅薄膜上；d)去掉光刻膠。(2)制備多晶硅超窄槽該步驟的主要目的是制備出多晶硅窄槽，作為在襯底材料上制備超窄槽的硬掩模 圖形。制得的多晶硅窄槽結(jié)構(gòu)決定了最終在襯底材料上制備的窄槽。多晶硅窄槽的深度通 過步驟(1)中化學(xué)機(jī)械拋光停止層的厚度進(jìn)行控制，多晶硅窄槽的寬度通過氧化工藝精確 控制。該步驟主要包括以下工藝流程a)在襯底材料和作為化學(xué)機(jī)械拋光停止層的氮化硅薄膜上淀積一薄層氮化硅；
b)在氮化硅薄膜材料上淀積多晶硅薄膜；c)在多晶硅薄膜上涂光刻膠，通過光刻定義出線條；d)通過干法刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅薄膜上，形成多晶硅線條， 并去掉光刻膠；e)通過熱氧化工藝在多晶硅線條的上表面和左右兩個(gè)側(cè)面形成氧化硅薄膜，襯底 材料在氮化硅薄膜的保護(hù)下不會(huì)被氧化，兩個(gè)側(cè)面生成的氧化硅薄膜的厚度決定了最終制 備出的超窄槽的寬度；f)淀積多晶硅，并化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅，以氮化硅作為停止層，制備出氧化硅細(xì)線 條，該氧化硅細(xì)線條截面形狀接近理想矩形，此外，氧化硅細(xì)線條左右兩側(cè)材料分布情況是 一致的；g)濕法腐蝕氧化硅，形成多晶硅超窄槽。(3)在襯底材料上制備超窄槽該步驟主要目的是采用各向異性干法刻蝕工藝將多晶硅上定義出的窄槽形狀轉(zhuǎn) 移到襯底材料上，由于多晶硅窄槽截面形狀接近理想矩形，并且多晶硅窄槽左右兩側(cè)材料 分布情況是一致的，所以制備出的襯底材料超窄槽形狀接近理想矩形，并且襯底材料超窄 槽兩側(cè)的深度是一致的，該步驟主要包括以下工藝流程。a)刻蝕氮化硅薄膜至襯底；b)刻蝕襯底材料，得到襯底材料的超窄槽，與此同時(shí)，頂層多晶硅也被刻蝕干凈；c)最后通過濕法腐蝕工藝去除氮化硅。上述方法中，淀積多晶硅和氮化硅采用低壓化學(xué)氣相沉積法，刻蝕氮化硅、多晶硅 和襯底材料采用各向異性干法刻蝕技術(shù)，濕法腐蝕氮化硅采用加熱的濃磷酸，濕法腐蝕氧 化硅采用緩沖的氫氟酸。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和效果針對(duì)基于現(xiàn)有的傳統(tǒng)光刻工藝制備超窄槽方法中存在的問題，本發(fā)明提出了一種 制備超窄槽的方法。采用此方法制備出的多晶硅超窄槽截面形狀接近理想矩形，從而在襯 底材料上制備出的超窄槽的形狀也接近矩形，且多晶硅超窄槽的寬度可以由熱氧化工藝精 確控制到10納米，從而在襯底材料上制備出納米級(jí)的窄槽。此外，采用此工藝制備出的多 晶硅超窄槽左右兩側(cè)材料分布情況一致，因此可以制備出左右兩側(cè)深度相同的襯底材料的 超窄槽。


圖l(a)_(k)是本發(fā)明提出的制備超窄槽的工藝流程示意圖。工藝流程的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下圖1(a)在襯底上淀積氮化硅薄膜；圖1(b)通過光刻、腐蝕工藝在襯底的一部分區(qū) 域留下氮化硅薄膜，作為后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光工藝的停止層；圖1(c)在襯底上淀積氮化硅薄 膜；圖1(d)在氮化硅薄膜上淀積多晶硅薄膜；圖1(e)通過光刻、刻蝕工藝將多晶硅薄膜制 備成條狀；圖1(f)通過氧化工藝在多晶硅線條的頂面和兩個(gè)側(cè)面上生長(zhǎng)氧化硅，襯底材料 在氮化硅的保護(hù)下不會(huì)被氧化；圖1(g)淀積多晶硅薄膜，并化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅，以氮化 硅薄膜為停止層；圖1(h)濕法腐蝕去除氧化硅，形成多晶硅窄槽；圖l(i)干法刻蝕氮化硅 薄膜至襯底；圖l(j)干法刻蝕襯底材料，得到襯底材料的超窄槽，與此同時(shí)，頂層多晶硅也被刻蝕干凈；圖l(k)通過濕法腐蝕工藝去掉氮化硅。圖中1_襯底材料；2-氮化硅；3-多晶硅；4-氧化硅；5-襯底材料超窄槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，具體給出一實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出 的制備超窄槽的工藝方案，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)下列步驟制備寬度約為IOOA的超窄槽1.在硅襯底上低壓化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜，厚度為500A，如圖1 (a)所示；2.接著在氮化硅薄膜上涂光刻膠，光刻定義出將要作為化學(xué)機(jī)械拋光停止層的區(qū) 域；3.熱的(170°C )濃磷酸煮氮化硅500A;4.去掉光刻膠，如圖1 (b)所示；5.在硅襯底和用作化學(xué)機(jī)械拋光停止層的氮化硅薄膜上淀積氮化硅薄膜，厚度為 200A，如圖I(C)所示；6.在氮化硅薄膜材料上淀積多晶硅薄膜，厚度為2000A，如圖1 (d)所示；7.在多晶硅薄膜上涂光刻膠，通過光刻定義出線條；8.干法刻蝕多晶硅2000A;9.去掉光刻膠，如圖1 (e)所示；10.通過干氧氧化在多晶硅線條的上表面和左右兩個(gè)側(cè)面生長(zhǎng)氧化硅薄膜，厚度 為ιοοΑ，如圖Kf)所示；11.淀積多晶硅2500A;12.化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅，以氮化硅為停止層，形成寬度為IOOA的氧化硅細(xì)線條， 如圖1(g)所示；13.緩沖的氫氟酸腐蝕氧化硅，形成多晶硅超窄槽，如圖1(h)所示；14.各向異性干法刻蝕氮化硅薄膜至襯底，如圖1 (i)所示；15.各向異性干法刻蝕硅2500A，得到襯底材料的超窄槽，與此同時(shí)，頂層多晶硅也 被刻蝕干凈如圖l(j)所示；16.熱(170°C)的濃磷酸腐蝕氮化硅，最終得到寬度為IOOA的超窄槽，如圖l(k)所
7J\ ο雖然本說(shuō)明書通過上述具體的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式不限于實(shí)施例的描述范圍，例如超窄槽的寬度可以由熱氧化 工藝精確控制到10納米，化學(xué)機(jī)械拋光停止層的厚度可為150-500nm之間，且襯底上的氮 化硅層的厚度可為50-150nm。以上通過詳細(xì)實(shí)施例描述了本發(fā)明所提供的超窄槽的制備方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明做一定的變換或修改；不限于實(shí) 施例中所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種制備超窄槽的方法，其包括如下步驟1)在襯底上制備化學(xué)機(jī)械拋光停止層；2)淀積一氮化硅層，在氮化硅層上淀積一多晶硅層；3)將上述多晶硅加工成窄槽，具體包括3-a)在多晶硅層上涂光刻膠，通過光刻定義出線條；3-b)通過干法刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅上，形成多晶硅線條，并去掉光刻膠；3-c)通過熱氧化工藝在多晶硅線條的上表面和左右兩個(gè)側(cè)面形成氧化硅膜；3-d)再淀積第二層多晶硅，以化學(xué)機(jī)械拋光停止層為準(zhǔn)，化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅，制備出氧化硅細(xì)線條；3-e)濕法腐蝕氧化硅，形成多晶硅窄槽；4)將多晶硅上定義出的窄槽轉(zhuǎn)移到襯底材料上，實(shí)現(xiàn)在襯底材料上制備超窄槽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)具體包括 Ι-a)在襯底上淀積一氮化硅層；Ι-b)在氮化硅層上涂光刻膠，光刻定義出將要作為化學(xué)機(jī)械拋光停止層的區(qū)域； 1-c)通過濕法腐蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅層上； Ι-d)去掉光刻膠。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟4)具體包括4-a)刻蝕窄槽內(nèi)氮化硅至襯底；4-b)繼續(xù)刻蝕襯底材料，得到襯底材料的超窄槽，與此同時(shí)，多晶硅也被刻蝕干凈； 4-c)最后通過濕法腐蝕工藝去除剩余氮化硅。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，淀積多晶硅和氮化硅采用化學(xué)氣相沉積法。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，刻蝕氮化硅、襯底材料和多晶硅采用各向異 性干法刻蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中，化學(xué)機(jī)械拋光停止層的厚度為 150-500nm。
7.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，步驟2)中，氮化硅層的厚度為 50-150nm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備超窄槽的方法，屬于超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域。該方法具體包括首先在襯底上制備化學(xué)機(jī)械拋光停止層；然后淀積一氮化硅層，在氮化硅層上淀積一多晶硅層；隨后將多晶硅加工成窄槽；再將多晶硅上定義出的窄槽轉(zhuǎn)移到襯底材料上，從而實(shí)現(xiàn)在襯底材料上制備超窄槽。本發(fā)明制備出的多晶硅超窄槽的截面形狀接近理想矩形，從而在襯底材料上制備出的超窄槽的形狀也接近矩形，且此方法制備超窄槽的寬度可以精確控制到10納米。此外，采用此工藝制備出的超窄槽左右兩側(cè)材料分布情況一致，因此可以制備出左右兩側(cè)深度相同的襯底材料的超窄槽。
文檔編號(hào)H01L21/316GK101847576SQ20101015358
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者安霞, 浦雙雙, 王潤(rùn)聲, 艾玉杰, 范春暉, 許曉燕, 郝志華, 黃如 申請(qǐng)人:北京大學(xué)