半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，所述精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括：預(yù)先提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面自下而上依次包括刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層，其中圖案化的光阻膠層的寬度定義精細(xì)圖案的間隔寬度；采用定向自主方法使在刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層表面涂布的共聚物自動(dòng)分層，所述共聚物包括聚苯乙烯PS和聚乙烯甲基丙烯酸甲酯PMMA，其中PMMA分層后附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，用于定義精細(xì)圖案的線寬度；去除PS和圖案化的光阻膠層；以PMMA為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。本發(fā)明在確保精細(xì)圖案準(zhǔn)確度的情況下，簡(jiǎn)化SADP技術(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于襯底上由相間排列的線(line)和間隔(space)形成的精細(xì)圖案，一般米用自對(duì)準(zhǔn)雙圖案(SADP, Self-Aligned Double Patterning)技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有采用SADP技術(shù)形成精細(xì)圖案的方法包括以下步驟，下面結(jié)合圖1a至圖1e進(jìn)行說(shuō)明。
[0004]步驟11、請(qǐng)參閱圖la，在半導(dǎo)體襯底100上沉積刻蝕目標(biāo)層101 ;在刻蝕目標(biāo)層101的表面涂布光阻膠層，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，圖案化的光阻膠層102寬度用于定義精細(xì)圖案的間隔寬度；
[0005]步驟12、請(qǐng)參閱圖lb，在圖案化的光阻膠層102表面以及顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面沉積氧化層103 ；
[0006]步驟13、請(qǐng)參閱圖lc，各向異性刻蝕所述氧化層103，形成位于圖案化的光阻膠層102兩側(cè)的側(cè)壁層103’，其側(cè)壁層103’的寬度為精細(xì)圖案的線寬。參照?qǐng)D1c可知，相鄰側(cè)壁層103’之間的空隙寬度同樣定義了精細(xì)圖案的間隔。
[0007]步驟14、請(qǐng)參閱圖ld，去除圖案化的光阻膠層102。
[0008]步驟15、請(qǐng)參閱圖le，以側(cè)壁層103’為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層101進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。從上述描述可以看出，相鄰側(cè)壁層103’之間的空隙寬度定義了精細(xì)圖案的間隔，側(cè)壁層103’的寬度定義了精細(xì)圖案的線寬。
[0009]基于上述說(shuō)明，現(xiàn)有的SADP技術(shù)是比較復(fù)雜的，實(shí)現(xiàn)起來(lái)生產(chǎn)效率較低。而且，氧化層103經(jīng)過(guò)異向刻蝕之后形成側(cè)壁層103’，需要保持垂直且規(guī)則的形狀，來(lái)定義精細(xì)圖案的線寬，這一點(diǎn)對(duì)于異向刻蝕工藝來(lái)說(shuō)，難以很好地實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，氧化層103沉積在圖案化的光阻膠層102表面以及顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面，對(duì)于更小尺寸的精細(xì)圖案，顯露出的刻蝕目標(biāo)層101表面寬度很窄，氧化層103在該位置上沉積的厚度均勻性就會(huì)很差，因而很難刻蝕得到理想形狀的側(cè)壁層。所以最終以側(cè)壁層為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層101進(jìn)行刻蝕時(shí)，很難得到理想尺寸的精細(xì)圖案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，在確保精細(xì)圖案準(zhǔn)確度的情況下，簡(jiǎn)化SADP技術(shù)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，所述精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括:
[0013]預(yù)先提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面自下而上依次包括刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層，其中圖案化的光阻膠層的寬度定義精細(xì)圖案的間隔寬度；
[0014]采用定向自主方法使在刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層表面涂布的共聚物自動(dòng)分層，所述共聚物包括聚苯乙烯PS和聚乙烯甲基丙烯酸甲酯PMMA，其中PMMA分層后附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，用于定義精細(xì)圖案的線寬度；
[0015]去除PS和圖案化的光阻膠層；
[0016]以PMMA為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。
[0017]所述定向自主方法為采用光照或者加熱的方式使共聚物中的PS和PMMA自動(dòng)分層。
[0018]分層后附著在圖案化的光阻膠層側(cè)壁的PMMA寬度范圍為10?50納米。
[0019]先去除PS，再去除圖案化的光阻膠層。
[0020]采用鹽酸溶液去除PS，或者采用丙二醇單甲基醚醋酸酯PGMEA和丙二醇單甲基醚PGME的混合液去除PS ；
[0021]采用灰化的方法去除圖案化的光阻膠層。
[0022]從上述方案可以看出，本發(fā)明首先利用光阻膠層核心(PR Core)技術(shù)，將圖案化的光阻膠層作為犧牲層，然后利用DSA方法使共聚物的PS和PMMA分層，PMMA分層后均勻附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，將PMMA作為刻蝕線寬的掩膜，確保了精細(xì)圖案的準(zhǔn)確度。而且，共聚物的形成和去除都比較簡(jiǎn)單易處理，所以大大簡(jiǎn)化了 SADP技術(shù)，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1a至圖1e為現(xiàn)有采用SADP技術(shù)形成精細(xì)圖案的剖面示意圖。
[0024]圖2a至2d為本發(fā)明具體實(shí)施例采用簡(jiǎn)化的SADP技術(shù)制作精細(xì)圖案的剖面示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明采用簡(jiǎn)化的SADP技術(shù)制作精細(xì)圖案的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]本發(fā)明采用簡(jiǎn)化的SADP技術(shù)制作精細(xì)圖案的方法流程示意圖如圖2所示，其包括以下步驟，下面結(jié)合圖2a至圖2d進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]步驟21、請(qǐng)參閱圖2a，預(yù)先提供一半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200表面自下而上依次包括刻蝕目標(biāo)層201和圖案化的光阻膠層202，其中圖案化的光阻膠層202的寬度定義精細(xì)圖案的間隔寬度；
[0029]具體方法為:在半導(dǎo)體襯底200上沉積刻蝕目標(biāo)層201 ;在刻蝕目標(biāo)層201的表面涂布光阻膠層，并曝光顯影圖案化所述光阻膠層，形成圖案化的光阻膠層202。
[0030]步驟22、請(qǐng)參閱圖2b,采用定向自主(Directed self-assembly,DSA)方法使在刻蝕目標(biāo)層201和圖案化的光阻膠層202表面涂布的共聚物自動(dòng)分層，所述共聚物包括聚苯乙烯(PS) 204和聚乙烯甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 203，其中PMMA203分層后附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，用于定義精細(xì)圖案的線寬度；[0031]本發(fā)明實(shí)施例采用的共聚物為PS-PMMA,即由兩種聚合物聚苯乙烯(polystyrene,PS)和聚乙烯甲基丙烯酸甲酯(Poly methyl methacrylate, PMMA)混合而成。在一定條件下這兩種聚合物能夠自動(dòng)分層，本領(lǐng)域技術(shù)人員稱(chēng)之為DSA方法，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選采用光照或者加熱的方式使共聚物中的PS和PMMA，在150攝氏度左右自動(dòng)分層，并且PMMA203分層后附著在圖案化的光阻膠層202的側(cè)壁。還可以采用其他方式例如在共聚物中加入氧化還原劑，或者感光劑，或者具有PH值的金屬離子等，使共聚物中的PS和PMMA分層。分層后附著在圖案化的光阻膠層202側(cè)壁的PMMA203寬度范圍為10?50納米，即精細(xì)圖案的線寬度范圍為10?50納米。由于共聚物是均勻涂布上去的，所以分層后的PMMA也很均勻，與現(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)壁層103’相比，形狀規(guī)則且垂直，所以最終以PMMA為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層201進(jìn)行刻蝕時(shí)，能夠得到具有很好特征尺寸均勻性的精細(xì)圖案。
[0032]步驟23、請(qǐng)參閱圖2c，去除PS204和圖案化的光阻膠層202 ；
[0033]具體方法為:先去除PS204，再去除圖案化的光阻膠層202 ;采用鹽酸溶液去除PS，或者采用丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)和丙二醇單甲基醚(PGME)的混合液去除PS ;然后采用灰化的方法去除圖案化的光阻膠層?？傊?，去除PS204和圖案化的光阻膠層202時(shí)不能損傷到PMMA，最后保留PMMA203即可。
[0034]步驟24、請(qǐng)參閱圖2d，以PMMA203為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層201進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。
[0035]綜上，本發(fā)明實(shí)施例是利用了共聚物在一定條件下自動(dòng)分層的特性，將PMMA作為刻蝕線寬的掩膜，PMMA分層后均勻附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，所以形成的特征尺寸比較均勻準(zhǔn)確。而且，本發(fā)明實(shí)施例共聚物是涂布形成，后續(xù)濕法去除即可，不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣，氧化層103沉積形成，再將氧化層103經(jīng)過(guò)刻蝕形成側(cè)壁層103’，最后干法刻蝕去除側(cè)壁層103’，工序比較復(fù)雜。因此，本發(fā)明的方法在確保精細(xì)圖案準(zhǔn)確度的情況下，大大簡(jiǎn)化了 SADP技術(shù)。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件精細(xì)圖案的制作方法，所述精細(xì)圖案為相間排列的間隔和線，該方法包括: 預(yù)先提供一半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面自下而上依次包括刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層，其中圖案化的光阻膠層的寬度定義精細(xì)圖案的間隔寬度； 采用定向自主方法使在刻蝕目標(biāo)層和圖案化的光阻膠層表面涂布的共聚物自動(dòng)分層，所述共聚物包括聚苯乙烯PS和聚乙烯甲基丙烯酸甲酯PMMA，其中PMMA分層后附著在圖案化的光阻膠層的側(cè)壁，用于定義精細(xì)圖案的線寬度； 去除PS和圖案化的光阻膠層； 以PMMA為掩膜，對(duì)刻蝕目標(biāo)層進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述定向自主方法為采用光照或者加熱的方式使共聚物中的PS和PMMA自動(dòng)分層。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，分層后附著在圖案化的光阻膠層側(cè)壁的PMMA寬度范圍為10?50納米。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，先去除PS，再去除圖案化的光阻膠層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用鹽酸溶液去除PS，或者采用丙二醇單甲基醚醋酸酯PGMEA和丙二醇單甲基醚PGME的混合液去除PS ； 采用灰化的方法去除圖案化的光阻膠層。
【文檔編號(hào)】H01L21/027GK103681249SQ201210325783
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】李天慧 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司