一種多重圖形化掩膜層的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多重圖形化掩膜層的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，光刻膠才來哦用于將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到一層或多層的材料層中，例如將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到金屬層、介質(zhì)層或半導(dǎo)體襯底上。但隨著半導(dǎo)體工藝的特征尺寸的不斷縮小，利用光刻工藝在材料層中形成小特征尺寸的掩膜圖形變得越來越困難。
[0003]為了提高半導(dǎo)體器件的集成度，業(yè)界已提出多重雙重圖形工藝，其中，自對準(zhǔn)雙重圖形工藝即為其中的一種。公開號為US2009/0146322A1的美國專利文獻(xiàn)公開了一種自對準(zhǔn)雙重圖形作為掩膜對把電腦提結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕的方法，具體包括有在半導(dǎo)體襯底上表面形成待刻蝕材料層，在待刻蝕材料層表面形成犧牲材料層，對犧牲材料層進(jìn)行刻蝕，形成犧牲層，在待刻蝕材料層和犧牲層表面形成硬掩膜材料層，對硬掩膜材料層進(jìn)行無掩膜刻蝕，直到暴露待刻蝕材料層表面和犧牲層的頂部表面，在犧牲層側(cè)壁表面形成側(cè)墻，去除犧牲層，以側(cè)墻作為硬掩膜層，對待刻蝕材料層進(jìn)行刻蝕。
[0004]上述自對準(zhǔn)雙重圖形作為掩膜對待刻蝕材料層進(jìn)行刻蝕后，側(cè)墻兩側(cè)對應(yīng)的待刻蝕材料層的側(cè)壁的形貌不同，會影響后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。
[0005]所以亟需一種新型的多重圖形化掩膜層的形成方法

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種多重圖形化掩膜的形成方法。
[0007]—種多重圖形化掩膜層的形成方法，其特征在于，包括:
[0008]提供一娃襯底；
[0009]于所述硅襯底之上依次疊置硬質(zhì)掩膜層和第一犧牲層，且所述第一犧牲層部分覆蓋所述硬質(zhì)掩膜層的上表面；
[0010]制備第一側(cè)墻覆蓋所述第一犧牲層的側(cè)壁及鄰近所述犧牲層暴露的所述硬質(zhì)掩膜層的上表面；
[0011]制備第二犧牲層覆蓋所述硬質(zhì)掩膜層暴露的表面，并去除所述第一犧牲層，以形成以所述第一側(cè)墻為側(cè)壁的凹槽；
[0012]制備第二側(cè)墻覆蓋所述凹槽的側(cè)壁，并去除所述第二犧牲層，以形成多重圖形化掩膜層。
[0013]上述的方法，其特征在于，所述第一犧牲層材質(zhì)與所述第二犧牲層材質(zhì)相同。
[0014]上述的方法，其特征在于，所述第一犧牲層材質(zhì)為氧化硅或氮化硅或非晶碳。
[0015]上述的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)掩膜層的材質(zhì)為氮化硅。
[0016]上述的方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻材質(zhì)與所述第二側(cè)墻材質(zhì)相同。
[0017]上述的方法，其特征在于，所述第一犧牲層的厚度大于10nm。
[0018]上述的方法，其特征在于，采用化學(xué)機械研磨法研磨所述第二犧牲層至所述第一犧牲層上表面。
[0019]—種多重圖形化掩膜層的形成方法，其特征在于，所述方法包括:
[0020]提供一娃襯底；
[0021]于所述硅襯底之上依次疊置硬質(zhì)掩膜層和第一犧牲層，且所述第一犧牲層部分覆蓋所述硬質(zhì)掩膜層的上表面；
[0022]制備第一側(cè)墻覆蓋所述第一犧牲層的側(cè)壁及鄰近所述犧牲層暴露的所述硬質(zhì)掩膜層的上表面；
[0023]制備第二犧牲層覆蓋所述硬質(zhì)掩膜層暴露的表面，并去除所述第一犧牲層和所述第一側(cè)墻；
[0024]制備第二側(cè)墻覆蓋所述第二犧牲層的側(cè)壁，并去除所述第二犧牲層，以形成多重圖形化掩膜層。
[0025]上述的方法，其特征在于，所述第一犧牲層厚度大于20nm。
[0026]上述的方法，其特征在于，所述第二側(cè)墻兩側(cè)側(cè)壁對稱。
[0027]綜上所述，本發(fā)明提出了一種多重圖形化掩膜層的形成方法，在第一犧牲層側(cè)壁形成第一側(cè)墻后，然后沉積第二犧牲層，接著去除第一犧牲層，以第二犧牲層為掩膜沉積形成第二側(cè)墻，最后去除第二犧牲層，在半導(dǎo)體器件上形成多重圖形化掩膜層。方法操作簡單，且形成的多重圖形化掩膜層兩側(cè)側(cè)壁的形貌差異減小了。
【附圖說明】
[0028]參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
[0029]圖1?圖7是本發(fā)明實施例一種多重圖形化掩膜層形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8?圖14是本發(fā)明實施例二中多重圖形化掩膜層形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點更加易于理解，下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)說明，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]現(xiàn)有技術(shù)的自對準(zhǔn)雙重圖形工藝形成的側(cè)墻為掩膜對待刻蝕材料層進(jìn)行刻蝕后，形成的半導(dǎo)體圖形的兩側(cè)的側(cè)壁形貌會不同，會影響后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的性能。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的自對準(zhǔn)雙重圖形工藝中，由于側(cè)墻是對硬掩膜材料層進(jìn)行無掩膜刻蝕形成的，與犧牲層接觸的一側(cè)的側(cè)墻的側(cè)壁是垂直于半導(dǎo)體襯底表面，而遠(yuǎn)離犧牲層一側(cè)的側(cè)墻的側(cè)壁形狀是弧形的，且越靠近側(cè)墻的頂端弧度越大，越靠近側(cè)墻的頂端側(cè)墻兩側(cè)側(cè)壁的形貌的差異性越大，側(cè)墻兩側(cè)側(cè)壁的形貌存在較大差異，在以側(cè)墻為掩膜刻蝕待刻蝕材料層，形成半導(dǎo)體圖形時，使得半導(dǎo)體圖形兩側(cè)側(cè)壁的形貌不相同，半導(dǎo)體圖形兩側(cè)側(cè)壁的形貌與側(cè)墻兩側(cè)側(cè)壁的形貌相關(guān)。
[0033]為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計一種多重圖形化掩膜層的形成方法，方法包括先提供一半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件從下至上依次為硅襯底、硬質(zhì)掩膜層和第一犧牲層，然后刻蝕第一犧牲層形成凸臺結(jié)構(gòu)，在形成凸臺結(jié)構(gòu)的第一犧牲層的兩側(cè)面沉積形成第一側(cè)墻，之后在側(cè)墻側(cè)壁沉積第二犧牲層，研磨第二犧牲層至第一犧牲層的上表面，然后去除第一犧牲層，以剩下的第二犧牲層為掩膜，于第一側(cè)墻的另一側(cè)壁上沉積形成第二側(cè)墻，最后去除第二犧牲層，留下的結(jié)構(gòu)形成多重圖形化掩膜層。
[0034]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)行說明
[0035]實施例一
[0036]如圖1-圖7所示，一種多重圖形化掩膜層的形成方法，該方法包括:
[0037]首先提供一半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括有硅襯底1，然后再該硅襯底1上沉積一層硬質(zhì)掩膜層2，然后在該硬質(zhì)掩膜層2上沉積一層第一犧牲層3。在本發(fā)明中，硬質(zhì)掩膜層2的材質(zhì)優(yōu)選的為氮化硅，或者其他半導(dǎo)體器件中使用的硬質(zhì)掩膜層2的材料都可以。而第一犧牲層3的材質(zhì)優(yōu)選的為氧化硅，或者是氮化硅、氮氧化硅、非晶碳、氮化硼和氮化鈦中的一種。另外，第一犧牲層3的厚度大于10nm，優(yōu)選的大于40nm，這樣厚度越大，操作越方便。
[0038]然后在第一犧牲層3上旋涂一層光刻膠，在該光刻膠上曝光顯影，然后刻蝕第一犧牲層3，去除光刻膠，剩余的第一犧牲層3和硬質(zhì)掩膜層2形成一凸臺結(jié)構(gòu)。
[0039]在剩余的第一犧牲層3的表面和硬質(zhì)掩膜層2的表面沉積第一材料層，刻蝕該第一材料層，于第一犧牲層3的側(cè)壁形成第一側(cè)墻4。
[0040]在形成第一側(cè)墻4后沉積第二犧牲層5于硬質(zhì)掩膜層2表面、第一側(cè)墻4表面和第一犧牲層3表面。然后采用研磨工藝將第二犧牲層5研磨至第一犧牲層3表面，本申請中優(yōu)選的是采用化學(xué)機械研磨法將第二犧牲層5研磨至第一犧牲層3的表面。
[0041]形成了第二犧牲層5之后刻蝕去除第一犧牲層3至硬質(zhì)掩膜層2的表面，在本申請中，采用等離子體刻蝕工藝去除第一犧牲層3，該等離子體刻蝕工藝采用的氣體為HBr和CF40
[0042]然后在該第二犧