双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法
【专利摘要】本发明公开了一种双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法，先通过氮化硅硬掩模线条形成鱼鳍结构，然后进行鱼鳍线顶端切断的光刻和刻蚀工艺，此时需要切断的深度比较大，使得刻蚀有足够的时间和空间去调整刻蚀菜单以平衡各个层次的刻蚀速率，如平坦化层SOC、氮化硅、二氧化硅、硅衬底，从而使得切断处底部形貌更加平坦并最终完成鳍结构形成，避免刻蚀过程中硅凸起和硅锥的产生，以提高器件的电性能。
【专利说明】双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体集成电路制造工艺【技术领域】，尤其涉及一种利用侧墙自对准双 重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法。
【背景技术】
[0002] 根据国际半导体技术路线发展蓝图所预测，为了遵循摩尔定律并获得所需的短沟 道效应，改善栅极对沟道的控制，提出了新的晶体管结构，即鳍式场效应晶体管FinFET (Fin Field Effect Transistor,简称鳍式晶体管）。其有源区鱼鳍的形成是一个极具挑战性的 工艺，因为在22nm及以下的鳍式场效应晶体管，鳍的宽度约在10?15nm左右，这么小的图 形尺寸已经超出目前浸没式光刻机的分辨率极限，为此，需要采用侧墙自对准式双重图形 化技术来实现。即首先在已经沉积了各种掩模材料的硅片上，利用浸没式光刻及刻蚀技术 产生一个核心牺牲层图形（sacrificial core pattern),然后在此核心图形上利用原子层 沉积技术，沉积一层侧墙材料，然后利用各向异性干法刻蚀形成侧墙，之后将牺牲的核心图 形去除，这样就形成了所需要的节距（pitch)减半的鱼鳍（FIN)掩模图形，这里FIN硬掩 模的宽度是由原子沉积层的厚度决定的，之后进行鱼鳍结构的线顶端切断的光刻和刻蚀工 艺，并利用此硬掩模图形为保护层继续刻蚀形成鳍式场效应晶体管的鳍（FIN)。
[0003] 图1A至图10是现有的采用侧墙自对准双重图形化鳍结构及线顶端切断的形成方 法。具体地：
[0004] 首先，如图1A所示，在一个半导体有源器件的硅衬底101上，自下而上依次淀积二 氧化硅绝缘层102、氮化硅层103、第一层非晶碳层104、氮化硅刻蚀停止层105、第二层非晶 碳层106以及无氮抗反射层107。其中，氮化硅层103是最终鱼鳍结构形成的刻蚀硬掩模。
[0005] 然后，如图1B所示，在107层顶部旋涂有机抗反射层108以及光刻胶109,然后进 行核心牺牲层（sacrificial core layer)光刻。
[0006] 接着，如图1C所示，利用光刻胶109作为掩模干法刻蚀形成第二非晶碳层106的 牺牲核心层线条图形，至此形成了非晶碳牺牲核心图形及其顶部的无氮抗反射层107。此处 形成的非晶碳牺牲核心图形线条由于工艺限制并不能形成完全垂直的侧壁形貌，并且在靠 近该图形中第二非晶碳层106顶部处可能产生因刻蚀引起的损伤；此损伤会导致后续侧壁 隔离硬掩模靠近非晶碳一面的形貌变化，从而影响后续的图形定义。
[0007] 经过相应的清洗工艺后，如图1D所示，在非晶碳牺牲核心图形及无氮抗反射层 107上方淀积一层氧化娃薄膜硬掩模层110。
[0008] 如图1E所示，利用各向异性干法刻蚀该氧化硅薄膜硬掩模层，并停止于氮化硅刻 蚀停止层105上方以形成氧化硅侧墙110。
[0009] 之后，如图1F所示，利用等离子体干法刻蚀工艺去除牺牲核心层线条图形顶部的 无氮抗反射层107,使得无氮抗反射层107下方的牺牲核心层非晶碳暴露出来。
[0010] 如图1G所示，用干法去胶工艺去除牺牲核心层内的非晶碳。
[0011] 如图1H所示，继续利用干法刻蚀以二氧化硅侧墙110硬掩模为掩模，依次去除其 下方的氮化硅刻蚀停止层105、第一非晶碳层104以及最底部的氮化硅层103,形成节距减 半的氮化硅硬掩模111线条图形，并刻蚀停止于二氧化硅绝缘层102上方。
[0012] 完成必要的湿法清洗工艺之后，如图II所示，进行鱼鳍线顶端切断光刻工艺，即 在氮化硅硬掩模111上方旋涂光刻平坦层112、光刻抗反射层113以及光刻胶层114,并曝 光、显影形成需要切断的图形。
[0013] 如图1J所示，利用干法刻蚀工艺以光刻胶114、光刻抗反射层113以及平坦层112 为掩模去除需要切断的氮化硅线条，并刻蚀停止于二氧化硅绝缘层102上。之后利用干法 去胶工艺去除氮化硅硬掩模111上方的非晶碳硬掩模，使氮化硅硬掩模111层完全暴露出 来。
[0014] 之后，如图1K所示，利用氮化硅硬掩模111作为硬掩模，刻蚀二氧化硅绝缘层102 和硅衬底101以形成鱼鳍结构115。
[0015] 图1K是理想状态下的结果，即在线顶端切断处，鱼鳍结构刻蚀完成后，底部应该 非常平坦。然而，实际工艺过程并非如此，如图1L-1M所示，在进行鱼鳍线顶端切断刻蚀工 艺时，由于刻蚀氮化硅和刻蚀平坦层旋涂碳的速率并不一致，导致切断处底部刻蚀形貌并 不平坦。如果刻蚀平坦层的刻蚀速度较快，会形成图1L中的硅凸起116,该硅凸起116在后 续鱼鳍刻蚀完成后就会产生图1M所示的硅锥117,最终影响器件的电性能。
[0016] 图1N-10是对应示意图1L-1M在实际工艺过程的电镜照片。图1N是氮化硅硬掩 模111切断刻蚀后的结构，可以清晰看到硅凸起116 ;图10是在去除氮化硅硬掩模111顶 部各种掩模完成鱼鳍刻蚀后切断处的结构，可以清晰看到硅锥117。
[0017] 综上所述，现有鱼鳍线顶端切断方法的一个缺点就是，刻蚀过程中会形成硅凸起 和硅锥，导致器件电性能的下降；其另一个缺点在于，由于鱼鳍的刻蚀是以氮化硅硬掩模为 保护的，要求此氮化硅的厚度足够厚才能保证刻蚀鱼鳍的顺利完成，但是过厚的氮化硅在 刻蚀完成后会产生高宽比过大的鱼鳍形貌，影响后续浅槽隔离氧化硅填充性能；而如果氮 化硅厚度减薄，又会使得鱼鳍刻蚀工艺需要考虑到刻蚀对氮化硅掩模的刻蚀选择比，使得 鱼鳍刻蚀工艺复杂度增加。
[0018] 此外，上述现有切断方法还会影响到鱼鳍切断光刻的对准，因为该方法是先刻蚀 形成氮化硅硬掩模111图形，这里的台阶高度由氮化硅厚度决定，由于侧墙隔离双重图形 化方法的采用使得光刻对准的标记图形都是被切割成许多一小段的图形，使得光刻对准更 加困难，为此需要增加对准所用标记图形的台阶高度，即氮化硅层的厚度，而这也会产生上 述矛盾。
【发明内容】
[0019] 本发明的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种双重图形化鳍式晶体管的 鳍结构线顶端切断方法，先形成鱼鳍线条，再刻蚀去除需要切断的鱼鳍线顶端，从而确保切 断处底部形貌平坦，提高器件性能。
[0020] 为实现上述目的，本发明提供一种双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方 法，其包括以下步骤：
[0021] 步骤S01，提供一半导体器件衬底，并在该衬底上淀积包括氮化硅层的多层层次；
[0022] 步骤S02,利用核心牺牲层图形工艺形成的侧墙作为掩模，刻蚀出氮化硅硬掩模线 条；
[0023] 步骤S03,以该氮化硅硬掩模线条作为掩模刻蚀衬底，形成具有硅槽的鳍结构；
[0024] 步骤S04,在形成的鳍结构上涂布掩模层和光刻胶，图形化光刻胶形成需切断的图 形；
[0025] 步骤S05,通过刻蚀，去除需切断处的氮化硅硬掩模线条及衬底，形成平坦的鳍结 构线顶端；
[0026] 步骤S06,去除步骤S04中涂布的掩模层，得到完成线顶端切断的鳍结构。
[0027] 进一步地，步骤S05还包括通过调整刻蚀参数，平衡各层次刻蚀速率，使鳍结构线 顶端切断处平坦。
[0028] 进一步地，步骤S04包括依次旋涂含碳平坦化掩模层、抗反射层和光刻胶，步骤 S05为干法刻蚀，步骤S06为干法去胶工艺。
[0029] 进一步地，该多层层次包括衬底上自下而上依次淀积的第一二氧化硅层、第一氮 化硅层、第一非晶碳层、第二氮化硅层、第二非晶碳层以及无氮抗反射层。
[0030] 进一步地，步骤S02包括：
[0031] 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显 影工艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤；
[0032] 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及部分第二非晶碳层，形成具有第二 非晶碳层及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形；
[0033] 步骤S023,在该核心牺牲层图形上淀积一层第二二氧化硅层；
[0034] 步骤S024,利用各向异性刻蚀该第二二氧化硅层，露出核心牺牲层图形顶部抗反 射层，形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙；
[0035] 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部抗反射层；
[0036] 步骤S026,利用各向异性刻蚀暴露出来的第二非晶碳层，形成由该二氧化硅侧墙 及其下方残留第二非晶碳层组成的第一硬掩模线条；
[0037] 步骤S027,以该第一硬掩模线条为掩模刻蚀该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及 第一氮化硅层，形成底部为氮化硅的第二硬掩模线条，并去除该第二硬掩模线条中氮化硅 上方的非晶碳。
[0038] 进一步地，步骤S022中刻蚀后保留该核心牺牲层图形两侧1/4-1/2厚度的第二非 晶碳层。
[0039] 进一步地，步骤S022为干法刻蚀，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为利用各向异 性的等离子体干法刻蚀，步骤S027中形成第二硬掩模线条为利用各向异性的等离子体干 法刻蚀，步骤S027中去除第二硬掩模线条中氮化硅上方非晶碳为去胶工艺。
[0040] 进一步地，步骤S02包括：
[0041] 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显 影工艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤；
[0042] 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及第二非晶碳层，形成具有第二非晶 碳层及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形；
[0043] 步骤S023,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第二二氧化硅层；
[0044] 步骤S024,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的第二二氧化硅层，以露出该抗反射 层，而保留核心牺牲层图形两侧的第二二氧化硅层；
[0045] 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的抗反射层；
[0046] 步骤S026,刻蚀去除该第二二氧化硅层；
[0047] 步骤S027,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第三二氧化硅层；
[0048] 步骤S028,利用各向异性刻蚀该第三二氧化硅层，露出核心牺牲层图形内的第二 非晶碳层，形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙，之后，去除核心牺牲层图形内的第二非晶 碳层；
[0049] 步骤S029,以该二氧化硅侧墙为掩模刻蚀该该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及 第一氮化硅层，形成底部为氮化硅的硬掩模线条，并去除该硬掩模线条中氮化硅上方的非 晶碳。
[0050] 进一步地，步骤S022为干法刻蚀，步骤S024为利用等尚子体干法反向刻蚀 (etchback)，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为湿法刻蚀，步骤S028中形成二氧化硅侧墙 为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S028中去除核心牺牲层图形内第二非晶碳层 为去胶工艺，步骤S029中形成硬掩模线条为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S029 中去除第二硬掩模线条中氮化硅上方非晶碳为去胶工艺。
[0051] 进一步地，步骤S025还包括过刻蚀，以去除抗反射层下方的部分第二非晶碳层。
[0052] 本发明提供的双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法，先通过氮化硅硬 掩模线条形成鱼鳍结构，然后进行鱼鳍线顶端切断的光刻和刻蚀工艺，此时需要切断的深 度比较大，使得刻蚀有足够的时间和空间去调整刻蚀菜单以平衡各个层次的刻蚀速率，如 平坦化层S0C、氮化硅、二氧化硅、硅衬底，从而使得切断处底部形貌更加平坦并最终完成鳍 结构形成，避免刻蚀过程中硅凸起和硅锥的产生。
[0053] 此外，本发明可以使得鱼鳍切断光刻对准更容易，同时可以减少鱼鳍本身刻蚀工 艺的复杂度，即可以不用在刻蚀鱼鳍时考虑该刻蚀工艺对掩模的选择比，使得刻蚀有更大 的工艺窗口；本发明也更有利于在鱼鳍图形化工艺完成后的浅槽隔离氧化硅的填充工艺， 使得整个工艺更简单，降低工艺开发成本，提高器件的电性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0054] 为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实 施例进行详细描述，其中：
[0055] 图1A-图10是现有鱼鳍结构线顶端切断方法的各步骤示意图；
[0056] 图2是本发明双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法的流程示意图；
[0057] 图3A-图3K是本发明制造方法的各步骤示意图。
【具体实施方式】
[0058] 请同时参阅图2、图3A至图3K，本发明的双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端 切断方法，包括以下步骤：
[0059] 步骤S01，提供一半导体器件衬底201，并在该衬底上淀积包括氮化硅层的多层层 次，如图3A所示；
[0060] 步骤S02,利用核心牺牲层图形工艺形成的侧墙210作为掩模，刻蚀出氮化硅硬掩 模线条211，如图3B-3H所示；
[0061] 步骤S03,以该氮化硅硬掩模线条211作为掩模刻蚀衬底201，形成具有硅槽213 的鳍结构；
[0062] 步骤S04,在形成的鳍结构上涂布掩模层和光刻胶，图形化光刻胶形成需切断的图 形，如图2J所示；
[0063] 步骤S05,通过刻蚀，去除需切断处的氮化硅硬掩模线条及衬底，形成平坦的鳍结 构线顶端217,如图2K所示；
[0064] 步骤S06,去除步骤S04中涂布的掩模层，得到完成线顶端切断的鳍结构。
[0065] 其中，步骤S05还包括通过调整刻蚀参数，平衡各层次刻蚀速率，使鳍结构线顶端 切断处平坦。由于在预先形成的鳍结构上涂布掩模层和光刻胶等，使得具有较大的刻蚀深 度,在刻蚀过程中，可以随时调整刻蚀参数,如根据各层次选择刻蚀介质、刻蚀速率、刻蚀时 间，以获得平坦的切断处。如图2J所示，光刻胶216图案化之后，依次刻蚀含硅抗反射层 215、平坦层S0C214、氮化硅硬掩模线条211以及需切断鱼鳍处的衬底，形成图2K所示的结 构。其中，由于该些层次均为现有技术中常用材质，根据实际情况调整的刻蚀参数可根据现 有技术，在无需付出创造性劳动的情况下得到，在此不多赘述。
[0066] 其中，步骤S04包括在鳍结构上依次旋涂含碳平坦化掩模层、抗反射层和光刻胶， 本实施例具体是平坦层S0C214、含硅抗反射层215以及光刻胶216 ;步骤S05为常规干法刻 蚀；步骤S06为常规干法去胶工艺，去除平坦层、抗反射层以及光刻胶。
[0067] 具体地，所述多层层次包括衬底201上自下而上依次淀积的第一二氧化硅层202、 第一氮化硅层203、第一非晶碳层204、第二氮化硅层205、第二非晶碳层206以及无氮抗反 射层207,如图3A所示。步骤S02可采用包括以下步骤的现有方法：
[0068] 步骤S021，如图3B所示，在顶层无氮抗反射层207上淀积有机抗反射层208,并在 有机抗反射层208上涂布光刻胶209,通过曝光显影工艺，在光刻胶209上制作出待制备核 心牺牲层的图形，完成核心牺牲层图形光刻步骤。
[0069] 步骤S022,如图3C所示，以光刻胶209为掩模刻蚀有机抗反射层208、无氮抗反射 层207以及第二非晶碳层206,最终形成具有第二非晶碳层206及其顶部无氮抗反射层207 的核心牺牲层图形。其中，本步骤为干法刻蚀，可采用本领域常规手段、气体介质。
[0070] 步骤S023,如图3D所示，在核心牺牲层图形上淀积一层第二二氧化硅层210。
[0071] 步骤S024,如图3E所示，利用各向异性刻蚀第二二氧化硅层210,露出核心牺牲层 图形顶部无氮抗反射层207,形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙。
[0072] 步骤S025,如图3F所示，刻蚀去除核心牺牲层图形顶部无氮抗反射层207,露出下 方非晶碳。其中，本步骤为干法刻蚀，刻蚀介质优选CF 4、或CF4和Ar的混合气体，其中，CF4 的流量为50sccm?200sccm，Ar的流量为50sccm?300sccm，射频源功率为200瓦?700 瓦，偏压功率为50伏?400伏，气压为3晕托?12晕托。
[0073] 步骤S026,如图3G所示，利用各向异性刻蚀暴露出来的第二非晶碳层206,形二氧 化硅侧墙210。其中，本步骤为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，可采用本领域常规手段。
[0074] 步骤S027,如图3H所示，以二氧化硅侧墙210为掩模刻蚀第二氮化硅层205、第一 非晶碳层204以及第一氮化硅层203,形成底部为氮化硅、氮化硅上方为非晶碳的硬掩模线 条，并去除该硬掩模线条中氮化硅上方的非晶碳。其中，本步骤中形成硬掩模线条为利用各 向异性的等离子体干法刻蚀，可采用本领域常规手段；去除硬掩模线条中氮化硅上方非晶 碳为去胶工艺，可采用本领域常规手段、介质。其中，本步骤完成后形成的第二硬掩模线条 中的氮化硅线条节距减半。
[0075] 步骤S028,如图31所示，氮化硅硬掩模线条211为掩模刻蚀第一二氧化硅层202 以及硅衬底201，形成具有多个硅槽213的鳍结构。其中，本步骤为干法刻蚀，可采用本领域 常规手段。
[0076] 在另一实施例中，为了避免在上述步骤S025中去除无氮抗反射层时，核心牺牲层 图形两侧非晶碳的损失，确保后续图形传递的形貌和关键尺寸的控制，可以在步骤S022中 采用部分刻蚀法，即第二非晶碳层刻蚀厚度大约在二分之一到四分之三左右，之后淀积二 氧化硅薄膜并刻蚀形成二氧化硅侧壁隔离硬掩模图形，然后利用干法刻蚀去除核心牺牲层 图形顶部的无氮抗反射层，使其下方的非晶碳暴露出来，最后利用等离子干法刻蚀工艺将 暴露出来的第二非晶碳层去除，形成以二氧化硅侧墙及其下方的非晶碳组成的硬掩模线 条。具体地，步骤S02包括以下步骤：
[0077] 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显 影工艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤；
[0078] 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及部分第二非晶碳层，形成具有第二 非晶碳层及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形；
[0079] 步骤S023,在该核心牺牲层图形上淀积一层第二二氧化硅层；
[0080] 步骤S024,利用各向异性刻蚀该第二二氧化硅层，露出核心牺牲层图形顶部抗反 射层，形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙；
[0081] 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部抗反射层；
[0082] 步骤S026,利用各向异性刻蚀暴露出来的第二非晶碳层，形成由该二氧化硅侧墙 及其下方残留第二非晶碳层组成的第一硬掩模线条；
[0083] 步骤S027,以该第一硬掩模线条为掩模刻蚀该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及 第一氮化硅层，形成底部为氮化硅的第二硬掩模线条，并去除该第二硬掩模线条中氮化硅 上方的非晶碳。
[0084] 其中，步骤S022中刻蚀后保留该核心牺牲层图形两侧1/4-1/2厚度的第二非晶碳 层。
[0085] 较佳地，步骤S022为干法刻蚀，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为利用各向异性 的等离子体干法刻蚀，步骤S027中形成第二硬掩模线条为利用各向异性的等离子体干法 刻蚀，步骤S027中去除第二硬掩模线条中氮化硅上方非晶碳为去胶工艺。
[0086] 采用上述部分刻蚀非晶碳法，有剩余的非晶碳牺牲层保护下方的刻蚀停止层的第 二氮化硅使其免受等离子体损伤，避免了现有方法所产生的形貌和关键尺寸控制问题，从 而扩大了后续图形化工艺窗口，更有利于鱼鳍结构的关键尺寸和形貌的控制，实现器件电 学性能指标的提1?。
[0087] 在另一实施例中，为了避免在上述步骤S025中去除无氮抗反射层时，核心牺牲层 图形两侧非晶碳的损失，确保后续图形传递的形貌和关键尺寸的控制，还可以利用淀积二 氧化硅来保护第二氮化硅层。具体地，步骤S02包括以下步骤：
[0088] 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显 影工艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤；
[0089] 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及第二非晶碳层，形成具有第二非晶 碳层及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形；
[0090] 步骤S023,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第二二氧化硅层；
[0091] 步骤S024,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的第二二氧化硅层，以露出该抗反射 层，而保留核心牺牲层图形两侧的第二二氧化硅层；
[0092] 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的抗反射层；
[0093] 步骤S026,刻蚀去除该第二二氧化硅层；
[0094] 步骤S027,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第三二氧化硅层；
[0095] 步骤S028,利用各向异性刻蚀该第三二氧化硅层，露出核心牺牲层图形内的第二 非晶碳层，形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙，之后，去除核心牺牲层图形内的第二非晶 碳层；
[0096] 步骤S029,以该二氧化硅侧墙为掩模刻蚀该该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及 第一氮化硅层，形成底部为氮化硅的硬掩模线条，并去除该硬掩模线条中氮化硅上方的非 晶碳。
[0097] 采用上述方法，利用了淀积二氧化硅来保护第二氮化硅层，使得在去除第二非晶 碳层顶部无氮抗反射层时不会引起第二氮化硅层的厚度损失，避免了现有方法所产生的形 貌和关键尺寸控制问题，从而扩大了后续图形化工艺窗口，更有利于鱼鳍结构的关键尺寸 和形貌的控制，实现器件电学性能指标的提高。
[0098] 其中，步骤S025还包括过刻蚀，以去除抗反射层下方的部分第二非晶碳层。去除 第二非晶碳层部分顶部因刻蚀引起的损伤层，起到调整第二非晶碳层高度的作用，使其顶 部关键尺寸扩大，避免因垂直度不够而导致其顶部关键尺寸太小的影响，更有利于后续图 形的传递。
[0099] 较佳地，步骤S022为干法刻蚀，步骤S024为利用等离子体干法反向刻蚀（etch back)，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为湿法刻蚀，步骤S028中形成二氧化硅侧墙为利 用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S028中去除核心牺牲层图形内第二非晶碳层为去 胶工艺，步骤S029中形成硬掩模线条为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S029中去 除第二硬掩模线条中氮化硅上方非晶碳为去胶工艺。
【权利要求】
1. 一种双重图形化鳍式晶体管的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于，其包括以下步 骤： 步骤S01，提供一半导体器件衬底，并在该衬底上淀积包括氮化硅层的多层层次； 步骤S02,利用核心牺牲层图形工艺形成的侧墙作为掩模，刻蚀出氮化硅硬掩模线条； 步骤S03,以该氮化硅硬掩模线条作为掩模刻蚀衬底，形成具有硅槽的鳍结构； 步骤S04,在形成的鳍结构上涂布掩模层和光刻胶，图形化光刻胶形成需切断的图形； 步骤S05,通过刻蚀，去除需切断处的氮化硅硬掩模线条及衬底，形成平坦的鳍结构线 顶端； 步骤S06,去除步骤S04中涂布的掩模层，得到完成线顶端切断的鳍结构。
2. 根据权利要求1所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S05还包括通过 调整刻蚀参数，平衡各层次刻蚀速率，使鳍结构线顶端切断处平坦。
3. 根据权利要求1所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S04包括依次旋 涂含碳平坦化掩模层、抗反射层和光刻胶，步骤S05为干法刻蚀，步骤S06为干法去胶工艺。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：该多层层 次包括衬底上自下而上依次淀积的第一二氧化娃层、第一氮化娃层、第一非晶碳层、第二氮 化硅层、第二非晶碳层以及无氮抗反射层。
5. 根据权利要求4所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S02包括： 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显影工 艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤； 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及部分第二非晶碳层，形成具有第二非晶 碳层及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形； 步骤S023,在该核心牺牲层图形上淀积一层第二二氧化硅层； 步骤S024,利用各向异性刻蚀该第二二氧化硅层，露出核心牺牲层图形顶部抗反射层， 形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙； 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部抗反射层； 步骤S026,利用各向异性刻蚀暴露出来的第二非晶碳层，形成由该二氧化硅侧墙及其 下方残留第二非晶碳层组成的第一硬掩模线条； 步骤S027,以该第一硬掩模线条为掩模刻蚀该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及第一 氮化硅层，形成底部为氮化硅的第二硬掩模线条，并去除该第二硬掩模线条中氮化硅上方 的非晶碳。
6. 根据权利要求5所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S022中刻蚀后保 留该核心牺牲层图形两侧1/4-1/2厚度的第二非晶碳层。
7. 根据权利要求5所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S022为干法刻 蚀，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S027中形 成第二硬掩模线条为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S027中去除第二硬掩模线 条中氮化硅上方非晶碳为去胶工艺。
8. 根据权利要求4所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S02包括： 步骤S021，在顶层无氮抗反射层上淀积有机抗反射层并涂布光刻胶，通过曝光显影工 艺，完成核心牺牲层图形光刻步骤； 步骤S022,以光刻胶为掩模刻蚀抗反射层以及第二非晶碳层，形成具有第二非晶碳层 及其顶部无氮抗反射层的核心牺牲层图形； 步骤S023,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第二二氧化硅层； 步骤S024,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的第二二氧化硅层，以露出该抗反射层，而 保留核心牺牲层图形两侧的第二二氧化硅层； 步骤S025,刻蚀去除该核心牺牲层图形顶部的抗反射层； 步骤S026,刻蚀去除该第二二氧化硅层； 步骤S027,在该核心牺牲层图形上方淀积一层第三二氧化硅层； 步骤S028,利用各向异性刻蚀该第三二氧化硅层，露出核心牺牲层图形内的第二非晶 碳层，形成核心牺牲层图形的二氧化硅侧墙，之后，去除核心牺牲层图形内的第二非晶碳 层； 步骤S029,以该二氧化硅侧墙为掩模刻蚀该该第二氮化硅层、第一非晶碳层以及第一 氮化硅层，形成底部为氮化硅的硬掩模线条，并去除该硬掩模线条中氮化硅上方的非晶碳。
9. 根据权利要求8所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S022为干法刻 蚀，步骤S024为利用等离子体干法反向刻蚀，步骤S025为干法刻蚀，步骤S026为湿法刻 蚀，步骤S028中形成二氧化硅侧墙为利用各向异性的等离子体干法刻蚀，步骤S028中去除 核心牺牲层图形内第二非晶碳层为去胶工艺，步骤S029中形成硬掩模线条为利用各向异 性的等离子体干法刻蚀，步骤S029中去除第二硬掩模线条中氮化硅上方非晶碳为去胶工 艺。
10. 根据权利要求8所述的鳍结构线顶端切断方法，其特征在于：步骤S025还包括过 刻蚀，以去除抗反射层下方的部分第二非晶碳层。
【文档编号】H01L21/308GK104157574SQ201410371037
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】易春艳, 李铭 申请人:上海集成电路研发中心有限公司