双重图形化形成方法
【专利摘要】本发明提供了一种双重图形化形成方法，包括：第一步骤，在晶圆衬底表面依次布置待刻蚀层、硬掩模层以及第一光刻胶层，并且通过第一次光刻形成图案光刻胶层的第一光刻胶图案；第二步骤，生长保护膜以覆盖第一光刻胶图案和暴露出来的硬掩模层；第三步骤，在保护膜布置第二光刻胶层，并对第二光刻胶层执行第二次光刻以在保护膜上形成第二光刻胶图案；第四步骤，执行干法刻蚀，将第一光刻胶图案和第二光刻胶图案进行转移到待刻蚀层，以得到待刻蚀层的图案。
【专利说明】双重图形化形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种双重图形化形成方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着半导体技 术的不断进步，器件的功能不断强大，但是半导体制造难度也与日俱增。而光刻技术是半导 体制造工艺中最为关键的生产技术，随着半导体工艺节点进入到45纳米、32纳米，甚至更 低的22、16纳米。当摩尔定律继续向前延伸的脚步不可逆转的时候，双重图形化技术无疑 成为了业界的最佳选择，双重图形化技术只需要对现有的光刻基础设施进行很小的改动， 就可以有效地填补45纳米到32纳米甚至更小节点的光刻技术空白。
[0003] 双重图形化技术的原理是将一套高密度的电路图形分解成两套分立的、密度低一 些的图形，然后将它们制备到晶圆上。典型的双重图形化工艺流程的简化包括光刻-刻 蚀-光刻-刻蚀（LELE)。
[0004] LELE工艺是一种很好的双重图形化形成方法，但是工艺流程比较复杂，成本高。为 了降低工艺成本，有人提出了 LLE的双重图形化方法。该工艺是在第一次光刻形成图案之 后，通过一种特殊的化学物质对光刻胶表面进行改性。由于减少一次刻蚀步骤会减少很多 工艺（例如，附加的硬掩模和刻蚀阻止层的沉积过程），所以这种方式实现的LLE双重图形 化相比LELE双重图形化还是有意义的（能够减少一次刻蚀步骤，以及与之关联的薄膜沉积 等步骤）。但是，实际工艺中，上述方法仍然增加了一些附加步骤，其中需在第二次光刻之前 增加改性物质覆盖-烘烤-改性物质去除三个工艺流程。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够实现 工艺流程的简化和成本的降低的双重图形化形成方法。
[0006] 为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种双重图形化形成方法，包括：第 一步骤，在晶圆衬底表面依次布置待刻蚀层、硬掩模层以及第一光刻胶层，并且通过第一次 光刻形成图案光刻胶层的第一光刻胶图案；第二步骤，生长保护膜以覆盖第一光刻胶图案 和暴露出来的硬掩模层；第三步骤，在保护膜布置第二光刻胶层，并对第二光刻胶层执行第 二次光刻以在保护膜上形成第二光刻胶图案；第四步骤，执行干法刻蚀，将第一光刻胶图案 和第二光刻胶图案进行转移到待刻蚀层，以得到待刻蚀层的图案。
[0007] 优选地，待刻蚀层的图案包括与第一光刻胶图案对应的第一图案和与第二光刻胶 图案对应的第二图案。
[0008] 优选地，所述待刻蚀层是用于形成多晶硅栅极的多晶硅层。
[0009] 优选地，第二步骤利用原子层沉积的方式生长保护膜。
[0010] 优选地，所述保护膜是氧化硅和/或氮化硅。
[0011] 优选地，第二步骤利用工艺温度在100°C以下的等离子体增强型原子层沉积所述 保护膜。
[0012] 优选地，保护膜的厚度为10-30A。
[0013] 优选地，第一光刻胶图案的尺寸等于最终期望尺寸减去两倍保护膜厚度。
[0014] 在本发明中，在第一次光刻图案形成之后，并不需要用表面改性物质对晶圆上的 光胶进行处理，而是直接用原子层沉积的方式生长一层很薄的保护膜，例如氧化硅薄膜。然 后进入第二次光刻工艺，由于氧化硅保护膜的存在，第一次光刻之后形成的光胶图案并不 会与第二次光刻涂布的光刻胶相接触，也就不存在光刻胶之间的互溶干扰。通过本发明提 出的技术方法，同样能够实现LLE方式双重图形化工艺。而且流程更为简单，成本也更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
[0016] 图1至图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的双重图形化形成方法的各个 步骤。
[0017] 需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可 能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内 容进行详细描述。
[0019] 图1至图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的双重图形化形成方法的各个 步骤。
[0020] 具体地说，如图1至图4所示，根据本发明优选实施例的双重图形化形成方法包 括：
[0021] 第一步骤，在晶圆衬底10表面依次布置待刻蚀层20(例如用于形成多晶硅栅极的 多晶硅层）、硬掩模层30以及第一光刻胶层，并且通过第一次光刻形成图案光刻胶层的第 一光刻胶图案40 ;如图1所示。
[0022] 第二步骤，利用ALD(原子层沉积，台阶覆盖力可以达到100% )的方式生长保护 膜50 (例如氧化硅，氮化硅等）以覆盖第一光刻胶图案40和暴露出来的硬掩模层30 ;如图 2所示。
[0023] 在第二步骤中，由于光刻胶图案不能耐高温，为了防止光刻胶在保护膜沉积过程 中发生变形，可以选择工艺温度在l〇〇°C以下的PEALD (等离子体增强型原子层沉积）氧化 硅薄膜沉积工艺。
[0024] 在第二步骤中，优选地，保护膜50的厚度为10-30A。
[0025] 在第二步骤中，保护膜50的厚度会影响后续结构的特征尺寸，第一次光刻时的特 征尺寸设计需要将这个因素考虑在内（简言之就是将光刻胶图案的尺寸相应的设计得小 一些）；具体地，第一光刻胶图案40的尺寸等于最终期望尺寸减去两倍保护膜50厚度。
[0026] 第三步骤，在保护膜50布置第二光刻胶层，并对第二光刻胶层执行第二次光刻以 在保护膜50上形成第二光刻胶图案60。在该步骤中，由于第一次光刻形成的第一光刻胶 图案40已经有保护膜50的保护，所以不会被第二次光刻工艺影响；所以得到的结构如图3 所示。
[0027] 第二光刻胶图案60上由于无需再覆盖保护膜50,所以第二光刻胶图案60的尺寸 可以等于最终期望尺寸。
[0028] 第四步骤，执行干法刻蚀，将第一光刻胶图案40和第二光刻胶图案60进行转移到 待刻蚀层20,以得到所需要的待刻蚀层20的图案；如图4所示，所需要的待刻蚀层20的图 案包括与第一光刻胶图案40对应的第一图案21和与第二光刻胶图案60对应的第二图案 22〇
[0029] 在本发明中，在第一次光刻图案形成之后，并不需要用表面改性物质对晶圆上的 光胶进行处理，而是直接用原子层沉积的方式生长一层很薄的保护膜，例如氧化硅薄膜。然 后进入第二次光刻工艺，由于氧化硅保护膜的存在，第一次光刻之后形成的光胶图案并不 会与第二次光刻涂布的光刻胶相接触，也就不存在光刻胶之间的互溶干扰。通过本发明提 出的技术方法，同样能够实现LLE方式双重图形化工艺。而且流程更为简单，成本也更低。
[0030] 此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语"第一"、"第 二"、"第三"等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个 组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0031] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以 限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等 同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围 内。
【权利要求】
1. 一种双重图形化形成方法，其特征在于包括： 第一步骤，在晶圆衬底表面依次布置待刻蚀层、硬掩模层以及第一光刻胶层，并且通过 第一次光刻形成图案光刻胶层的第一光刻胶图案； 第二步骤，生长保护膜以覆盖第一光刻胶图案和暴露出来的硬掩模层； 第三步骤，在保护膜布置第二光刻胶层，并对第二光刻胶层执行第二次光刻以在保护 膜上形成第二光刻胶图案； 第四步骤，执行干法刻蚀，将第一光刻胶图案和第二光刻胶图案进行转移到待刻蚀层， 以得到待刻蚀层的图案。
2. 根据权利要求1所述的双重图形化形成方法，其特征在于，待刻蚀层的图案包括与 第一光刻胶图案对应的第一图案和与第二光刻胶图案对应的第二图案。
3. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，所述待刻蚀层是用于 形成多晶硅栅极的多晶硅层。
4. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，第二步骤利用原子层 沉积的方式生长保护膜。
5. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，所述保护膜是氧化硅 和/或氮化硅。
6. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，第二步骤利用工艺温 度在100°C以下的等离子体增强型原子层沉积所述保护膜。
7. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，保护膜的厚度为 10-30A。
8. 根据权利要求1或2所述的双重图形化形成方法，其特征在于，第一光刻胶图案的尺 寸等于最终期望尺寸减去两倍保护膜厚度。
【文档编号】H01L21/02GK104157553SQ201410403328
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】雷通, 周海锋 申请人:上海华力微电子有限公司