基于darc掩膜結(jié)構(gòu)的柵極lele雙重圖形成型方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，通過兩次曝光工藝形成基于在先進(jìn)圖膜層之上的介質(zhì)抗反射層硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)，以使得最終采用APF作為多晶硅蝕刻工藝的掩膜；另外，在雙重圖形成型工藝的第二次刻蝕工藝中，通過利用DARC硬質(zhì)掩膜代替了傳統(tǒng)的氧化硅硬質(zhì)掩膜、基于旋涂的底層結(jié)構(gòu)ODL和中間層結(jié)構(gòu)SHB，使得較為成熟的40nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中采用APF作為掩膜的工藝流程得到延續(xù)，在節(jié)省成本的同時(shí)，還提高了22納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝的成熟度和穩(wěn)定度。
【專利說明】基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在32nm及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)用于關(guān)鍵層次的光刻工藝，由于其所需的分辨率指標(biāo)已經(jīng)超過現(xiàn)有的光學(xué)光刻平臺(tái)的極限能力，業(yè)界采用了多種技術(shù)方案來解決該技術(shù)問題，而根據(jù)ITRS路線圖所示,雙重圖形化技術(shù)(Double Patterning Technology,簡(jiǎn)稱DPT)、極紫外線技術(shù)(EUV)、電子術(shù)直寫(EBL)等技術(shù)方案都被業(yè)界寄予了厚望。
[0003]其中，雙重圖形化技術(shù)(DPT)被寄望于未來22nm的光刻工藝及28nm的線尾切割工藝的量產(chǎn)中，該DPT技術(shù)是通過將一套高密度的電路圖形分解拆分為兩套或多套密集度較低的電路圖，然后分別制作光刻版，并逐次完成相應(yīng)曝光和刻蝕工藝，最終合并形成最初需求的高密度圖形。
[0004]隨著光刻機(jī)軟硬件技術(shù)不斷進(jìn)步，基于浸沒式光刻機(jī)的雙重圖形化技術(shù)，能夠?qū)?93nm浸沒式光學(xué)光刻平臺(tái)的極限分辨率和技術(shù)壽命進(jìn)一步的延伸，從而可以填補(bǔ)浸沒式光刻機(jī)和EUV之間甚至是更小技術(shù)節(jié)點(diǎn)的光刻技術(shù)的空白。
[0005]根據(jù)技術(shù)調(diào)研結(jié)果，微影-刻蝕-微影-刻蝕(Litho-Etch-Litho-Etch,簡(jiǎn)稱LELE)技術(shù)是目前幾種雙重圖形化主流技術(shù)方案之一，即通過分別的兩次的光刻和刻蝕行成目標(biāo)圖形，且該目標(biāo)圖形包括線形(line)和溝槽(trench)兩種。
[0006]圖1a是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中第一次光刻工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1b是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中第二次光刻工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1c是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中進(jìn)行柵極LELE雙重圖形成型工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1a-1c所示,如在193nm浸沒式機(jī)臺(tái)(如NXT-1950i等)上具有38nm半節(jié)距(Half Pitch，簡(jiǎn)稱HP)的分辨率，為了滿足22/20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)有源層和柵層的設(shè)計(jì)需求，先進(jìn)行第一光刻工藝形成如圖1a所示的結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行第二次光刻工藝形成如圖1b所示的結(jié)構(gòu)，然后再將圖1a所示的結(jié)構(gòu)(Exposurel)和圖1b所示的結(jié)構(gòu)(Exposure2)通過柵極線尾切割工藝形成如圖1c所示的結(jié)構(gòu)(Final contour),即先形成重復(fù)的、單一方向的線/隔離(Line/Space)圖形,然后進(jìn)行柵極線尾切割(Line-End-Cut)工藝。
[0007]傳統(tǒng)的，22/20nm的柵極工藝中，主要是在經(jīng)過第一次光刻和蝕刻至多晶硅層后，利用基于旋涂(spin-on)的底層結(jié)構(gòu)ODL (Organic Under Layer)來填充底層圖形,并繼續(xù)采用中間層結(jié)構(gòu)SHB (SiO-based Hard Mask)作為第二次蝕刻工藝的硬質(zhì)掩膜，最后制備 BARC (Bottom Ant1-Reflective Coating)和 PR (Photo Resist)來完成二次光刻的結(jié)構(gòu)，即采用氧化硅作為硬質(zhì)掩膜，進(jìn)行多晶硅層的蝕刻工藝。
[0008]其中，在進(jìn)行上述的第一次刻蝕工藝時(shí)，一般采用先進(jìn)圖膜(advancedpatterning film,簡(jiǎn)稱APF)作為軟掩膜(soft-mask),而進(jìn)行第二次刻蝕工藝時(shí)則是采用ODL和SHB作為軟掩膜，使得前后兩次刻蝕工藝后形成的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸分成兩個(gè)不同的水平，使得對(duì)關(guān)鍵尺寸均勻度(CDU)的控制難度加大，若關(guān)鍵尺寸均勻度出現(xiàn)缺陷，極易造成產(chǎn)品性能和良率的降低。
[0009]另外，ODL和SHB是新材料，其工藝成本較高，且在40納米及其以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中并不常用；所以，在22納米及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的光刻工藝中引進(jìn)上述的這些新材料需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去評(píng)估和應(yīng)用。
[0010]中國(guó)專利(CN102446703A)記載了一種雙重圖形化的方法，包括:提供襯底，所述襯底上依次形成有第一掩膜層與第二掩膜層；各向異性刻蝕所述第一掩膜層與第二掩膜層，在所述第一掩膜層與第二掩膜層中形成第一開口，所述第一開口露出襯底表面；側(cè)向部分刻蝕所述第二掩膜層；在所述襯底上形成第三掩膜層，所述第三掩膜層覆蓋第一掩膜層，并使得第二掩膜層露出；移除所述第二掩膜層，在第三掩膜層中形成第二開口，所述第二開口使得第一掩膜層露出；以第三掩膜層為掩膜，各向異性刻蝕第二開口下方的第一掩膜層直至露出襯底；移除所述第三掩膜層。本發(fā)明的雙重圖形化方法避免了襯底刻蝕不均勻的問題，有效提高了刻蝕效果。
[0011]中國(guó)專利(CN102129968A)記載了一種雙重圖形化方法，包括:自下而上依次在襯底上沉積圖形層和旋涂第一光刻膠層；利用第一層光刻圖形版光刻第一光刻膠層，并以光刻后的第一光刻膠層為掩膜刻蝕圖形層；去除第一光刻膠層，在圖形層的表面和圖形層刻蝕形成的圖形間隙內(nèi)沉積硬掩膜層；對(duì)硬掩膜層的表面進(jìn)行平坦化處理；在硬掩膜層的平坦表面沉積第二光刻膠層；利用第二層光刻圖形版光刻第二光刻膠層、以光刻后的第二光刻膠層為掩膜刻蝕硬掩膜層和圖形層；去除第二光刻膠層和硬掩膜層。本發(fā)明的雙重圖形化方法增加了第二層光刻工藝所在表面的平整度，進(jìn)而增加了第二層光刻工藝的工藝窗口，提高了第二層光刻形貌控制能力和刻蝕工藝窗口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對(duì)上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，通過兩次曝光工藝形成基于在先進(jìn)圖膜(Advanced Patterning Film,簡(jiǎn)稱APF)層之上的介質(zhì)抗反射層(Dielectric Ant1-reflective Coating,簡(jiǎn)稱DARC)硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)，以使得最終采用APF作為多晶硅蝕刻工藝的掩膜；另外，在雙重圖形成型工藝的第二次刻蝕工藝中，通過利用DARC硬質(zhì)掩膜代替了傳統(tǒng)的氧化硅硬質(zhì)掩膜、基于旋涂(spin-on)的底層結(jié)構(gòu)ODL和中間層結(jié)構(gòu)SHB，使得較為成熟的40nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中采用APF作為掩膜的工藝流程得到延續(xù)，在節(jié)省成本的同時(shí)，還提高了 22納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝的成熟度和穩(wěn)定度。
[0013]本發(fā)明記載了一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法(AMethodof double patterning technology based on single DARC mask layer for poly gate),其中，包括以下步驟:
[0014]于一半導(dǎo)體襯底的上表面依次沉積柵氧層、多晶硅層、氮化硅層、先進(jìn)圖膜層和介質(zhì)抗反射層；
[0015]刻蝕所述介質(zhì)抗反射層，形成硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)后，所述先進(jìn)圖膜層的上表面均被剩余的介質(zhì)抗反射層覆蓋；
[0016]以所述硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)為掩膜，刻蝕所述剩余的介質(zhì)抗反射層和所述先進(jìn)圖膜層至所述氮化硅層的表面，形成先進(jìn)圖膜掩膜；
[0017]以所述先進(jìn)圖膜掩膜為掩膜依次刻蝕所述氮化硅層、所述多晶硅層和所述柵氧層至所述半導(dǎo)體襯底的上表面，形成柵極結(jié)構(gòu)。
[0018]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述多晶硅層的厚度為500-700A。
[0019]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述氮化硅層的厚度為 300-400A,,
[0020]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，進(jìn)行上述刻蝕部分所述介質(zhì)抗反射層工藝時(shí)，刻蝕停止在該介質(zhì)抗反射層的內(nèi)部，且刻蝕停止位置與所述先進(jìn)圖膜層上表面之間的距離為180-200 A。
[0021]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，介質(zhì)抗反射層的厚度為 3 00-400A,,
[0022]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述先進(jìn)圖膜層的厚度為800-1200A。
[0023]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，上述刻蝕所述介質(zhì)抗反射層形成硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)的工藝中包括:依次進(jìn)行的第一柵極光刻工藝、第一柵極刻蝕工藝、第二柵極光刻工藝和第二柵極刻蝕工藝；
[0024]于所述介質(zhì)抗反射層的表 面制備第一底部抗反射層后，采用所述第一柵極光刻工藝于所述第一底部抗反射層上形成第一光阻，并以該第一光阻為掩膜，采用所述第一柵極刻蝕工藝刻蝕所述第一底部抗反射層，并停止在所述介質(zhì)抗反射層的內(nèi)部，去除所述第一光阻和剩余的第一底部抗反射層后，于剩余的介質(zhì)抗反射層中形成第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)；
[0025]制備第二底部抗反射層覆蓋所述剩余的所述介質(zhì)抗反射層，采用所述第二柵極光刻工藝于所述第二底部抗反射層的表面制備第二光阻，并以該第二光阻為掩膜，采用第二柵極刻蝕工藝部分去除所述剩余的介質(zhì)抗反射層，去除所述第二光阻和剩余的第二底部抗反射層后，于再次刻蝕后剩余的介質(zhì)抗反射層中形成第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)。
[0026]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)包括所述第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)和所述第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)。
[0027]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述第一底部抗反射層和所述第二底部抗反射層的厚度均為250-350 A?
[0028]上述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其中，所述第一光阻和所述第二光阻的厚度均為800-1000 A。
[0029]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，通過兩次曝光工藝形成基于在先進(jìn)圖膜(Advanced Patterning Film,簡(jiǎn)稱APF)層之上的介質(zhì)抗反射層(Dielectric Ant1-reflective Coating,簡(jiǎn)稱DARC)硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)，以使得最終采用APF作為多晶硅蝕刻工藝的掩膜；另外，在雙重圖形成型工藝的第二次刻蝕工藝中，通過利用DARC硬質(zhì)掩膜代替了傳統(tǒng)的氧化硅硬質(zhì)掩膜、基于旋涂(spin-on)的底層結(jié)構(gòu)ODL和中間層結(jié)構(gòu)SHB，使得較為成熟的40nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中采用APF作為掩膜的工藝流程得到延續(xù)，在節(jié)省成本的同時(shí)，還提高了 22納米及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝的成熟度和穩(wěn)定度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1a是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中第一次光刻工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖1b是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中第二次光刻工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖1c是傳統(tǒng)的雙重圖形化工藝中進(jìn)行柵極LELE雙重圖形成型工藝形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2-8是本發(fā)明基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法中一實(shí)施例的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
[0035]圖2-8是本發(fā)明基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法中一實(shí)施例的流程結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2-8所示，一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，優(yōu)選的應(yīng)用于在193nm浸沒式光學(xué)光刻平臺(tái)上進(jìn)行的28/20納米及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的柵極線尾切割工藝，上述的方法包括:
[0036]首先，如圖2所示，在一硅襯底(Silicon)I上依次沉積柵氧層2、多晶硅層(poly)
3、氮化娃層(SiN)4、先進(jìn)圖膜層(APF)5和介質(zhì)抗反射層(Dielectric Anti_RefIectivityCoating,簡(jiǎn)稱DARC) 6,以形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)；其中，柵氧層2、多晶娃層(poly) 3和氮化硅層(SiN) 4共同構(gòu)成一柵極層，以用于后續(xù)柵極結(jié)構(gòu)的制備，而介質(zhì)抗反射層6則用于在第二次刻蝕工藝(開掩膜刻蝕)中保護(hù)先進(jìn)圖膜層5，且作為第一次光刻工藝和第二次光刻工藝中的抗反射層，以降低光刻的反射率。
[0037]優(yōu)選的，多晶硅層3的厚度為500-700A (如500 A、550 A、600 A、650 A或700人等)，氮化硅層4的厚度為300-400人(如300人、310A、350 A、360 A或400 A等)，先進(jìn)圖膜層5的厚度為800-1200A (如800 A、900A、1000 A、1100 A或1200 A等)，介質(zhì)
抗反射層 6 的厚度為 300-400A (如 3()() A、310,4、350 A、360 A 或400 A ,)。
[0038]進(jìn)一步的,介質(zhì)抗反射層6的厚度為500 A,先進(jìn)圖膜層5的厚度為ΙΟΟΟΑ，氮化娃層4的厚度為350 A,多晶硅層3的厚度為600 A。
[0039]其次，于介質(zhì)抗反射層6的上表面涂覆抗反射材料，固化后形成覆蓋在介質(zhì)抗反射層6上表面的第一底部抗反射層(Bottom Anti_Reflectivity Coating,簡(jiǎn)稱BARC)7,并繼續(xù)后續(xù)的刻蝕工藝。
[0040]具體的，上述的刻蝕工藝包括依次進(jìn)行的第一柵極光刻工藝、第一柵極刻蝕工藝、第二柵極光刻工藝和第二柵極刻蝕工藝；即在上述的第一底部抗反射層7的表面旋涂光刻膠(PR)，曝光、顯影工藝后，去除多余的光刻膠，形成具有第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)圖案的第一光阻8，即形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)；繼續(xù)以該第一光阻8為掩膜進(jìn)行第一柵極刻蝕工藝，即刻蝕第一底部抗反射層7，并停止在介質(zhì)抗反射層6的內(nèi)部，且刻蝕停止位置與先進(jìn)圖膜層5上表面之間的距離h為180-200,4 (如180 A、184A、191 A、194A或200 A等)，去除上
述的第一光阻8和剩余的第一底部抗反射層后，于剩余的介質(zhì)抗反射層61中形成第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)9，以用于后續(xù)的線尾柵極刻蝕工藝中作為打開先進(jìn)圖膜層5的掩膜，即如圖4所示的結(jié)構(gòu)。
[0041]參見圖5所示，再次涂覆抗反射材料，固化后形成充滿(前面刻蝕工藝中形成的溝槽結(jié)構(gòu))并覆蓋上述剩余的硬質(zhì)掩膜層的第二底部抗反射層71，在上述的第二底部抗反射層71的表面旋涂光刻膠，進(jìn)行第二柵極光刻工藝，即曝光、顯影工藝后，去除多余的光刻膠，形成具有第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)圖案的第二光阻81，即形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。
[0042]繼續(xù)以第二光阻81為掩膜進(jìn)行第二次刻蝕工藝，即刻蝕第二底部抗反射層71，停止在剩余的介質(zhì)抗反射層61的內(nèi)部，且該刻蝕停止位置與先進(jìn)圖膜層5上表面之間的距離也為180-200A (如180 A、185A、190 A、195 A或200 A等)，且與上述第一柵極刻蝕工藝中停止位置在同一水平線上，去除上述的第二光阻81和剩余的第二底部抗反射層后，于再次刻蝕后剩余的介質(zhì)抗反射層62中形成第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)10，該第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)10也是用于后續(xù)的線尾切割刻蝕工藝中作為打開先進(jìn)圖膜層5的掩膜，即如圖6所示的結(jié)構(gòu)。
[0043]進(jìn)一步的，由于形成的硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)(包括第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)9和第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)10)是單層的DARC硬質(zhì)掩模結(jié)構(gòu)，普通的OES (optical emission spectroscopy)抓蝕刻終點(diǎn)(endpoint)的方式難以實(shí)現(xiàn)；所以，在上述對(duì)DARC層進(jìn)行刻蝕時(shí)，要利用基于干涉原理的預(yù)報(bào)式終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)來抓蝕刻終點(diǎn)，如可通過在LAM公司的2300Kiyo EX機(jī)臺(tái)上利用基于干涉原理的 IEP (interferometric endpoint)或 LSR (Lam SpectralReflectometer)預(yù)報(bào)式終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)來抓蝕刻終點(diǎn)，以使蝕刻工藝能夠準(zhǔn)確的停止在介質(zhì)抗反射層中距離先進(jìn)圖膜層5上表面的h處，以有效的避免位于下方的先進(jìn)圖膜層5在上述的刻蝕工藝中受到損傷。
[0044]另外，傳統(tǒng)的OES偵測(cè)蝕刻終點(diǎn)要用到兩種不同介質(zhì)材料的界面，即利用特定波長(zhǎng)的信號(hào)強(qiáng)度跳躍來判定終點(diǎn)，而IEP和LSR則利用同一介質(zhì)當(dāng)層和底層反射光的干涉效應(yīng)來判定終點(diǎn)，所以本申請(qǐng)只用單層DARC形成硬質(zhì)掩模結(jié)構(gòu)可應(yīng)用IEP或LSR來進(jìn)行蝕刻終點(diǎn)的抓取。
[0045]之后，以硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)(由第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)9和第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)10共同構(gòu)成)為掩膜，依次刻蝕再次刻蝕后剩余的介質(zhì)抗反射層62和先進(jìn)圖膜層5至氮化硅層4的表面，并去除殘余的介質(zhì)抗反射層，形成如圖7所示的位于氮化硅層4上表面的先進(jìn)圖膜掩膜51。
[0046]最后，以上述的先進(jìn)圖膜掩膜51為掩膜，依次刻蝕氮化硅層4、多晶硅層(poly) 3和柵氧層2至硅襯底I的表面，并去除上述的先進(jìn)圖膜掩膜51，形成由剩余的氮化硅層41、剩余的多晶硅層(poly) 31和剩余的柵氧層21共同構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)13。
[0047]其中，上述的第一底部抗反射層7和第二底部抗反射層71的厚度均在250-350A(如250 A、Tmk' 295 A、330 A 或350 A 等)。
[0048]進(jìn)一步的，上述的第一光刻工藝和第二光刻工藝中，采用波長(zhǎng)為193納米的ArF光刻膠進(jìn)行光阻的制備，且其厚度控制在800-1000A (如800 A、850A、900 A、950人或1000 A 等)。
[0049]進(jìn)一步的，本實(shí)施例一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，于Logic、Memory、RF、HV、CIS、Flash或eFlash等技術(shù)平臺(tái)上,可應(yīng)用于22nm及其以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中。
[0050]其中，雙重圖形化工藝(Double patterning poly process)用于22nm及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中，即通過采用兩次曝光工藝來解決光刻分辨率不足的問題；line-end-CUt工藝則是用于28nm及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中，即用來切割已經(jīng)形成的poly line ;而在本申請(qǐng)中，考慮到line-end-cut工藝中兩次刻蝕有重疊的部分，所以制備的DARC或0N0結(jié)構(gòu)的厚度要大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的厚度。
[0051]綜上，由于米用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，通過兩次曝光工藝形成基于在先進(jìn)圖膜(Advanced Patterning Film,簡(jiǎn)稱APF)層之上的介質(zhì)抗反射層(Dielectric Ant1-reflective Coating,簡(jiǎn)稱DARC)硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)，以使得最終采用APF作為多晶硅蝕刻工藝的掩膜；另外，在雙重圖形成型工藝的第二次刻蝕工藝中，通過利用DARC硬質(zhì)掩膜代替了傳統(tǒng)的氧化硅硬質(zhì)掩膜、基于旋涂(spin-on)的底層結(jié)構(gòu)ODL和中間層結(jié)構(gòu)SHB，使得較為成熟的40nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中采用APF作為掩膜的工藝流程得到延續(xù)，在節(jié)省成本的同時(shí)，還提高了 22納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝的成熟度和穩(wěn)定度。
[0052]通過說明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。
[0053]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，包括以下步驟:于一半導(dǎo)體襯底的上表面依次沉積柵氧層、多晶硅層、氮化硅層、先進(jìn)圖膜層和介質(zhì)抗反射層；刻蝕所述介質(zhì)抗反射層，形成硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)后，所述先進(jìn)圖膜層的上表面均被剩余的介質(zhì)抗反射層覆蓋；以所述硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)為掩膜，刻蝕所述剩余的介質(zhì)抗反射層和所述先進(jìn)圖膜層至所述氮化硅層的表面，形成先進(jìn)圖膜掩膜；以所述先進(jìn)圖膜掩膜為掩膜依次刻蝕所述氮化硅層、所述多晶硅層和所述柵氧層至所述半導(dǎo)體襯底的上表面，形成柵極結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述多晶硅層的厚度為500-700A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述氮化硅層的厚度為300-400A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，進(jìn)行上述刻蝕部分所述介質(zhì)抗反射層工藝時(shí)，刻蝕停止在該介質(zhì)抗反射層的內(nèi)部，且刻蝕停止位置與所述先進(jìn)圖膜層上表面之間的距離為180-200 A,,
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，介質(zhì)抗反射層的厚度為300-400A。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述先進(jìn)圖膜層的厚度為800-1200A?
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，上述刻蝕所述介質(zhì)抗反射層形成硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)的工藝中包括:依次進(jìn)行的第一柵極光刻工藝、第一柵極刻蝕工藝、第二柵極光刻工藝和第二柵極刻蝕工藝；于所述介質(zhì)抗反射層的表面制備第一底部抗反射層后，采用所述第一柵極光刻工藝于所述第一底部抗反射層上形成第一光阻，并以該第一光阻為掩膜，采用所述第一柵極刻蝕工藝刻蝕所述第一底部抗反射層，并停止在所述介質(zhì)抗反射層的內(nèi)部，去除所述第一光阻和剩余的第一底部抗反射層后，于剩余的介質(zhì)抗反射層中形成第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)；制備第二底部抗反射層覆蓋所述剩余的所述介質(zhì)抗反射層，采用所述第二柵極光刻工藝于所述第二底部抗反射層的表面制備第二光阻，并以該第二光阻為掩膜，采用第二柵極刻蝕工藝部分去除所述剩余的介質(zhì)抗反射層，去除所述第二光阻和剩余的第二底部抗反射層后，于再次刻蝕后剩余的介質(zhì)抗反射層中形成第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)包括所述第一硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)和所述第二硬質(zhì)掩膜結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述第一底部抗反射層和所述第二底部抗反射層的厚度均為250-350 A,
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DARC掩膜結(jié)構(gòu)的柵極LELE雙重圖形成型方法，其特征在于，所述第一光阻和所述·第二光阻的厚度均為800-1000 Λ
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK103441066SQ201310360385
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】黃君, 毛智彪, 崇二敏, 黃海, 張瑜 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司