采用雙重圖形化技術(shù)形成柵極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種采用雙重圖形化技術(shù)形成 柵極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在32皿及其W下技術(shù)節(jié)點上，應用于關(guān)鍵層次的光刻工藝，由于其所需的 分辨率指標已經(jīng)超過現(xiàn)有的光學光刻平臺的極限能力，業(yè)界采用了多種技術(shù)方案來解決該 技術(shù)問題，其中雙重圖形化技術(shù)的應用較為廣泛。
[0003] 根據(jù)技術(shù)調(diào)研結(jié)果，光刻-刻蝕-光刻-刻蝕（1 itho-etch-1 itho-etch簡稱LELE) 技術(shù)是目前幾種雙重圖形化主流技術(shù)之一，即通過分別的兩次光刻和刻蝕形成目標圖形， 且該目標圖形可W包括線性（line)和溝槽（trench)兩種。
[0004][0005] 在實施上述雙重圖形化技術(shù)時，兩次光刻的對準精度要求較高，W避免前后兩次 刻蝕工藝形成的關(guān)鍵尺寸不同。但是，在完成第一次刻蝕之后，進行第二次光刻時，對準精 度較低，導致關(guān)鍵尺寸的均勻度難W控制，造成產(chǎn)品性能和良率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請旨在提供一種采用雙重圖形化技術(shù)形成柵極的方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)的雙 重圖形化工藝對準精度較低的問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種采用雙重圖形化技術(shù)形 成柵極的方法，方法包括：步驟S1，在半導體襯底上依次設置柵氧層、第一多晶娃層、柵介 質(zhì)層；步驟S2,進行第一次光刻和第一次刻蝕，在柵介質(zhì)層中形成第一凹槽；步驟S3,進行 第二次光刻和第二次刻蝕，在柵介質(zhì)層中形成第二凹槽；步驟S4,沿第一凹槽和第二凹槽 的側(cè)壁，對第一多晶娃層和柵氧層進行刻蝕，形成柵極，柵介質(zhì)層包括第二多晶娃層。
[000引進一步地，采用物理氣相沉積法形成上述第二多晶娃層，且第二多晶娃的厚度為 200-2000A
[0009] 進一步地，上述柵介質(zhì)層包括：氮化娃層，設置在第一多晶娃層的遠離半導體襯底 的表面上；第一氧化娃層，設置在氮化娃層的遠離第一多晶娃層的表面上；第二多晶娃層， 設置在第一氧化娃層的遠離第一多晶娃層的表面上；第二氧化娃層，設置在第二多晶娃層 的遠離第一氧化娃層的表面上。
[0010] 進一步地，上述氮化娃層采用化學氣相沉積法形成，氮化娃層的厚度為100~?()0A.,
[0011] 進一步地，上述第一氧化娃層的厚度為10、50 A.,
[0012] 進一步地，上述第二氧化娃層為滲碳的氧化娃層，第二氧化娃層的厚度為 50-500 A，.
[0013] 進一步地，上述步驟S2包括；步驟S21，在柵介質(zhì)層上依次設置第一先進圖膜層、 硬掩膜層和第一光刻膠層；步驟S22,進行第一次光刻，在第一光刻膠層上形成第一開口； 步驟S23,進行第一次刻蝕，在硬掩膜層、第一先進圖膜層和柵介質(zhì)層中形成第一凹槽，并去 除第一光刻膠層、硬掩膜層和第一先進圖膜層。
[0014] 進一步地，上述第一先進圖膜層為無定形碳層，第一先進圖膜層和第一光刻膠層 采用旋涂方式設置。
[0015] 進一步地，上述步驟S3包括；步驟S31，在刻蝕后的柵介質(zhì)層上和第一凹槽中設置 第二先進圖膜層；步驟S32,在第二先進圖膜層上依次設置抗反射層和第二光刻膠層；步驟 S33,進行第二次光刻，在第二光刻膠層上形成第二開口；步驟S34,進行第二次刻蝕，在抗 反射層、第二先進圖膜層和柵介質(zhì)層中形成第二凹槽，并去除第二先進圖膜層、抗反射層和 第二光刻膠層。
[0016] 進一步地，上述第二先進圖膜層為無定形碳層，第二先進圖膜層和第二光刻膠層 采用旋涂方式設置。
[0017] 進一步地，上述抗反射層包括底層抗反射層和介質(zhì)抗反射層。
[0018] 進一步地，上述底層抗反射層為厚度為200~900nm的有機抗反射層；介質(zhì)抗反射 層為厚度為20~200皿的氮氧化娃。
[0019] 進一步地，上述柵氧層包括依次遠離半導體襯底的氧化娃層、氧化給層和氮化鐵 層。
[0020] 應用本申請的技術(shù)方案，柵介質(zhì)層中的多晶娃對光具有較高的敏感強度，因此利 用裸露在第一凹槽處的第二多晶娃層提供的強光信號，實現(xiàn)改善第二次光刻的對準精確 度，進而能夠較好地控制關(guān)鍵尺寸的均勻度，使得兩次刻蝕工藝形成的關(guān)鍵尺寸相當，有利 于提局廣品的性能和良率。
【附圖說明】
[0021] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示 意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0022] 圖1示出了本申請一種優(yōu)選實施方式提供的采用雙重圖形化技術(shù)形成柵極的方 法的流程示意圖；
[0023] 圖2至圖10示出了實施圖1所示各步驟后所得到的芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其 中，
[0024] 圖2示出了在半導體襯底上依次設置柵氧層、第一多晶娃層、柵介質(zhì)層后的剖面 結(jié)構(gòu)示意圖；
[00巧]圖3示出了在圖2所示的柵介質(zhì)層上依次設置第一先進圖膜層、硬掩膜層、第一光 刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4示出了對圖3所示的第一光刻膠層進行第一次光刻，在第一光刻膠層上形成 第一開口后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖5示出了對圖4所示的硬掩膜層、第一先進圖膜層和柵介質(zhì)層進行第一次刻蝕 形成第一凹槽，并去除圖4所示的第一光刻膠層、硬掩膜層和第一先進圖膜層后的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6示出了在圖5所示的柵介質(zhì)層上和第一凹槽中設置第二先進圖膜層后的剖面 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖7示出了在圖6所示的第二先進圖膜層上依次設置抗反射層和第二光刻膠層后 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖8示出了對圖7所示的第二光刻膠層進行第二次光刻形成第二開口后的剖面結(jié) 構(gòu)W意圖；
[0031] 圖9示出了對圖8所示的抗反射層、第二先進圖膜層和柵介質(zhì)層進行刻蝕形成第 二凹槽，并去除圖8所示的第二先進圖膜層、抗反射層和第二光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖；W及
[0032] 圖10示出了 W圖9所示的柵介質(zhì)層為掩膜，沿第一凹槽和第二凹槽的側(cè)壁對第一 多晶娃層和柵氧層依次進行刻蝕形成柵極的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 應該指出，W下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另 有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常 理解的相同含義。
[0034] 需要注意的是，送里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據(jù)本申請的示例性實施方式。如在送里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式 也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0035] 為了便于描述，在送里可W使用空間相對術(shù)語，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特 征的空間位置關(guān)系。應當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為"在其他器 件或構(gòu)造上方"或"在其他器件或構(gòu)造之上"的器件之后將被定位為"在其他器件或構(gòu)造下 方"或"在其他器件或構(gòu)造之下"。因而，示例性術(shù)語"在……上方"可W包括"在……上方" 和"在……下方"兩種方位。該器件也可W其他不同方式定位（旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方 位），并且對送里所使用的空間相對描述作出相應解釋。
[0036] 正如【背景技術(shù)】所介紹的，現(xiàn)有雙重圖形化技術(shù)實施時，第二次光刻的對準精度較 低，導致關(guān)鍵尺寸的均勻度難W控制，造成產(chǎn)品性能和良率降低。為了解決上述問題，本申 請?zhí)岢隽艘环N采用雙重圖形化技術(shù)形成柵極104的方法，其中圖1示出了該方法的流程示 意圖，該方法包括：步驟S1，在半導體襯底100上依次設置柵氧層101、第一多晶娃層102、 柵介質(zhì)層103 ;步驟S2,進行第一次光刻和第一次刻蝕，在柵介質(zhì)層103中形成第一凹槽 201 ;步驟S3,進行第二次光刻和第二次刻蝕，在柵介質(zhì)層103中形成第二凹槽202 ;步驟 S4,沿第一凹槽201和第二凹槽202的側(cè)壁，對第一多晶娃層102和柵氧層101進行刻蝕， 形成柵極104,該柵介質(zhì)層103包括第二多晶娃層133。
[0037] 上述方法在柵氧層101上設置了第二多晶娃層133,其中的多晶娃對光具有較高 的敏感強度，因此利用裸露在第一凹槽201處的第二多晶娃層133提供的強光信號，實現(xiàn)改 善第二次光刻的對準精確度，進而能夠較好地控制關(guān)鍵尺寸的均勻度，使得兩次刻蝕工藝 形成的關(guān)鍵尺寸相當，有利于提高產(chǎn)品的性能和良率。
[0038] 現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本申請的示例性實施方式。然而，送些示例性 實施方式可W由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于送里所闡述的實施方 式。應當理解的是，提供送些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將送些示 例性實施方式的構(gòu)思充分傳達給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴大了層 和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。
[0039] 首先，在半導體襯底100上設置柵氧層101、第一多晶娃層102、柵介質(zhì)層103,得到 具有圖2所示剖面結(jié)構(gòu)的芯片。上述各層結(jié)構(gòu)可W采用本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)制作，比如沉積 法、氧化法等。W下針對各層材料作出進一步說明。
[0040] 上述柵氧層101采用本領(lǐng)域常規(guī)的氧化物即可，優(yōu)選采用多種氧化物材料形成的 復合層，比如該柵氧層101可W包括依次遠離所述半導體襯底100的氧化娃層111、氧化給 層112和氮化鐵層113,具有上述結(jié)構(gòu)的柵氧層101具有結(jié)構(gòu)致密、折射率和反射率均一的 特點。第一多晶娃層102在刻蝕完成之后可W作為浮柵使用。
[0041] 上述柵介質(zhì)層103優(yōu)選包括氮化娃層131、第一氧化娃層132、第二多晶娃層133 和第二氧化娃層134,進一步優(yōu)選上述氮化娃層131設置在第一多晶娃層102的遠離半導體 襯底100的表面上；第一氧化娃層132設置在氮化娃層131的遠離第一多晶娃層102的表 面上；第二多晶娃層133設置在所述第