[发明专利]自对准双重图形的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种自对准双重图形的形成方法。

背景技术

在半导体制造领域，光刻胶材料用于将掩膜图像转印到一层或多层的材料层中，例如将掩膜图像转印到金属层、介质层或半导体衬底上。但随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，利用光刻工艺在材料层中形成小特征尺寸的掩膜图形变得越来越困难。

为了提高半导体器件的集成度，业界已提出了多种双重图形工艺，其中，自对准双重图形（Self-Aligned Double Patterning，SADP）工艺即为其中的一种。图1至图6为现有技术的一种利用自对准双重图形为掩膜对半导体结构进行刻蚀的方法，具体包括：

请参考图1，提供半导体衬底10，在半导体衬底10表面形成待刻蚀材料层20，在所述待刻蚀材料层20表面形成牺牲材料层30，在所述牺牲材料层30表面形成底部抗反射层40，在所述底部抗反射层40表面形成光刻胶层50；

请参考图2，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成图形化的光刻胶层55；

请参考图3，利用所述图形化的光刻胶层对所述底部抗反射层、牺牲材料层进行刻蚀，形成牺牲层35和图形化的底部抗反射层45；

请参考图4，去除所述图形化的底部抗反射层和光刻胶层，在所述待刻蚀材料层20和牺牲层35表面形成硬掩膜层60；

请参考图5，对所述硬掩膜层进行回刻蚀，直到暴露出所述待刻蚀材料层20表面和牺牲层35的顶部表面，在所述牺牲层35侧壁表面形成侧墙65；

请参考图6，去除所述牺牲层，以所述侧墙65作为硬掩膜层，对所述待刻蚀材料层20进行刻蚀。

更多关于自对准双重图形工艺请参考公开号为US2009/0146322A1的美国专利文献。

但是发明人发现，利用上述方法刻蚀待刻蚀材料层形成的刻蚀图形的侧壁形貌较差，且工艺较繁琐。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种自对准双重图形的形成方法，步骤简单且最终形成的待刻蚀材料层的侧壁形貌较佳。

为解决上述问题，本发明一种自对准双重图形的形成方法，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层表面形成可溶于显影液的底部抗反射层，在所述底部抗反射层表面形成光刻胶层；对所述底部抗反射层和光刻胶层同步进行曝光显影，在所述待刻蚀材料层表面形成图形化的牺牲底部抗反射层和位于牺牲底部抗反射层表面的牺牲光刻胶层；在所述待刻蚀材料层表面，牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层的侧壁表面，牺牲光刻胶层表面形成第一掩膜材料层；对所述第一掩膜材料层进行回刻蚀，直到暴露出所述待刻蚀材料层表面，位于所述牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层的侧壁表面的第一掩膜材料层形成第一掩膜图形；去除所述牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层。

可选的，所述可溶于显影液的底部抗反射层的材料包括：有机溶剂；具有至少一种带生色团的重复单元和一种带羟基和/或羧基的重复单元的聚合物；乙烯基醚封端的交联剂。

可选的，所述可溶于显影液的底部抗反射层的材料还包括光致酸产生剂。

可选的，所述光刻胶层为正性光刻胶。

可选的，所述光刻显影的显影液为含水碱显影液。

可选的，所述光刻显影的显影液为四甲基氢氧化铵溶液。

可选的，所述第一掩膜材料层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛、氮化钽其中的一种或几种。

可选的，形成所述第一掩膜材料层的工艺为原子层沉积工艺、低压化学气相沉积工艺或亚常压化学气相沉积工艺。

可选的，还包括，在所述待刻蚀材料层表面形成第二掩膜材料层，在所述第二掩膜材料层表面形成可溶于显影液的底部抗反射层。

可选的，去除所述牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层后，以所述第一掩膜图形为掩膜，对所述第二掩膜材料层进行刻蚀，形成第二掩膜图形。

可选的，去除所述第一掩膜图形，以所述第二掩膜图形为掩膜，对所述待刻蚀材料层进行刻蚀。

可选的，所述第二掩膜材料层的材料为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、无定形碳、多晶硅、氧化铪、氧化钛、氧化锆、氮化钛、氮化钽、钛其中的一种或几种。

可选的，还包括，以所述第一掩膜图形为掩膜，对所述待刻蚀材料层进行刻蚀。

可选的，去除所述牺牲底部抗反射层和牺牲光刻胶层的工艺为灰化工艺。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：