專利名稱：一種制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超大規(guī)模集成電路制造技術領域，涉及一種制備集成電路中超細線條的方法，尤其涉及一種結合側墻技術及濕法腐蝕來制備邊緣粗糙度較小的超細線條的方法。
背景技術：
隨著集成電路的發(fā)展，器件的集成度不斷提 高，要求器件的尺寸不斷減小，制備小尺寸細線條越來越關鍵。采用電子束光刻雖然可以制備細線條，但是由于耗時長，成本高，在工業(yè)生產中不具備優(yōu)勢，并且電子束光刻工程中存在電子散射，制備30nm以下細線條遇到很大挑戰(zhàn)。其它制備方法，如普通光刻和氧化工藝，雖然能制備細線條，但是細線條有較大的LER(邊緣粗糙度)，再加上氧化要進行高溫加工，時間較長，成本較高，限制了其在工業(yè)生產中的發(fā)展。側墻技術是利用已形成的側墻作為硬掩模，并向下刻蝕硅形成細線條。側墻技術工藝步驟簡單，制作工時短，對設備要求不高，實施性強。通過合理設計，可以利用側墻技術制備出20nm以下細線條。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種結合側墻技術及濕法腐蝕來制備邊緣粗糙度(LER)較小的超細納米線條的方法，避免使用電子束光刻、高溫氧化等工藝，可獲得尺寸在20nm以下的細線條，同時，線條的LER可以得到改善。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法，包括以下步驟I)在襯底上淀積阻擋層和犧牲層；2)在所述犧牲層上涂光刻膠，并定義線條的光刻圖形；3)采用干法刻蝕方法將所述光刻圖形轉移至所述犧牲層；4)淀積側墻材料層，并采用干法刻蝕方法形成側墻；5)濕法腐蝕側墻內的犧牲層，形成側墻掩膜層；6)利用所述側墻掩膜層，通過干法刻蝕將線條圖形轉移至襯底上，得到細線條。進一步地,所述襯底為硅襯底。進一步地，所述阻擋層為氧化硅，所述犧牲層為多晶硅。進一步地，采用普通光學光刻方法定義線條圖形。進一步地，所述側墻材料層為氮化硅。進一步地，采用低壓化學氣相沉積方法或等離子體增強化學氣相沉積方法進行所述淀積。進一步地，所述干法刻蝕為各向異性干法刻蝕。進一步地,米用TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxide,四甲基氫氧化銨)溶液進行所述濕法腐蝕；TMAH溶液濃度優(yōu)選為25wt%，腐蝕溫度優(yōu)選為60°C。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下I)由氮化硅側墻作掩膜刻蝕出的硅細線條粗糙度小，形貌好。多晶硅的干法刻蝕側面較氧化硅、氮化硅陡直，由它形成的側墻光滑度得到提高，再加上濕法腐蝕多晶硅較干法刻蝕更能徹底去除多晶硅，不會在側墻殘留造成線條粗糙。2)利用側墻技術可以制備尺寸 小于20nm的線條，滿足小尺寸器件關鍵工藝的要求。3)采用TMAH溶液濕法腐蝕多晶硅，操作簡便，安全；并且不會引入金屬離子，適用于集成電路制造工藝中。4)工藝流程耗時短，可操作性強，適于工業(yè)生產。


圖I是本發(fā)明實施例的制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明實施例的制備細線條過程中各材料層結構示意圖。其中1襯底材料；2—氧化娃；3一多晶娃；4一光刻I父；5一氮化娃；6一襯底材料系線條。
具體實施例方式下面通過具體實施例，并配合附圖，對本發(fā)明做詳細的說明。圖I是本實施例的制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法的步驟流程圖。該流程可進一步概括為下面三個大步驟I)在襯底上淀積阻擋層和犧牲層，并定義線條的光刻圖形。阻擋層材料為氧化硅，作用是在后續(xù)刻蝕犧牲層和腐蝕犧牲層時作襯底的阻擋層。犧牲層材料為多晶硅，作為后續(xù)淀積側墻的支撐層。具體工藝步驟包括a)淀積一層氧化硅阻擋層，阻擋后續(xù)刻蝕以及腐蝕；b)淀積一層多晶硅薄膜；c)在多晶硅上涂上一層光刻膠，光刻定義出細線條；d)干法刻蝕將圖形轉移到多晶硅薄膜上.2)濕法腐蝕形成側墻目的是制備出后續(xù)刻蝕襯底硅所用側墻。側墻作為刻蝕硅襯底的掩膜層，它的寬度直接決定了刻蝕出來的硅線條的尺寸。具體工藝步驟如下e)淀積一層一定厚度的氮化硅；f)干法刻蝕氮化硅，形成側墻；g)濕法腐蝕多晶硅犧牲層，形成氮化硅側墻掩膜層。3)干法刻蝕襯底材料，形成細線條主要通過干法刻蝕，利用氮化硅側墻作掩膜層，將線條轉移到硅襯底材料，最終制備LER較小的細線條。具體工藝步驟如下h)干法刻蝕氧化硅阻擋層；i)干法刻蝕硅襯底。上述方法中，淀積氧化硅、多晶硅、氮化硅采用低壓化學氣相沉積方法，還可以采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)，但沉積膜的質量不如低壓化學氣相沉積好。定義光刻膠采用的是普通光學光刻即可，也可以采用更先進的光學光刻技術?？涛g氧化硅、多晶硅、氮化硅和襯底材料采用的是各向異性干法刻蝕技術。濕法腐蝕多晶硅采用TMAH溶液，TMAH溶液濃度優(yōu)選為25wt%，腐蝕溫度優(yōu)選為60°C ;此外還可以采用氫氧化鉀(KOH)溶液等，但KOH有毒性，所以在工業(yè)生產中使用不多。本實施例制備的細線條，小的邊緣粗糙度是通過采用多晶硅犧牲層和濕法腐蝕多晶硅實現(xiàn)的。多晶硅的干法刻蝕側面較氧化硅、氮化硅陡直，側面形貌較好，后續(xù)經過淀積刻蝕形成的氮化硅側墻也比較陡直。多晶硅犧牲層的去除采用TMAH溶液濕法腐蝕，TMAH對硅材料的腐蝕速率較高，且速率可通過調節(jié)腐蝕溶液的濃度和溫度調節(jié)，并且它對氧化硅和氮化硅都有較高的選擇比。較之干法刻蝕，濕法腐蝕多晶 硅犧牲層反應更徹底，去除更干凈。這樣，側墻的LER較小，刻蝕后的硅線條LER也較小。線條尺寸的控制則是通過形成尺寸較小的側墻尺寸來實現(xiàn)。較高的犧牲層厚度和較薄的氮化硅厚度可以形成尺寸較小的側墻尺寸，經過干法刻蝕，能將側墻掩模圖形轉移到襯底硅材料，最終制備出20nm以下超細線條。下面提供應用上述方法制備細線條的具體實例，但本發(fā)明不限于其中所提及的工藝參數(shù)。圖2為制備過程中各材料層的示意圖，結合該圖具體說明如下實施例I :I、在(100) /<110>體硅襯底上化學氣相淀積一層氧化硅薄膜，厚度為200 A,如圖2(a)所示。2、在氧化硅薄膜上化學氣相淀積一層多晶硅薄膜，厚度為1500 A,如圖2(b)所示；3、在多晶硅薄膜上涂光刻膠，如圖2(c)所示；4、光刻定義出將要作為犧牲層的區(qū)域，如圖2(d)所示；5、各向異性干法刻蝕多晶硅薄膜，最終將光刻膠上的圖形轉移到多晶硅薄膜材料上,如圖2(e)所示；6、去掉光刻膠，如圖2 (f)所示；7、在氧化硅薄膜和多晶硅薄膜的表面上化學氣相淀積氮化硅，厚度為200A,如圖2 (g)所示；8、各向異性干法刻蝕氮化硅，形成氮化硅側墻，如圖2 (h)所示；9、在25wt%，60°C的TMAH溶液中濕法腐蝕多晶硅，犧牲層被腐蝕掉，形成氮化硅硬掩膜，如圖2 (i)所示；10、各向異性干法刻蝕氧化硅，如圖2 (j)所示；11、各向異性干法刻蝕硅襯底800A,形成硅細線條，如圖2(k)所示；12、熱(170°C )的濃磷酸腐蝕氮化硅，如圖2(1)所示；13、氫氟酸水(體積比1:10)濕法腐蝕氧化硅至全片脫水，如圖2(m)所示。實施例2 此例提供制備尺寸更小的細線條的工藝參數(shù)。要制備出尺寸更小的細線條，可以將多晶硅犧牲層厚度增加。這樣在刻蝕氮化硅形成側墻時，由于橫向鉆蝕更嚴重使得氮化硅硬掩模尺寸更小，最后制備的細線條尺寸也更小，能達IOnm以下。具體步驟如下
I、在(100)/〈110〉體硅襯底上化學氣相淀積一層氧化硅薄膜，厚度為200 A，如圖2(a)所示。2、在氧化硅薄膜上化學氣相淀積一層多晶硅薄膜，厚度為2000A，如圖2 (b)所示；3、在多晶硅薄膜上涂光刻膠，如圖2 (C)所示；4、光刻定義出將要作為犧牲層的區(qū)域，如圖2(d)所示；5、各向異性干法刻蝕多晶硅薄膜，最終將光刻膠 上的圖形轉移到多晶硅薄膜材料上,如圖2(e)所示；6、去掉光刻膠，如圖2(f)所示；7、在氧化硅薄膜和多晶硅薄膜的表面上化學氣相淀積氮化硅，厚度為200A,如圖2 (g)所示；8、各向異性干法刻蝕氮化硅，形成氮化硅側墻，如圖2(h)所示；9、在25wt%，60°C的TMAH溶液中濕法腐蝕多晶硅，犧牲層被腐蝕掉，形成氮化硅硬掩膜，如圖2 (i)所示；10、各向異性干法刻蝕氧化硅，如圖2 (j)所示；11、各向異性干法刻蝕硅襯底800A，形成硅細線條，如圖2(k)所示；12、熱(170°C )的濃磷酸腐蝕氮化硅，如圖2(1)所示；13、氫氟酸水(I: 10)濕法腐蝕氧化硅至全片脫水，如圖2 (m)所示。至此，可以得到LER較小的細線條。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，本領域的普通技術人員可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求所述為準。
權利要求
1.一種制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法，其步驟包括 1)在襯底上淀積阻擋層和犧牲層； 2)在所述犧牲層上涂光刻膠，并定義線條的光刻圖形； 3)采用干法刻蝕方法將所述光刻圖形轉移至所述犧牲層； 4)淀積側墻材料層，并采用干法刻蝕方法形成側墻； 5)濕法腐蝕側墻內的犧牲層，形成側墻掩膜層； 6)利用所述側墻掩膜層，通過干法刻蝕將線條圖形轉移至襯底上，得到細線條。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述襯底為硅襯底。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述阻擋層為氧化硅，所述犧牲層為多晶硅。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，采用普通光學光刻方法定義線條圖形。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述側墻材料層為氮化硅。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，采用低壓化學氣相沉積方法進行所述淀積。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于，采用等離子體增強化學氣相沉積方法進行所述淀積。
8.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述干法刻蝕為各向異性干法刻蝕。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于，采用TMAH溶液進行所述濕法腐蝕。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述TMAH溶液的濃度為25wt%,腐蝕溫度為 60。。。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備邊緣粗糙度較小的細線條的方法，其步驟包括在襯底上淀積阻擋層和犧牲層；在犧牲層上涂光刻膠，并定義線條的光刻圖形；采用干法刻蝕方法將光刻圖形轉移至犧牲層；淀積側墻材料層，并采用干法刻蝕方法形成側墻；濕法腐蝕側墻內的犧牲層，形成側墻掩膜層；利用側墻掩膜層，通過干法刻蝕將線條圖形轉移至襯底上，得到細線條。本發(fā)明結合了側墻技術及濕法腐蝕技術，避免了使用電子束光刻、高溫氧化等工藝，可獲得具有小的邊緣粗糙度的細線條。
文檔編號H01L21/311GK102768956SQ20121022804
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權日2012年7月2日
發(fā)明者張耀凱, 李佳, 許曉燕, 黃如, 黎明 申請人:北京大學