[发明专利]精细线条制备方法

说明书

本发明公开了一种精细线条制备方法，包括：在衬底上形成结构材料层和硬掩模层；在硬掩模层上形成电子束光刻胶，执行电子束曝光形成电子束光刻胶图形；以电子束光刻胶图形为掩模，刻蚀形成硬掩模图形；以硬掩模图形为掩模，刻蚀结构材料层，形成所需要的精细线条。依照本发明的方法，采用材质不同的多层硬掩模层并且合理调整刻蚀反应条件，防止了电子束光刻胶侧壁粗糙度传递到下层的结构材料层，有效降低了线条的粗糙度，提高了工艺的稳定性，降低了器件性能的波动变化。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，更具体地，涉及一种电子束光刻以及精细线条制备方法。

背景技术

随着超大规模集成电路特征尺寸逐渐缩小，在半导体器件的制造方法中，进入22nm技术代后，普通的光学曝光的技术极限也已经到来。目前，45nm工艺节点之后，普遍采用i193nm浸入式光刻技术结合双曝光双刻蚀技术以制备更小的线条。22nm以下节点的精细图形通常需要采用电子束或EUV进行曝光和光刻。

关于EUV光刻技术，目前还处于研发阶段，尚有若干关键技术需要攻克及改进，还无法应用于大规模集成电路制造当中。相比之下，电子束曝光技术经过多年的发展，比较成熟，并且电子束曝光具有很高的精度，分辨率可以达到几个纳米，写出超精细图形的线条来，但效率较低，因而扫描精度和扫描效率的矛盾成为电子束光刻的主要矛盾。解决这个问题的关键技术就是解决电子束光刻系统和目前生产效率较高的光学光刻系统的匹配和混合光刻技术问题。一种可行的办法是大部分工艺由投影光刻机曝光或接触式曝光，超精细图形和套刻精度要求特别高的图形层采用电子束直写曝光。

另一方面，采用传统光学曝光技术制备例如多晶硅栅电极的精细线条是复杂的，为了获得22nm级的线条往往需要多层硬掩模，还可能结合trimming(微缩)工艺(对PR或者对硬掩模)，增加了工艺复杂度。因此，如何能高效、低成本地制备精细线条，成为目前业界研究的热点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于独立于光刻胶之外，结合一种新的硬掩模技术，采用一步刻蚀技术，大大降低了工艺复杂性。

实现本发明的上述目的，是通过提供一种精细线条制备方法，包括：在衬底上形成结构材料层和硬掩模层；在硬掩模层上形成电子束光刻胶，执行电子束曝光形成电子束光刻胶图形；以电子束光刻胶图形为掩模，刻蚀形成硬掩模图形；以硬掩模图形为掩模，刻蚀结构材料层，形成所需要的精细线条。

其中，硬掩模层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及其组合。

其中，硬掩模层为氧化硅一氮化硅一氧化硅的叠层结构。

其中，硬掩模层和/或结构材料层的刻蚀采用等离子体干法刻蚀技术。

其中，采用碳氟基气体刻蚀硬掩模层，碳氟基气体包括CF₄、CHF₃、CH₃F、CH₂F₂及其组合。

其中，刻蚀结构材料层时，先执行Cl₂、HBr的主刻蚀，然后执行HBr与O₂的过刻蚀。

其中，在主刻蚀步骤增加辅助性的刻蚀气体，辅助性的刻蚀气体包括CHF₃、CH₃F、CH₂F₂及其组合。

其中，刻蚀硬掩模和/或结构材料层之后还包括干法去胶和/或湿法腐蚀清洗。

其中，结构材料层为假栅电极层、金属栅电极层、局部互连层中的一种。

依照本发明的方法，采用材质不同的多层硬掩模层并且合理调整刻蚀反应条件，防止了电子束光刻胶侧壁粗糙度传递到下层的结构材料层，有效降低了线条的粗糙度，提高了工艺的稳定性，降低了器件性能的波动变化。

附图说明