光柵的制作方法技術

本發明專利技術提供了一種光柵的制作方法，采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術的基礎上，進行兩次曝光和刻蝕，從而形成間距較小的光柵。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造
，特別涉及一種。
技術介紹
目前，用于半導體領域的光柵制作方法主要采用光顯影技術，將光罩上的光柵圖形轉移到半導體光柵層上，形成不同間距的光柵。現有技術中采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術制作光柵的方法，包括以下步驟，下面結合圖Ia至圖Ic進行具體說明。步驟11、如圖Ia所示，在半導體襯底100上沉積刻蝕終止層101，可以為氧化層、氮化層等；接著在刻蝕終止層101的表面沉積光柵層102，可以為氧化硅層、多晶硅層、或者金屬層等；然后在光柵層102的表面依次形成第二阻擋層103和第一阻擋層104，其中，第二阻擋層103為涂布的底部抗反射層，第一阻擋層104為沉積的氧化層；最后在第一阻擋層104的表面涂布光阻膠層105，利用光顯影技術，對光阻膠層 105進行曝光顯影，將光罩上的光柵圖形轉移到光阻膠層105上，所述光罩光柵圖形具有一定的間距、線寬和空間寬度，其中，間距=線寬+空間寬度。例如，光罩光柵圖形的間距 (pitch)為150納米，線(line)寬為70納米，空間(space)寬為80納米。其中，三層薄膜圖形逐層傳遞技術主要是指通過對三層薄膜的刻蝕將光罩上的圖形轉移到需要形成圖形的器件層上，這里主要是指依次對光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層的刻蝕，將光罩上的光柵圖形逐層轉移到光柵層上，形成光柵。隨著光柵深度的增加，刻蝕光柵層的時間及其他參數也大大增加，如果直接在光柵層上涂布光阻膠層，以顯影后的光阻膠層為掩膜刻蝕光柵層，很容易出現光柵還未形成，光阻膠層已經消耗完畢，所以采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術，將上一層薄膜作為刻蝕下一層的掩膜，從而能夠形成輪廓較好、較為理想的光柵。需要注意的是，由于光阻膠特性，以及現有曝光機臺的性能限制，現有的光顯影技術無法將光阻膠層的space做到很細，也就是說無法將光罩上具有較小space尺寸的光柵圖形轉移到光阻膠層上，否則的話，需要更換成本更高的曝光機臺來實現光罩光柵圖形的精確轉移。一般形成在光阻膠層上的space最小為80納米左右，形成在光阻膠層上的pitch 最小為150納米左右。步驟12、如圖Ib所示，以顯影后的光阻膠層105為掩膜，依次刻蝕第一阻擋層 104、第二阻擋層103和光柵層102，刻蝕在刻蝕終止層101停止。步驟13、如圖Ic所示，去除光阻膠層105、第一阻擋層104和第二阻擋層103最終形成與光罩光柵圖形相對應的具有一定間距、線寬和空間寬度的光柵。例如，如果光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米，則形成的光柵間距、線寬、空間寬度也相應分別為150納米、70納米和80納米。從上述過程可知，現有技術所形成的光柵一般最小間距為150nm。但是，隨著半導體制造技術的發展，要求光柵的精度越來越高，光柵的間距也是越來越小。因此圍繞如何縮小光柵間距的技術也逐漸展開。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術解決的技術問題是縮小光柵間距。為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案具體是這樣實現的本專利技術公開了一種，該方法包括在半導體襯底上依次形成刻蝕終止層、光柵層、第二阻擋層、第一阻擋層和第一光阻膠層；將光罩上的光柵圖形轉移到第一光阻膠層上，在第一光阻膠層的表面形成圖案化的第一光阻膠層；所述光罩上的光柵圖形具有預定的間距、線寬和空間寬度；以圖案化的第一光阻膠層為掩膜，刻蝕第一阻擋層，縮小第一阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第一阻擋層為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第一光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層后，在光柵層的表面依次形成第四阻擋層、第三阻擋層和第二光阻膠層；將所述光罩在水平方向上偏移光罩光柵圖形間距的一半的距離，將光罩上的光柵圖形轉移到第二光阻膠層上，在第二光阻膠層的表面形成圖案化的第二光阻膠層；以圖案化的第二光阻膠層為掩膜，刻蝕第三阻擋層，縮小第三阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第三阻擋層為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第二光阻膠層、第三阻擋層和第四阻擋層，形成光柵。所述第一阻擋層為氧化層，刻蝕第一阻擋層的氣體包括四氟化碳CF4和三氟甲烷 CHF30所述第三阻擋層為氧化層，刻蝕第三阻擋層的氣體包括CF4和CHF3。所述第二阻擋層和第四阻擋層為底部抗反射層。由上述的技術方案可見，本專利技術采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術的基礎上，進行兩次曝光和刻蝕，通過在刻蝕時縮小阻擋層開口的尺寸，定義光柵 space，從而形成間距較小的光柵。附圖說明圖Ia至圖Ic為現有技術采用三層薄膜圖形逐層傳遞技術制作光柵的具體結構示意圖。圖2為本專利技術制作光柵的方法流程示意圖。圖3a至圖池為本專利技術制作光柵的具體結構示意圖。圖如至圖4h為本專利技術實施例制作光柵的具體結構示意圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本專利技術進一步詳細說明。本專利技術的核心思想是采用雙溝槽刻蝕方法，在三層薄膜圖形逐層傳遞技術的基礎上，進行兩次曝光和刻蝕，從而形成間距較小的光柵。本專利技術制作光柵的方法流程示意圖如圖2所示，其包括以下步驟，下面結合圖3a 至圖池進行說明。步驟21、如圖3a所示，在半導體襯底300上沉積刻蝕終止層301，可以為氧化層、氮化層等；接著在刻蝕終止層301的表面沉積光柵層302，可以為氧化硅層、多晶硅層、或者金屬層等；然后在光柵層302的表面依次形成第二阻擋層303和第一阻擋層304，其中，第二阻擋層303為涂布的底部抗反射層，第一阻擋層304為沉積的氧化層；最后在第一阻擋層304的表面涂布第一光阻膠層305，利用光顯影技術，對第一光阻膠層305進行曝光顯影，將光罩上的光柵圖形轉移到第一光阻膠層305上，所述光罩光柵圖形具有一定的間距、線寬和空間寬度，其中，間距=線寬+空間寬度。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米。步驟22、如圖北所示，以顯影后的第一光阻膠層305為掩膜，刻蝕第一阻擋層 304，確定光柵的空間寬度。該步驟中采用氣體四氟化碳(CF4)和三氟甲烷(CHF3)相結合刻蝕第一阻擋層，CHF3產生的polymer，在刻蝕過程中逐漸覆蓋刻蝕位置的側壁，從而使側壁傾斜，縮小第一阻擋層上開口的寬度，CHF3的比例越大，產生的polymer越多，所形成的第一阻擋層的開口也就越小。由于第一阻擋層上的開口寬度決定了光柵的空間寬度，所以根據光柵空間寬度的尺寸，調整CF4和CHF3的比例，對第一阻擋層進行刻蝕。例如，光罩光柵圖形的間距為150納米，線寬為70納米，空間寬度為80納米，而光柵的空間寬度為35納米，則該步驟中刻蝕第一阻擋層所形成的開口寬度為35納米。顯然，刻蝕氣體并不限于CF4 和CHF3,只要能夠在刻蝕第一阻擋層的過程中產生polymer，縮小第一阻擋層開口的寬度即可。步驟23、如圖3c所示，以刻蝕后的第一阻擋層304為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層 303和光柵層302，刻蝕在刻蝕終止層301停止。刻蝕第二阻擋層和光柵層時，各層的開口寬度與第一阻擋層的開口寬度相同，也就是說刻蝕過程中不會產生很重的Polymer，改變開口的寬度。步驟對、如圖3d所示，去除第一光阻膠層305、第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種光柵的制作方法，該方法包括：在半導體襯底上依次形成刻蝕終止層、光柵層、第二阻擋層、第一阻擋層和第一光阻膠層；將光罩上的光柵圖形轉移到第一光阻膠層上，在第一光阻膠層的表面形成圖案化的第一光阻膠層；所述光罩上的光柵圖形具有預定的間距、線寬和空間寬度；以圖案化的第一光阻膠層為掩膜，刻蝕第一阻擋層，縮小第一阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第一阻擋層為掩膜，依次刻蝕第二阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第一光阻膠層、第一阻擋層和第二阻擋層后，在光柵層的表面依次形成第四阻擋層、第三阻擋層和第二光阻膠層；將所述光罩在水平方向上偏移光罩光柵圖形間距的一半的距離，將光罩上的光柵圖形轉移到第二光阻膠層上，在第二光阻膠層的表面形成圖案化的第二光阻膠層；以圖案化的第二光阻膠層為掩膜，刻蝕第三阻擋層，縮小第三阻擋層的開口寬度與光柵的空間寬度相同；以刻蝕后的第三阻擋層為掩膜，依次刻蝕第四阻擋層和光柵層，刻蝕在刻蝕終止層停止；去除第二光阻膠層、第三阻擋層和第四阻擋層，形成光柵。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡敏達，洪中山，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：31