CN103376487B - 光栅的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光栅的制作方法：在半导体衬底上依次形成刻蚀终止层、无定形碳硬掩膜层和光阻胶层；将光罩上的光栅图形转移到光阻胶层上，形成图案化的光阻胶层；以图案化的光阻胶层为掩膜，刻蚀无定形碳硬掩膜层至显露出刻蚀终止层；无定形碳硬掩膜层经过刻蚀后具有与光罩上的光栅图形相应的间距；去除光阻胶层后，沉积氧化硅层并回刻所述氧化硅层，使氧化硅层填充在经过刻蚀的无定形碳硬掩膜层两侧的空间位置，其高度与无定形碳硬掩膜层相同；灰化去除所述无定形碳硬掩膜层；沉积金属并对其进行化学机械研磨，形成填充在氧化硅层两侧的金属线，其高度与无定形碳硬掩膜层相同。采用本发明能够得到垂直形状的小尺寸光栅金属线。

Description

光栅的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光栅的制作方法。
背景技术
目前，用于半导体领域的光栅制作方法主要采用光显影技术，将光罩上的光栅图形转移到氧化硅层上，现有技术中制作光栅的方法，包括以下步骤，下面结合图1a至图1c进行具体说明。
步骤11、如图1a所示，在半导体衬底100上依次沉积刻蚀终止层101、氧化硅层102和光阻胶层103；将光罩上的光栅图形转移到光阻胶层103上，形成图案化的光阻胶层；所述光罩上的光栅图形具有预定的间距；
步骤12、如图1b所示，以图案化的光阻胶层103为掩膜，刻蚀氧化硅层102至显露出刻蚀终止层101；氧化硅层102经过刻蚀后具有与光罩上的光栅图形相应的间距；
步骤13、如图1c所示，去除光阻胶层103后，沉积金属并对其进行化学机械研磨，形成填充在氧化硅层102两侧的金属线104，其高度与氧化硅层102相同。
所述光罩光栅图形具有一定的间距，其中，间距＝线宽+空间宽度。在图1c中，线宽为金属线104的宽度，空间宽度为经过刻蚀的氧化硅层102的宽度。
需要注意的是，光栅的金属线要求有上下垂直的形状，这就要求刻蚀氧化硅层时就必须形成垂直形状的沟槽以填充金属线。随着半导体制造技术的发展，要求光栅的精度越来越高，光栅的间距也是越来越小，在如此情况下，刻蚀氧化硅层很难得到垂直形状的沟槽，得到的沟槽内部一般上宽下窄，因此也很难得到符合要求的金属线。在高精度光栅的要求下，如何得到垂直形状的金属线，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是：如何得到垂直形状的小尺寸光栅金属线。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明公开了一种光栅的制作方法，该方法包括：
在半导体衬底上依次形成刻蚀终止层、无定形碳硬掩膜层和光阻胶层；
将光罩上的光栅图形转移到光阻胶层上，形成图案化的光阻胶层；所述光罩上的光栅图形具有预定的间距；
以图案化的光阻胶层为掩膜，刻蚀无定形碳硬掩膜层至显露出刻蚀终止层；无定形碳硬掩膜层经过刻蚀后具有与光罩上的光栅图形相应的间距；
去除光阻胶层后，沉积氧化硅层并回刻所述氧化硅层，使氧化硅层填充在经过刻蚀的无定形碳硬掩膜层两侧的空间位置，其高度与无定形碳硬掩膜层相同；
灰化去除所述无定形碳硬掩膜层；
沉积金属并对其进行化学机械研磨，形成填充在氧化硅层两侧的金属线，其高度与无定形碳硬掩膜层相同。
刻蚀无定形碳硬掩膜层采用氧气、氮气以及溴化氢的混合气体，或者其中任意两种气体的组合。
灰化去除所述无定形碳硬掩膜层在灰化反应腔或者干法刻蚀反应腔内进行，其中氧气的流量为100～1000标准立方厘米每分钟，反应腔内压力为20～200毫托，功率为100～1000瓦，反应时间为10～300秒，灰化温度为50～250摄氏度。
所述无定形碳硬掩膜层采用化学气相沉积方法形成。
所述金属线为铝线。
所述氧化硅层为采用正硅酸乙酯TEOS制备的层。
由上述的技术方案可见，本发明采用无定形碳硬掩膜层作为金属线的牺牲层，形成光栅的方法，克服了现有技术刻蚀氧化硅层与刻蚀终止层刻蚀选择比不高的限制，可以很快地刻蚀无定形碳硬掩膜层，从而得到垂直形状的无定形碳硬掩膜层，进而得到垂直形状的光栅金属线。
附图说明
图1a至图1c为现有技术制作光栅的具体结构示意图。
图2为本发明制作光栅的方法流程示意图。
图3a至图3e为本发明制作光栅的具体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想是：采用无定形碳硬掩膜层，其与下面的刻蚀终止层具有极高的刻蚀选择比，而且刻蚀速率也较快，因此直接将光罩上的光栅图形转移下来刻蚀无定形碳硬掩膜层，可以得到垂直形状的无定形碳硬掩膜层，将经过刻蚀的无定形碳硬掩膜层作为牺牲层，去除之后用金属线替代，即可得到垂直形状的光栅金属线。
本发明制作光栅的方法流程示意图如图2所示，其包括以下步骤，下面结合图3a至图3e进行说明。
步骤21、如图3a所示，在半导体衬底300上依次形成刻蚀终止层301、无定形碳硬掩膜层302和光阻胶层303；将光罩上的光栅图形转移到光阻胶层303上，形成图案化的光阻胶层；所述光罩上的光栅图形具有预定的间距；
其中，无定形碳硬掩膜层302采用化学气相沉积(CVD)方法形成。
步骤22、如图3b所示，以图案化的光阻胶层为掩膜，刻蚀无定形碳硬掩膜层302至显露出刻蚀终止层301；无定形碳硬掩膜层302经过刻蚀后具有与光罩上的光栅图形相应的间距；
本发明的关键在于选择无定形碳硬掩膜层302作为金属线的牺牲层，之所以选择无定形碳硬掩膜层302，是因为其与下面的刻蚀终止层301具有极高的刻蚀选择比，刻蚀终止层301一般为氮化硅层，刻蚀无定形碳硬掩膜层302采用氧气、氮气以及溴化氢的混合气体或者任意两种的组合，刻蚀选择比基本上趋近无穷大，即在刻蚀无定形碳硬掩膜层302的同时几乎不损伤氮化硅层，这样就可以确保刻蚀无定形碳硬掩膜层302速率很快的情况下，得到垂直形状的无定形碳硬掩膜层。相比于现有技术，刻蚀氧化硅层，其刻蚀气体为含氟气体，含氟气体是刻蚀含硅元素物质的主要刻蚀气体，氧化硅层下面的刻蚀终止层也含硅元素，所以很难将氧化硅层和其下面的刻蚀终止层的刻蚀选择比做的很高，这就需要刻蚀氧化硅层时刻蚀速率很慢，才不至于损伤刻蚀终止层，较低的刻蚀速率就会刻蚀得到上宽下窄的氧化硅沟槽形状。
步骤23、如图3c所示，去除光阻胶层303后，沉积氧化硅层304并回刻(etchback)所述氧化硅层，打开无定形碳硬掩膜层上方的氧化硅，便于无定形碳硬掩膜层显露出来灰化去除，也便于后续金属铝的填入，使氧化硅层填充在经过刻蚀的无定形碳硬掩膜层两侧的空间位置，其高度与无定形碳硬掩膜层相同；
其中，氧化硅层可以有多种，可以为用硅烷(SiH4)制备的氧化硅层；优选为采用正硅酸乙酯(TEOS)制备的层。实际上，在该步骤沉积完氧化硅层后，应该是氧化硅层整体高度高于无定形碳硬掩膜层，并且无定形碳硬掩膜层上方有层氧化硅，整体看上去是高低不平的。经过回蚀刻，主要把无定形碳硬掩膜层上方清干净，便于后续的灰化和填铝，而此时，理论上应该是经过回刻的氧化硅层高度与无定形碳硬掩膜层相同，但实际情况往往是整个表面是不平整的，为显露出无定形碳硬掩膜层，可能会过刻蚀氧化硅层，使得经过回刻的氧化硅层高度低于无定形碳硬掩膜层，直到后续金属研磨结束后整个表面才变平。
步骤24、如图3d所示，灰化去除所述无定形碳硬掩膜层302；
本发明采用无定形碳硬掩膜层302作为金属线的牺牲层，正是利用其另一特点：很容易被灰化去除，不需要采用其他刻蚀去除方法。灰化去除所述无定形碳硬掩膜层在灰化反应腔或者干法刻蚀反应腔内进行，其中氧气的流量为100～1000标准立方厘米每分钟，反应腔内压力为20～200毫托，功率为100～1000瓦，反应时间为10～300秒，灰化温度为50～250摄氏度。
步骤25、如图3e所示，沉积金属并对其进行化学机械研磨，形成填充在氧化硅层两侧的金属线305，其高度与无定形碳硬掩膜层相同。
其中，金属线可以为铝线、铜线等，优选为铝线。
所述光罩光栅图形具有一定的间距，其中，间距＝线宽+空间宽度。在图3e中，线宽为金属线305的宽度，空间宽度为经过回刻的氧化硅层304的宽度。
至此，本发明实施例的光栅制作方法已经完成。
综上所述，本发明采用无定形碳硬掩膜层作为金属线的牺牲层，形成光栅的方法，克服了现有技术刻蚀氧化硅层与刻蚀终止层刻蚀选择比不高的限制，可以很快地刻蚀无定形碳硬掩膜层，从而得到垂直形状的无定形碳硬掩膜层，进而得到垂直形状的光栅金属线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种光栅的制作方法，该方法包括：
在半导体衬底上依次形成氮化硅刻蚀终止层、无定形碳硬掩膜层和光阻胶层；
将光罩上的光栅图形转移到光阻胶层上，形成图案化的光阻胶层；所述光罩上的光栅图形具有预定的间距；
以图案化的光阻胶层为掩膜，刻蚀无定形碳硬掩膜层至显露出氮化硅刻蚀终止层；无定形碳硬掩膜层经过刻蚀后具有与光罩上的光栅图形相应的间距；
去除光阻胶层后，沉积氧化硅层并回刻所述氧化硅层，使氧化硅层填充在经过刻蚀的无定形碳硬掩膜层两侧的空间位置，其高度与无定形碳硬掩膜层相同；
灰化去除所述无定形碳硬掩膜层；
沉积金属并对其进行化学机械研磨，形成填充在氧化硅层两侧的金属线，其高度与无定形碳硬掩膜层相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀无定形碳硬掩膜层采用氧气、氮气以及溴化氢的混合气体，或者其中任意两种气体的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，灰化去除所述无定形碳硬掩膜层在灰化反应腔或者干法刻蚀反应腔内进行，其中氧气的流量为100～1000标准立方厘米每分钟，反应腔内压力为20～200毫托，功率为100～1000瓦，反应时间为10～300秒，灰化温度为50～250摄氏度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无定形碳硬掩膜层采用化学气相沉积方法形成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属线为铝线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化硅层为采用正硅酸乙酯TEOS制备的层。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104803342B (zh) * 2014-01-23 2016-08-17 清华大学 碗状金属纳米结构的制备方法
CN105511002B (zh) * 2014-09-23 2018-03-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种光栅及其制造方法、电子装置
CN104979281A (zh) * 2015-05-25 2015-10-14 上海华力微电子有限公司 一种接触孔形成方法
CN107462944B (zh) * 2017-08-01 2019-10-01 京东方科技集团股份有限公司 一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置
CN107968094A (zh) * 2017-11-21 2018-04-27 长江存储科技有限责任公司 一种用于3d nand闪存的台阶结构成形工艺
CN110456435B (zh) * 2019-08-23 2021-10-01 上海集成电路研发中心有限公司 一种全息光栅模板及其制备方法
CN113517182A (zh) * 2021-06-29 2021-10-19 上海华力集成电路制造有限公司 硬掩膜层的图形结构的形成方法
CN116207039B (zh) * 2023-04-28 2023-07-21 合肥晶合集成电路股份有限公司 半导体结构的制作方法以及半导体结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10153310A1 (de) * 2001-10-29 2003-05-22 Infineon Technologies Ag Photolithographisches Strukturierungsverfahren mit einer durch ein plasmaunterstützes Abscheideeverfahren hergestellten Kohlenstoff-Hartmaskenschicht diamantartiger Härte
KR100801308B1 (ko) * 2005-11-12 2008-02-11 주식회사 하이닉스반도체 고선택비 하드마스크를 이용한 트렌치 형성 방법 및 그를이용한 반도체소자의 소자분리 방법
CN101593686B (zh) * 2008-05-30 2011-10-05 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 金属栅极形成方法
KR20100003079A (ko) * 2008-06-30 2010-01-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체 장치 제조방법
CN102221723B (zh) * 2010-04-13 2012-11-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光栅的制作方法

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