多重图形化结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，特别涉及一种多重图形化结构及其制备方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域，随着集成电路特征尺寸持续缩小，单次光刻曝光已无法直接形成所需的密集图形。为此，多重图形化技术成为实现更小节距图形的关键工艺手段。

2、目前，主流的双重图形化工艺主要包括lele和sadp两种技术路线。其中，lele工艺需要执行两次完整的光刻流程，涉及两次涂胶、曝光、显影和刻蚀操作。由于两次光刻步骤之间存在对准要求，上下两层图形之间的套刻精度直接决定最终图形的尺寸均匀性和位置精度。随着特征尺寸减小，对套刻精度的容差愈发苛刻，对光刻机的对准性能和稳定性提出极高要求，显著增加了设备成本和工艺控制难度。

3、sadp工艺主要应用于前段制程中鳍式场效应晶体管的鳍片形成。同时，sadp工艺通常采用氮化硅作为间隔物硬掩膜材料，受限于氮化硅材料自身的抗刻蚀性能和成膜质量，所形成的硬掩膜线边粗糙度较难控制，进而影响最终图形的形成质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何以较低的工艺难度形成线边粗糙度可控、节距缩小的多重图形。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种多重图形化结构的制备方法，包括：

4、在衬底上形成外延层；

5、在所述外延层内刻蚀形成sigma槽；所述sigma槽具有相对设置的第一倾斜侧壁和第二倾斜侧壁；

6、在所述sigma槽的表面共形沉积金属硬掩膜层，对所述金属硬掩膜层进行各向异性回刻，在所述第一倾斜侧壁和所述第二倾斜侧壁上分别保留所述金属硬掩膜层；

7、以所述第一倾斜侧壁和所述第二倾斜侧壁的金属硬掩膜层作为图形转移掩膜，对所述衬底进行向下刻蚀，形成多重图形化结构。

8、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

9、一种多重图形化结构，由上述的一种多重图形化结构的制备方法制备而成。

10、如上所述，本发明提供一种多重图形化结构及其制备方法，通过在sigma槽的倾斜侧壁上形成金属硬掩膜层，并以两个倾斜侧壁上的金属硬掩膜层作为图形转移掩膜进行刻蚀，意想不到的效果是：利用一次光刻定义的单个开口即可在两侧倾斜侧壁上获得一对相互分离的金属硬掩膜图形，能够将单个光刻开口图形转换为节距更小的多重图形，避免了传统lele工艺中两次光刻之间的套刻精度控制难题；同时，金属硬掩膜与衬底之间具有超高蚀刻选择比，在向下刻蚀过程中金属硬掩膜几乎无损耗，使得转移至衬底中的图形能够保持良好的轮廓保形性和较低的线边粗糙度。

1.一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述外延层包括具有(111)晶向的硅外延层。

3.根据权利要求2所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述在所述外延层刻蚀形成sigma槽的步骤，具体为：

4.根据权利要求3所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述沿所述(111)晶向对露出的所述外延层进行各向异性湿法蚀刻之前包括：

5.根据权利要求1所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，在对所述金属硬掩膜层进行各向异性回刻之后、且在以保留的所述金属硬掩膜层为掩膜对所述衬底进行向下刻蚀之前，还包括：

6.根据权利要求5所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述填充材料为多晶硅。

7.根据权利要求1所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述衬底自下而上依次包括氮化钛层、第一氧化硅层、第一非晶碳层和碳化硅层。

8.根据权利要求7所述的一种多重图形化结构的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成外延层包括：

9.一种多重图形化结构，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的一种多重图形化结构的制备方法制备而成。