一种双重图形刻蚀方法和DRAM的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种双重图形刻蚀方法和DRAM的制造方法，属于半导体技术领域，解决了现有技术中在工艺腔室中实施所有刻蚀工艺而导致制造成本提高的问题。该方法包括：在工艺腔室中提供包括半导体衬底；在半导体衬底上方顺序形成第一硬掩模层、第二硬掩模层、底部掩模层和顶部掩模层；通过光刻工艺对顶部掩模层进行图案化；在图案化的顶部掩模层上方沉积侧墙材料层；对侧墙材料层和顶部氮氧化硅掩模层进行刻蚀以暴露旋涂碳掩模层的顶面；以及将半导体衬底从工艺腔室转移至光刻胶剥离室中，通过去胶工艺去除旋涂碳掩模层。在工艺腔室中实施侧墙氧化物和SiON刻蚀工艺而在光刻胶剥离室中实施旋涂碳刻蚀工艺，以缩减工艺腔室的使用时间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种双重图形刻蚀方法和DRAM的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种双重图形刻蚀方法和DRAM的制造方法。

技术介绍

[0002]存储器是数字系统中用以存储大量信息的设备或部件，是计算机和数字设备中的重要组成部分。存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类。RAM包括DRAM、PRAM、MRAM等，电容器是制造这些RAM的关键部件之一。DRAM器件中的每个存储单元由1T1C(即1个晶体管和1个电容器)组成。
[0003]一般刻蚀工具的组成可能只有工艺腔室，但工艺腔室也可能与光刻胶PR(Photo Resist)剥离室一起组成。在工艺腔室内实施电容孔结构刻蚀菜单(Recipe)包含以下最少三个刻蚀步骤：原子层沉积(ALD)侧墙氧化物刻蚀、氮氧化硅(SiON)刻蚀和旋涂碳(SOC)刻蚀。由于全部使用高价的工艺腔室，导致制造成本高、工艺时间长等问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种双重图形刻蚀方法和DRAM的制造方法，用以解决在工艺腔室中实施所有刻蚀工艺而导致制造成本提高的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种双重图形刻蚀方法，包括：在工艺腔室中提供包括半导体衬底；在所述半导体衬底上方顺序形成第一硬掩模层、第二硬掩模层、底部掩模层和顶部掩模层，其中，所述顶部掩模层包括旋涂碳掩模层和所述旋涂碳掩模层上方的顶部氮氧化硅掩模层；通过光刻工艺对所述顶部掩模层进行图案化；在图案化的所述顶部掩模层上方沉积侧墙材料层；对所述侧墙材料层和所述顶部氮氧化硅掩模层进行刻蚀以暴露所述旋涂碳掩模层的顶面；以及将所述半导体衬底从所述工艺腔室转移至光刻胶剥离室中，通过刻蚀工艺去除所述旋涂碳掩模层。
[0006]上述技术方案的有益效果如下：在工艺腔室中实施侧墙氧化物刻蚀工艺和氮氧化硅(SiON)刻蚀工艺而在光刻胶剥离室中实施旋涂碳刻蚀工艺，可以缩减使用工艺腔室的使用时间而降低制造成本。
[0007]基于上述方法的进一步改进，通过光刻工艺对所述顶部掩模层进行图案化包括：通过所述光刻工艺将所述光刻胶掩模层图案化为多个第一开口和多个第一凸起，其中，所述第一开口和所述第一凸起相间设置。
[0008]基于上述方法的进一步改进，在图案化的所述顶部掩模层上方沉积侧墙材料层包括：通过原子层沉积工艺在所述多个第一开口和所述多个第一凸起上方沉积侧墙材料层，以形成多个第二开口。
[0009]基于上述方法的进一步改进，所述侧墙材料层的顶面包括：位于所述第一凸起的侧墙材料层的顶面处的第一顶面和位于所述第一开口中的侧墙材料层的第二顶面，其中，所述第一顶面低于所述第二顶面。
[0010]基于上述方法的进一步改进，对所述侧墙材料层和所述顶部氮氧化硅掩模层进行刻蚀以暴露所述旋涂碳掩模层的顶面包括：通过第一刻蚀工艺对所述第一开口的底面和所述第一凸起的顶面上的所述侧墙材料层进行原位刻蚀，以暴露所述顶部氮氧化硅掩模层的顶面和所述第二开口的底面；以及通过第二刻蚀工艺对所述暴露的所述顶部氮氧化硅掩模层进行原位刻蚀，以去除所述顶部氮氧化硅掩模层。
[0011]基于上述方法的进一步改进，在所述第一刻蚀工艺和所述第二刻蚀工艺中采用的刻蚀剂包括：CF4和CHF3。
[0012]基于上述方法的进一步改进，在所述第一刻蚀工艺中，CF4的气体流量大于CHF3的气体流量；以及在所述第二刻蚀工艺中，CF4的气体流量小于CHF3的气体流量。
[0013]基于上述方法的进一步改进，通过刻蚀工艺去除所述旋涂碳掩模层：在所述光刻胶剥离室中，利用刻蚀剂对暴露的所述旋涂碳掩模层进行非原位刻蚀以形成第一沟槽，从而暴露所述底部掩模层的第三顶面，其中，所述刻蚀剂包括N2、He、H2、H2N2、Ar和CF4中的任一项和O2等离子体。
[0014]基于上述方法的进一步改进，在刻蚀所述顶部氮氧化硅掩模层和所述旋涂碳掩模层的过程中，对所述开口中的所述底部掩模层进行部分刻蚀以形成第二沟槽，使所述底部掩模层进行部分凹进，以暴露部分凹进的所述底部掩模层的第四顶面，其中，所述第四顶面低于所述第三顶面，以及侧墙材料层凸起设置于所述第一沟槽和所述第二沟槽之间。
[0015]基于上述方法的进一步改进，双重图形刻蚀方法进一步包括：以所述侧墙材料层凸起为掩模，对所述第一沟槽和所述第二沟槽中的所述底部掩模层、所述第二硬掩模层和所述第一硬掩模层进行刻蚀以形成所述电容器孔，其中，所述第二硬掩模层的材料包括非晶碳，以及所述第一硬掩模层的材料包括氧化物。
[0016]另一方面，本专利技术实施例提供了一种DRAM的制造方法，包括：利用以上所述的双重图形刻蚀方法形成电容器孔；在所述电容器孔内部形成下电极；将所述下电极外的侧墙材料层、底部掩模层、第二硬掩模层和第一硬掩模层去除；以及在所述电容器孔内部和外部顺序形成电容介质层和上电极。
[0017]基于上述方法的进一步改进，所述下电极和所述上电极的材料包括TaN或TiN。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0019]1、在本领域中侧墙氧化物、氮氧化硅(SiON)和旋涂碳的刻蚀工艺均在同一工艺腔室中完成，然而本实施例在工艺腔室中实施侧墙氧化物和氮氧化硅(SiON)刻蚀工艺而在PR剥离室中实施旋涂碳刻蚀工艺，可以缩减工艺腔室的使用时间而降低制造成本。
[0020]2、工艺腔室的价格昂贵，但是与高价的工艺腔室相比较，PR剥离室价格低廉，因此当对大量半导体衬底同时进行批处理时，可以在工艺腔室中实施侧墙氧化物和氮氧化硅(SiON)刻蚀工艺而在PR剥离室中实施旋涂碳刻蚀工艺，减少单个半导体衬底的工艺腔室使用时间，进而能够提高工艺腔室的利用率。
[0021]3、通过改变CF4和CHF3的比率来刻蚀侧墙氧化物材料和氮氧化硅(SiON)材料，从而提高刻蚀选择比。
[0022]4、通过控制芯轴和在芯轴侧壁上的侧墙氧化物材料的淀积厚度，来调节沟槽宽度。
[0023]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本
专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为根据本专利技术实施例的将半导体衬底加载至工艺腔室中的示意图。
[0026]图2为根据本专利技术实施例的双重图形刻蚀方法的中间阶段的示意图。
[0027]图3为根据本专利技术实施例的双重图形刻蚀方法的中间阶段的示意图。
[0028]图4为根据本专利技术实施例的双重图形刻蚀方法的中间阶段的示意图。
[0029]图5为根据本专利技术实施例的双重图形刻蚀方法的中间阶段的示意图。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双重图形刻蚀方法，其特征在于，包括：在工艺腔室中提供包括半导体衬底；在所述半导体衬底上方顺序形成第一硬掩模层、第二硬掩模层、底部掩模层和顶部掩模层，其中，所述顶部掩模层包括旋涂碳掩模层，以及旋涂碳掩模层上方的顶部氮氧化硅掩模层；通过光刻工艺对所述顶部掩模层进行图案化；在图案化的所述顶部掩模层上沉积侧墙材料层；对所述侧墙材料层和所述顶部氮氧化硅掩模层进行刻蚀以暴露所述旋涂碳掩模层的顶面；以及将所述半导体衬底从所述工艺腔室转移至光刻胶剥离室中，通过刻蚀工艺去除所述旋涂碳掩模层。2.根据权利要求1所述的双重图形刻蚀方法，其特征在于，通过光刻工艺对所述顶部掩模层进行图案化包括：通过所述光刻工艺将所述顶部掩模层图案化为多个第一开口和多个第一凸起，其中，所述第一开口和所述第一凸起相间设置。3.根据权利要求2所述的双重图形刻蚀方法，其特征在于，在图案化的所述顶部掩模层上方沉积侧墙材料层包括：通过原子层沉积工艺在所述多个第一开口和所述多个第一凸起上方沉积侧墙材料层，以形成多个第二开口。4.根据权利要求3所述的双重图形刻蚀方法，其特征在于，所述侧墙材料层的顶面包括：位于所述第一凸起的侧墙材料层的顶面处的第一顶面和位于所述第一开口中的侧墙材料层的第二顶面，其中，所述第一顶面高于所述第二顶面。5.根据权利要求2所述的双重图形刻蚀方法，其特征在于，对所述侧墙材料层和所述顶部氮氧化硅掩模层进行刻蚀以暴露所述旋涂碳掩模层的顶面包括：通过第一刻蚀工艺对所述第一开口的底面和所述第一凸起的顶面上的所述侧墙材料层进行原位刻蚀，以暴露所述顶部氮氧化硅掩模层的顶面和所述第二开口的底面；以及通过第二刻蚀工艺对所述暴露的所述顶部氮氧化硅掩模层进行原位刻蚀，以去除所述顶部氮氧化硅掩模层。6.根据权利要求5所述的双重图形刻蚀方法，其特征在于，在所述第一刻蚀工艺和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东勋，周娜，王佳，李琳，李俊杰，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：