[0001] 本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种图形化方法。

[0002] 随着芯片尺寸的持续微缩，及图形周期的减小，对图形化技术的要求越来越高。

[0003] 以现有的图形化技术为例，在通过干法蚀刻形成侧墙时，要求蚀刻后所形成的侧墙的形貌(侧壁)要垂直，并要求位于侧墙底部的隔离层的损失要尽可能小，以避免侧墙两侧的隔离层有高度差，因为该高度差在进一步蚀刻将图形向下一层传递时会导致图形的结构变形(不均匀、不对称)。但基于现有的非等向性蚀刻的工艺，上述两点要求是相互矛盾的，即，干法蚀刻后侧墙与衬底的垂直度越高，则干法蚀刻相对于侧墙底部的隔离层的蚀刻就越强，在侧墙两侧的隔离层的蚀刻差异就越大，造成侧墙两侧的隔离层更大的高度差，并由此为图形化技术的工艺调试带来了极大的困难。

[0028] 为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

[0029] 如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。

[0030] 图1是本申请实施例提供的图形化方法的流程图。

[0031] 如图1所示，本实施例提供的图形化方法，包括以下步骤：

[0032] S01：提供一衬底，所述衬底由下至上依次形成有第二隔离层、第二芯轴层、第一隔离层以及第一芯轴层；

[0033] S02：形成图形化的掩模层，以所述图形化的掩模层为掩膜，刻蚀所述第一芯轴层形成第一芯轴图形；

[0034] S03：形成覆盖所述第一芯轴图形以及所述第一隔离层的第一侧墙材料层，刻蚀去除所述第一芯轴图形的顶壁及所述第一隔离层上的第一侧墙材料层，保留所述第一芯轴图形侧壁的第一侧墙材料层以形成第一侧墙，所述第一侧墙两侧的第一隔离层具有高度差；

[0035] S04：形成填充所述第一侧墙的间隙的第三隔离层，并去除所述第一侧墙以形成第三芯轴隔离图形；

[0036] S05：以所述第三芯轴隔离图形为掩模，蚀刻所述第二芯轴层形成第二芯轴图形；

[0037] S06：形成覆盖所述第二芯轴图形以及所述第二隔离层的第二侧墙材料层，并刻蚀去除所述第二芯轴图形的顶壁及所述第二隔离层上的第二侧墙材料层，保留所述第二芯轴图形侧壁的第二侧墙材料层以形成第二侧墙，所述第二侧墙两侧的第二隔离层具有高度差；以及，

[0038] S07：形成填充所述第二侧墙之间间隙的第四隔离层，并去除所述第二侧墙以形成的第四芯轴隔离图形，以所述第四芯轴隔离图形作为掩模图形对所述衬底执行图形化。

[0039] 图2～图18是本申请实施例提供的图形化方法的相应步骤对应的结构示意图。接下来，将结合图2～图18对所述图形化方法进行详细说明。

[0040] 首先，请参照图2，执行步骤S01，提供一衬底10，在衬底10上依次形成第二隔离层42、第二芯轴层41、第一隔离层32、第一芯轴层31及掩模层20。

[0041] 衬底10可以是本领域技术人员所熟知的任意合适的基底材料，例如可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S‑SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。本实施例中以衬底10为硅为例加以说明。衬底10上还可以具有待图形化的膜层(图中未示出)，以形成相应器件的图形化的结构。在一些实施例中，衬底10上的待图形化的膜层可以为单晶硅层，以形成鳍式场效应晶体管器件的鳍部。在另一些实施例中，衬底10上的待图形化的膜层可以为多晶硅层，以形成半导体器件的芯轴。在其他一些实施例中，衬底10上的待图形化的膜层也可以为金属层，以形成后段的金属互连结构。

[0042] 第二芯轴层41和第一芯轴层31的材质可以但不限于为不定形硅。据实际需求，第二芯轴层41和第一芯轴层31的厚度可以不同，例如第二芯轴层41的厚度可以为500埃～900埃，第一芯轴层31的厚度可以为700埃～1100埃。

[0043] 第二隔离层42及第一隔离层32的材质可以但不限于为氧化硅，以实现第二芯轴层41和第一芯轴层31的隔离，并作为蚀刻第二芯轴层41和第一芯轴层31过程中的蚀刻停止层。进一步的，第二隔离层42及第一隔离层32还可作为掩模以实现图形化过程的图形传递。

[0044] 掩模层20可以为任意适于作为光刻掩模层的材料层。具体的，在本实施例中，掩模层20包括依次形成(由下至上)的含碳的有机旋涂层23(SOC)、抗反射层22(SiARC)以及光刻胶层21。其中，含碳的有机旋涂层23的厚度例如为1600埃～2400埃，抗反射层22的厚度例如为300埃～500埃，光刻胶层21的厚度例如为600埃～1000埃。

[0045] 接着，执行步骤S02，对掩模层20进行图形化，形成图形化的掩模层，图形化的掩模层具有第一节距L1。具体的，请参照图3，可以先形成光刻胶图形211，再以光刻胶图形211，依次图形化抗反射层22以及含碳的有机旋涂层23，从而暴露第一芯轴层31，以得到图形化的掩模层。

[0046] 请参照图4，以图形化的掩模层为掩模，蚀刻第一芯轴层31，暴露第一隔离层32，得到第一芯轴图形311。具体的，可以利用ICP(电感耦合等离子体)工艺蚀刻第一芯轴层31，以形成第一芯轴图形311，第一芯轴图形311具有第一节距L1。

[0047] 接着，请参照图5，执行步骤S03，形成第一侧墙材料层33，第一侧墙材料层33覆盖第一芯轴图形311的外壁及第一隔离层32的表面，并且，相邻的第一芯轴图形311之间的第一侧墙材料层33具有凹陷33’。第一侧墙材料层33的材质可以任意适于作为硬质侧墙的材料，在本实施例中，第一侧墙材料层33的材质为氮化硅，优选采用ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)工艺形成，有利于得到均匀性较佳的膜层。应理解，由于沉积工艺的局限性，第一侧墙材料层33在第一芯轴层31的顶壁及侧壁相交的顶部圆角331a较薄，从而导致该顶部圆角331a的形状为圆弧形。

[0048] 请参照图6，蚀刻第一侧墙材料层33，去除第一芯轴图形311的顶壁上的第一侧墙材料层33以及凹陷33’下方的第一侧墙材料层33，再去除第一芯轴图形311，得到第一侧墙331，第一侧墙331两侧的第一隔离层32具有高度差。第一侧墙331具有第二节距L2，第二节距L2约为第一节距L1的0.5倍。

[0049] 具体的，利用垂直于衬底10方向的干法蚀刻去除第一芯轴图形311顶壁上的第一侧墙材料层33以及凹陷33’下方的第一侧墙材料层33过程中，位于第一芯轴图形311的侧壁的第一侧墙材料层33得以保留，形成第一侧墙331，第一侧墙331具有顶部圆角331a。

[0050] 可知，在利用各向异性的干法蚀刻垂直蚀刻第一侧墙材料层33以去除部分第一侧墙材料层33及第一芯轴层31形成侧壁垂直的第一侧墙331的过程中，由于第一侧墙331两侧的第一隔离层32上的膜层及厚度不同，导致作为蚀刻停止层的第一隔离层32在第一侧墙331两侧的损耗程度(被蚀刻程度)不同，从而在第一隔离层32的表面形成若干第一凹槽
32a，即不同区域的第一隔离层32的厚度不同。

[0051] 请参照图7，执行步骤S04，形成第三隔离层34，第三隔离层34覆盖第一隔离层32，并填充第一侧墙331之间的间隙，且延伸覆盖至第一侧墙331的上方。具体的，第三隔离层34的材质可与第一隔离层32的材质相同，例如为氧化硅，可通过FCVD工艺形成该氧化硅，有利于获得较佳的填充效果。而且，如图7所示，第三隔离层34填充第一侧墙331之间的间隙的同时，自然地，会相应填充前述蚀刻所产生于第一隔离层32上的第一凹槽32a，从而补偿第一侧墙两侧的第一隔离层32上的高度差。

[0052] 接着，请参照图8，对第三隔离层34及第一侧墙331进行平坦化处理，此处利用化学机械研磨(CMP)工艺进行平坦化，以暴露第一侧墙331，并继续研磨至去除第一侧墙331的顶部圆角331a，使得所剩余的第三隔离层34及第一侧墙331具有平坦的顶面，以利于提高后续图形传递过程中的尺寸精度(线宽、间距)。在实际操作中，可通过化学机械研磨去除100埃～300埃厚度的第一侧墙331，以消除第一侧墙331的顶部圆角331a，使得第一侧墙331的顶面平坦。

[0053] 接着，请参照图9，去除第一侧墙331，以剩余的第三隔离层34形成第三芯轴隔离图形341。第三芯轴隔离图形341具有第二节距L2，第二节距L2约为第一节距L1的0.5倍。可利用湿法蚀刻工艺去除第一侧墙331。在本实施例中，第一侧墙331的材质为氮化硅，第三隔离层341的材质为氧化硅，较佳地，采用对氮化硅和氧化硅具有较高的选择蚀刻比(例如可大于100:1)的刻蚀液，形成侧壁垂直且结构均匀(形貌较佳)的第三芯轴隔离图形341。而且，第三芯轴隔离图形341两侧的第一隔离层32表面齐平或基本齐平，不存在明显的高度差，第三芯轴隔离图形341的顶部拐角为直角状，不存在弧形圆角。

[0054] 请参照图10，执行步骤S05，以第三芯轴隔离图形341为掩模依次蚀刻第一隔离层32及第二芯轴层41，以暴露第二隔离层42。在蚀刻过程中，由于作为掩模的第三芯轴隔离图形341的结构均匀且具有直角形的顶部拐角，以及第三芯轴隔离图形341两侧的第一隔离层
32具有均匀厚度，因而使得蚀刻所形成的结构形貌较好，整体较为均匀对称，并且具有较佳的尺寸精度。应理解，在上述蚀刻过程中，作为掩模的第三芯轴隔离图形341因蚀刻损耗而高度变小。

[0055] 接着，请参照图11，形成牺牲层43，牺牲层43填充第三芯轴隔离图形341之间的间隙，并延伸覆盖至第三芯轴隔离图形341的上方，且牺牲层43具有平坦的表面。优选的，牺牲层43可以为含碳的有机旋涂层(SOC)，可利用旋涂工艺形成，有利于提高其表面的平坦度。

[0056] 接着，请参照图12，回蚀刻部分牺牲层43，以暴露第一隔离层32及第三芯轴隔离图形341的侧壁。

[0057] 接着，请参照图13，去除第一隔离层32及第三芯轴隔离图形341，再去除剩余的牺牲层43，暴露第二隔离层42，得到第二芯轴图形411。该第二芯轴图形411具有第二节距L2。本实施例中，以含碳的有机旋涂层为牺牲层，可优选利用灰化工艺去除剩余的牺牲层43。

[0058] 请参照图14及图15，执行步骤S06，以第二芯轴图形411形成暴露第二隔离层42的第二侧墙441，第二侧墙441具有第三节距L3，第三节距L3约为第一节距L1的0.25倍。

[0059] 具体的，可形成覆盖第二芯轴图形411以及第二隔离层42的第二侧墙材料层44，并刻蚀去除第二芯轴图形411及其上方的第二侧墙材料层44，保留第二芯轴图形411侧壁的第二侧墙材料层44，以形成第二侧墙441。与形成第一侧墙类似，所形成的第二侧墙441具有顶部圆角，且第二侧墙441两侧的第二隔离层42具有高度差，即具有第二凹槽45。

[0060] 请参照图16，执行步骤S07，形成第四隔离层46，第四隔离层46覆盖第二隔离层42，填充第二侧墙441之间的间隙，并延伸覆盖至第二侧墙441的顶面之上。

[0061] 其中，第四隔离层46的材质可与第三隔离层34的材质相同，例如为氧化硅，可利用FCVD工艺形成氧化硅，以获得较佳的填充效果。而且，第四隔离层46还填充前述所形成于第二隔离层42表面的第二凹槽45，消除第二隔离层42的高度差，即填充具有第二凹槽45。

[0062] 接着，请参照图17，对第四隔离层46及第二侧墙441执行平坦化处理，例如是执行化学机械研磨工艺，以暴露第二侧墙441，并继续研磨消除第二侧墙441的顶部圆角。

[0063] 接着，请参照图18，去除第二侧墙441，以剩余的第四隔离层46作为第四芯轴隔离图形461，并以第四芯轴隔离图形461为掩模图形对衬底10执行图形化。第四芯轴隔离图形461具有第三节距L3，第三节距L3约为第一节距L1的0.25倍。

[0064] 具体的，可采用与去除第一侧墙331类似的方法去除第二侧墙441，例如湿法蚀刻。形成的第四芯轴隔离图形461具有平坦的顶面(顶部拐角为直角形)，第四芯轴隔离图形461两侧的第二隔离层42齐平或基本齐平，基本上不存在高度差，并以第四芯轴隔离图形461形成形貌较佳(结构均匀且对称)的掩模图形。

[0065] 利用上述方法形成掩模图形具有较均匀对称的结构，并且其顶部圆角的形状为直角形，可将图形精确地传递给衬底10中的待图形的膜层。

[0066] 综上所述，本发明利用第三隔离层补偿第一侧墙两侧的第一隔离层的高度差，并形成第三芯轴隔离图形以进一步消除第三芯轴隔离图形两侧的第一隔离层的高度差，避免了利用第三芯轴隔离图形作为掩模向下蚀刻时引起第二芯轴图形的不均匀及不对称；而且，利用第四隔离层补偿第二侧墙两侧的第二隔离层的高度差，并形成第四芯轴隔离图形以进一步消除第四芯轴隔离图形两侧的第二隔离层的高度差，避免了利用第四芯轴隔离图形作为掩模图形向下蚀刻衬底时引起的结构不均匀及不对称，以便于形成形貌较佳的掩模图形，降低图形化时的工艺调试难度。

[0067] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。