半导体结构的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

在半导体器件制造的工艺中，通常利用光刻工艺将掩膜版上的图形转移到衬底上。光刻过程包括：提供衬底；在半导体衬底上形成光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影，形成图案化的光刻胶，使得掩膜版上的图案转移到光刻胶中；以图案化的光刻胶为掩膜对衬底进行刻蚀，使得光刻胶上的图案转印到衬底中；去除光刻胶。

随着半导体器件尺寸的不断缩小，光刻关键尺寸逐渐接近甚至超出了光刻的物理极限，由此给光刻技术提出了更加严峻的挑战。为了在现有的光刻工艺的基础上能够进一步缩小半导体器件的尺寸，现有技术提出了多重图形化工艺，该工艺因其能够形成更小尺寸掩膜而具有应用前景，克服了单次构图不能达到的光刻极限。

然而，现有技术中多重图形化工艺的形成过程仍存在诸多问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，满足图形化传递的设计需求，提升图形化传递的精度。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成若干牺牲层，相邻的所述牺牲层之间至少具有一个第一槽以及一个第二槽，所述第二槽的宽度尺寸大于所述第一槽的宽度尺寸；在所述牺牲层的侧壁和顶部表面、以及所述待刻蚀层的顶部表面形成第一侧墙；在所述第一侧墙表面形成第二侧墙，且所述第二侧墙填充满所述第一槽；对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层；去除所述氧化层，在所述第一槽内形成保留部；回刻蚀所述第一侧墙，直至暴露出所述待刻蚀层的顶部表面为止；去除所述牺牲层，在所述待刻蚀层上形成第一图形化结构；以所述第一图形化结构为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成鳍部。

可选的，对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层的方法包括：对位于是第二槽、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙全部氧化为所述氧化层。

可选的，对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层的方法包括：对位于所述第二槽、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙部分氧化为所述氧化层。

可选的，所述氧化层的厚度为所述第二侧墙的厚度的40％～80％。

可选的，在去除所述氧化层之后，且在回刻蚀所述第一侧墙之前，还包括：去除剩余的位于所述第二槽以及所述牺牲层顶部表面上的第二侧墙。

可选的，去除剩余的位于所述第二槽以及所述牺牲层顶部表面上的第二侧墙的工艺采用第一远程等离子体刻蚀工艺，所述第一远程等离子体刻蚀工艺的气体包括：NF

可选的，所述氧化处理的参数包括：氧化气体：O

可选的，去除所述氧化层的工艺采用第二远程等离子体刻蚀工艺，所述第二远程等离子体刻蚀工艺的气体包括：NF

可选的，所述第一侧墙的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述第一侧墙的材料包括：氮化硅。

可选的，所述第二侧墙的形成工艺包括：原子层沉积工艺；所述第二侧墙的材料包括：非晶硅。

可选的，所述待刻蚀层包括：基底、位于所述基底上的掩膜结构、位于所述掩膜结构上的第一刻蚀停止层、位于所述第一刻蚀停止层上的第一牺牲膜、以及位于所述第一牺牲膜上的第二刻蚀停止层。

可选的，以所述第一图形化结构为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成鳍部的方法包括：以所述第一图形化结构为掩膜刻蚀所述第二刻蚀停止层和所述第一牺牲膜，形成若干相互分立的第二图形化结构；以所述第二图形化结构为掩膜刻蚀所述第一刻蚀停止层，掩膜结构和所述基底，形成所述鳍部。

可选的，所述掩膜结构包括：第一掩膜层、以及位于所述第一掩膜层上的第二掩膜层。

可选的，所述保留部连接所述第一槽内相邻的所述第一侧墙。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案的半导体结构的形成方法中，通过对所述第二侧墙进行氧化处理，使得所述第二侧墙被氧化形成的氧化层厚度保持均匀。以保证去除所述氧化层，在所述第一槽内形成保留部，进而避免所述第一槽内相邻的所述第一侧墙相互分离，以满足图形化传递的设计需求。

进一步，对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层的方法包括：对位于是第二槽、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙全部氧化为所述氧化层。由于位于是第二槽以及所述牺牲层顶部表面上的第二侧墙被全部氧化为所述氧化层，因此在去除所述氧化层之后，所述牺牲层的侧壁没有所述第二侧墙的残留，进而能够有效提升图形化传递的精度。

进一步，对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层的方法包括：对所述第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层的方法包括：对位于所述第二槽、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙部分氧化为所述氧化层；在去除所述氧化层之后，且在回刻蚀所述第一侧墙之前，还包括：去除剩余的位于所述第二槽以及所述牺牲层顶部表面上的第二侧墙。由于对所述第二侧墙进行氧化处理后，形成的氧化层厚度较为均匀。因此，所述牺牲层的侧壁上未被氧化的第二侧墙厚度也较为均匀，以保证能够所述牺牲层的侧壁上未被氧化的第二侧墙能够被完全同时去除，进而能够有效提升图形化传递的精度。

附图说明

图1是一种半导体结构形成方法的结构示意图；

图2至图10是本发明实施例的半导体结构的形成方法各步骤结构示意图；

图11至图13是本发明另一实施例的半导体结构的形成方法各步骤结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中多重图形化工艺的形成过程仍存在诸多问题。以下将结合附图进行具体说明。

图1是一种半导体结构形成方法的结构示意图。

请参考图1，提供待刻蚀层100，所述待刻蚀层100包括相邻的第一区I和第二区II；形成第一牺牲层101、第二牺牲层102以及若干第三牺牲层103，所述第一牺牲层101和所述第二牺牲层102位于所述第一区I上，所述第一牺牲层101和所述第二牺牲层102之间具有第一槽(未标示)，若干所述第三牺牲层103位于所述第二区II上，相邻的所述第三牺牲层103之间具有第二槽(未标示)，所述第二槽的宽度尺寸d2大于所述第一槽的宽度尺寸d1；在第一牺牲层101、第二牺牲层102和第三牺牲层103的侧壁和顶部表面、以及所述待刻蚀层100的顶部表面形成第一侧墙104；在所述第一侧墙104上形成第二侧墙105，所述第二侧墙105填充满所述第一槽。

在本实施例中，所述第二侧墙105的材料为非晶硅，在形成所述第二侧墙105之后，非晶硅的表面会被自然氧化为氧化层。由于所述第一牺牲层101和所述第二牺牲层10之间的间距，与以及相邻所述第三牺牲层103之前的间距不同。因此，所述非晶硅在所述第一牺牲层101、第二牺牲层102和第三牺牲层103上被氧化形成的氧化层的厚度也是不同的。

在后续的图形化传递的制程中，需要去除所述氧化层以及剩余的所述第二侧墙105。然而，由于所述氧化层的厚度不同，在将所述氧化层完全去除之后，在所述第一牺牲层101、第二牺牲层102和第三牺牲层103上剩余的所述第二侧墙105的厚度也是不同的。若增大刻蚀剂量，以保证所述第一牺牲层101、第二牺牲层102和第三牺牲层103侧壁上的第二侧墙105完全去除的同时，容易将位于所述第一槽内的所述第二侧墙105完全去除，使得原本需要将所述第一牺牲层101和所述第二牺牲层102侧壁上的第一侧墙104合并的结构分离，不符合图形化传递的设计需求；若减少刻蚀剂量，以保证不将位于所述第一槽内的第二侧墙105完全去除的同时，容易使得位于所述第一牺牲层101、第二牺牲层102和第三牺牲层103的侧壁上的所述第二侧墙105不能够被同时去除完全，进而影响图形化传递的精度。

在此基础上，本发明提供一种半导体结构的形成方法，通过对所述第二侧墙进行氧化处理，使得所述第二侧墙被氧化形成的氧化层厚度保持均匀。以保证去除所述氧化层，在所述第一槽内形成保留部，进而避免所述第一牺牲层和所述第二牺牲层侧壁上的第一侧墙相互分离，以满足图形化传递的设计需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。

图2至图10是本发明实施例的半导体结构的形成方法各步骤结构示意图。

请参考图2，提供待刻蚀层。

在本实施例中，所述待刻蚀层包括：基底200、位于所述基底200上的掩膜结构201、位于所述掩膜结构201上的第一刻蚀停止层202、位于所述第一刻蚀停止层202上的第一牺牲膜203、以及位于所述第一牺牲膜203上的第二刻蚀停止层204。

在本实施例中，所述基底200的材料采用硅；在其他实施例中，所述基底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。

在本实施例中，所述掩膜结构201包括第一掩膜层201a与位于所述第一掩膜层201a上的第二掩膜层202b。

所述第一掩膜层201a的材料为掺氮的碳氧化硅；通过掺氮的碳氧化硅所形成的第一掩膜层201a与所述基底的结合能力好，在后续以刻蚀后的第一掩膜层201a为掩膜刻蚀所述基底200时，所述第一掩膜层201a不易发生剥离或曲翘，因此所述第一掩膜层201a保持刻蚀图形的能力好，有利于使形成于所述基底200内的开口形貌良好，有效提升了刻蚀后图形的精准性。

所述第二掩膜层201b的材料为氮化钛，所述第二掩膜层201b与第一掩膜层201a之间的结合能力好，所述第二掩膜层201b能够在后续刻蚀所述基底200时保护第一掩膜层201a表面，使所述第一掩膜层201a不会被减薄；而且，所述第二掩膜层201b的物理强度较大，在后续刻蚀待刻蚀层时，所述第二掩膜层201b和第一掩膜层201a的图形能够保持稳定，有利于形成形貌良好的开口。

在其他实施例中，所述掩膜结构还可以为单层结构。

在本实施例中，所述第一牺牲膜203的材料采用无定形硅；在其他实施例中，述第一牺牲膜的材料还可以为氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮氧化硅、氮化硼或碳氮化硼。

在本实施例中，所述第一刻蚀停止层202和所述第二刻蚀停止层204的材料采用氮化硅。

在本实施例中，所述待刻蚀层包括相邻的第一区I和第二区II。

请参考图3，在所述待刻蚀层上形成若干牺牲层，相邻的所述牺牲层之间至少具有一个第一槽208以及一个第二槽209，所述第二槽209的宽度尺寸d2大于所述第一槽208的宽度尺寸d1。

在本实施例中，若干所述牺牲层包括：第一牺牲层205、第二牺牲层206以及若干第三牺牲层207，所述第一牺牲层205和所述第二牺牲层206位于所述第一区I上，所述第一牺牲层205和所述第二牺牲层206之间具有所述第一槽208，若干所述第三牺牲层207位于所述第二区II上，相邻的所述第三牺牲层207之间具有所述第二槽209。

在本实施例中，所述第一牺牲层205、第二牺牲层206以及若干第三牺牲层207采用多重图形化工艺形成。

在本实施例中，所述第二槽209的宽度尺寸d2大于所述第一槽208的宽度尺寸d1的目的在于：使得后续形成的第一侧墙和第二侧墙能够填充满所述第一槽208，且不填充满所述第二槽209，进而使得所述第一牺牲层205和所述第二牺牲层206合并后进行图形化传递，以满足设计需求。

请参考图4，在所述牺牲层的侧壁和顶部表面、以及所述待刻蚀层的顶部表面形成第一侧墙210。

在本实施例中，具体的在第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的侧壁和顶部表面、以及所述待刻蚀层的顶部表面形成所述第一侧墙210。

在本实施例中，所述第一侧墙210的形成工艺为原子层沉积工艺；所述第一侧墙210的材料为氮化硅。

请参考图5，在所述第一侧墙210表面形成第二侧墙211，且所述第二侧墙211填充满所述第一槽208。

在本实施例中，所述第二侧墙211的形成工艺为原子层沉积工艺；所述第二侧墙211的材料为非晶硅。

由于所述第二侧墙211的材料为非晶硅，后续对所述第二侧墙211进行氧化处理后所形成的氧化层为氧化硅，进而保证所述氧化层的材料与所述第一侧墙210的材料不同，使得后续在去除所述氧化层的过程中，减少对所述第一侧墙210的刻蚀损伤。

请参考图6，对所述第二侧墙211进行氧化处理以形成氧化层212。

在本实施例中，对所述第二侧墙211进行氧化处理以形成氧化层212的方法包括：对位于所述第二槽209、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙211部分氧化为所述氧化层。具体的，对位于是第二槽209、以及所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207顶部表面上的第二侧墙211全部氧化为所述氧化层212。

在本实施例中，所述氧化处理的参数包括：氧化气体：O

请参考图7，去除所述氧化层212，在所述第一槽208内形成保留部213。

在本实施例中，所述保留部213连接所述第一槽208内相邻的所述第一侧墙210即可，所述保留部213既可以填充满所述第一槽208，也可以不填充满所述第一槽208。

在本实施例中，通过对所述第二侧墙211进行氧化处理，使得所述第二侧墙211被氧化形成的氧化层212厚度保持均匀。以保证去除所述氧化层212，在所述第一槽208内形成保留部213，进而避免所述第一槽210内相邻的所述第一侧墙210(即所述第一牺牲层205和所述第二牺牲层206侧壁上的第一侧墙210)相互分离，以满足图形化传递的设计需求。

在本实施例中，由于在形成所述第一侧墙210之后，所述第一槽208的深宽比会进一步增加，在对所述第二侧墙211进行氧化处理过程中，由于所述第一槽208的深宽比较大，因此位于所述第一槽208内的第二侧墙211很难被完全氧化，进而在去除所述氧化层212之后，所述第一槽208内仍然有部分所述第二侧墙211被保留，形成所述保留部213，所述保留部213能够保证所述第一牺牲层205和所述第二牺牲层206侧壁上的第一侧墙210连接。

在本实施例中，由于位于是第二槽209、以及所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207顶部表面上的第二侧墙211被全部氧化为所述氧化层212，因此在去除所述氧化层212之后，所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的侧壁没有所述第二侧墙211的残留，进而能够有效提升图形化传递的精度。

在本实施例中，去除所述氧化层212的工艺采用第一远程等离子体刻蚀工艺，所述第一远程等离子体刻蚀工艺的气体包括：NF

请参考图8，在去除所述氧化层212之后，回刻蚀所述第一侧墙210，直至暴露出待刻蚀层的顶部表面为止。

在本实施例中，回刻蚀所述第一侧墙210的工艺采用湿法刻蚀工艺；在其他实施例中，回刻蚀所述第一侧墙的工艺还可以采用干法刻蚀工艺。

请参考图9，在形成所述第一图形化结构214之后，去除所述牺牲层，在所述待刻蚀层上形成第一图形化结构214。

在本实施例中，具体的去除所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207。

在本实施例中，去除所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的工艺采用湿法刻蚀工艺；在其他实施例中，去除所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的工艺还可以采用干法刻蚀工艺。

请参考图10，以所述第一图形化结构214为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成鳍部215。

在本实施例中，以所述第一图形化结构214为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成鳍部215的方法包括：以所述第一图形化结构214为掩膜刻蚀所述第二刻蚀停止层204和所述第一牺牲膜203，形成若干相互分立的第二图形化结构(未图示)；以所述第二图形化结构为掩膜刻蚀所述第一刻蚀停止层202，掩膜结构201和所述基底200，形成鳍部215。

图11至图13是本发明另一实施例的半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图。

本实施例是在上述实施例的基础上继续对半导体结构的形成方法进行说明，本实施例和上述实施例的不同点在于：在形成所述第二侧墙211之后(如图5所示)，对位于所述第二槽209、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙211部分氧化为所述氧化层212。以下将结合附图进行具体说明。

请参考图11，对所述第二侧墙211进行氧化处理以形成氧化层212。

在本实施例中，对位于所述第二槽209、以及所述牺牲层的顶部表面上的第二侧墙211部分氧化为所述氧化层212。具体的，对位于所述第二槽209、以及所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207顶部表面上的第二侧墙211部分氧化为所述氧化层212。

在本实施例中，所述氧化处理的参数包括：氧化气体：O

在本实施例中，所述氧化层212的厚度为所述第二侧墙211的厚度的40％～80％。

请参考图12，去除所述氧化层212，在所述第一槽208内形成保留部213。

在本实施例中，所述保留部213连接所述第一槽208内相邻的所述第一侧墙210即可，所述保留部213既可以填充满所述第一槽208，也可以不填充满所述第一槽208。

在本实施例中，去除所述氧化层212的工艺采用第二远程等离子体刻蚀工艺，所述第二远程等离子体刻蚀工艺的气体包括：NF

请参考图13，去除剩余的位于所述第二槽209以及所述牺牲层顶部表面上的第二侧墙211。

在本实施例中，具体的。去除剩余的位于所述第二槽209、以及所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207顶部表面上的第二侧墙211。

在本实施例中，由于对所述第二侧墙211进行氧化处理后，形成的氧化层212厚度较为均匀。因此，所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的侧壁上未被氧化的第二侧墙211厚度也较为均匀，以保证能够第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207的侧壁上未被氧化的第二侧墙211能够被完全同时去除，进而能够有效提升图形化传递的精度。

在本实施例中，去除剩余的位于所述第二槽209、以及所述第一牺牲层205、第二牺牲层206和第三牺牲层207顶部表面上的第二侧墙211的工艺采用第二远程等离子体刻蚀工艺，所述第二远程等离子体刻蚀工艺的气体包括：NF

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。