半导体结构的形成方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

光刻胶是半导体结构制造工业中进行光刻过程的关键功能材料。光刻胶经紫外光照射后，发生一系列化学反应，使得曝光前后光刻胶在显影液中的溶解速率产生变化，再经过显影、坚膜、蚀刻和去膜等过程就能够将特定的高精度图形转移到待加工半导体结构的基板表面。

但是，形成光刻胶的制程仍有待改善，从而影响半导体结构的性能。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，优化了半导体结构的性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，基底的表面具有亲水基团；对基底的表面进行改性处理，使基底表面的部分亲水基团转变为疏水基团；对改性处理后的基底表面进行增粘处理，在基底表面生成增粘物质；在增粘处理后的基底上形成光刻胶层。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的半导体结构的形成方法中，对基底的表面进行改性处理，使基底表面的部分亲水基团转变为疏水基团；进行改性处理之后，对基底表面进行增粘处理，用于消耗基底表面的剩余亲水基团，在基底表面生成增粘物质。相较于现有提供基底之后，直接对基底表面进行增粘处理的方案，本发明实施例通过在增粘处理之前，先对基底表面进行改性处理，使基底表面的部分亲水基团转变为疏水基团，即先通过改性处理消耗基底表面的部分亲水基团，相应的，后续在对基底表面进行增粘处理的过程中，由于基底表面的亲水基团大部分被消耗，增粘处理过程中加入反应的亲水基团减少，相应的，反应所产生的副产物也就减少，副产物的减少有利于增大光刻胶层与基底之间的粘附力，同时，增粘处理的过程中，采用的增粘溶液与基底表面剩余的亲水基团发生反应产生的增粘物质，提高了基底与光刻胶层之间的粘附力，从而提高了基底表面与光刻胶层的耦合效果。

附图说明

图1至图3是一种半导体结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图；

图4至图9是本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，目前半导体结构的性能仍有待提高。现结合一种半导体结构的形成方法，分析半导体结构的性能仍有待提高的原因。

图1至图3是一种半导体结构的形成方法中各步骤对应的结构示意图。

参考图1，提供基底10，基底10的表面具有亲水基团。

参考图2，对基底10表面进行增粘处理。

参考图3，进行增粘处理之后，在基底10上形成光刻胶层12。

经研究发现，在对基底10表面进行增粘处理的过程中，增粘处理所采用的增粘溶液(例如：六甲基二硅氮烷溶液)与基底10表面的亲水基团(例如：羟基)发生反应，将基底10表面的亲水基团转变为疏水基团，但是，六甲基二硅氮烷溶液与羟基发生反应容易产生大量NH

为了解决技术问题，本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，，包括：提供基底，基底的表面具有亲水基团；对基底的表面进行改性处理，使基底表面的部分亲水基团转变为疏水基团；对改性处理后的基底表面进行增粘处理，在基底表面生成增粘物质；在增粘处理后的基底上形成光刻胶层。

本发明实施例提供的半导体结构的形成方法中，通过在增粘处理之前，先对基底表面进行改性处理，使基底表面的亲水基团转变为疏水基团，即先通过改性处理消耗基底表面的亲水基团，相应的，后续在对基底表面进行增粘处理的过程中，由于基底表面的亲水基团大部分被消耗，增粘处理过程中加入反应的亲水基团减少，相应的，反应所产生的副产物减少，副产物的减少有利于增大光刻胶层与基底之间的粘附力，提高了基底表面与光刻胶层的耦合效果。

为使本发明实施例的上述目的、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的说明。

图4至图9是本发明半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。

参考图4，提供基底100，基底100的表面具有亲水基团。

基底100用于为后续工艺制程提供工艺平台。

本实施例中，基底100为硅衬底。在其他实施例中，衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料，衬底还能够为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底等其他类型的基底。衬底的材料可以是适宜于工艺需要或易于集成的材料。

本实施例中，亲水基团包括羟基和水分子中的一种或两种。

具体地，亲水基团又称疏油基团，具有溶于水，或容易与水亲和的原子团，基底100表面在暴露于大气且具有一定湿度的环境下，其表面容易形成羟基和水分子，羟基和水分子具有亲水性的特征。

本实施例中，提供基底100的步骤中，基底100顶部形成有保护层101。

具体地，在后续图形化光刻胶层的步骤中，保护层101对基底100的顶部起到保护作用，减少了基底100的顶部受到损伤的概率，从而提高了半导体结构的性能。

需要说明的是，保护层101的厚度不宜过大，也不宜过小。如果保护层101的厚度过大，在后续对光刻胶图形层露出的基底100进行掺杂处理的过程中，增大了对基底100进行掺杂的注入深度，从而影响了工艺效率，提高了工艺成本；如果保护层101的厚度过小，在后续图形化光刻胶层的步骤中，保护层101对基底100顶部的保护效果下降，从而影响了半导体结构的性能。为此，本实施例中，保护层101的厚度为20埃米至500埃米。

本实施例中，保护层101的材料包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。

具体地，氧化硅、氮化硅和氮氧化硅材料与现有生产工艺能够较好的兼容，容易制备，并且工艺成本较低，同时，氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的材料硬度较大，在后续图形化光刻胶层的步骤中，氧化硅、氮化硅和氮氧化硅材料能对基底100的顶部起到保护作用。

参考图5，对基底100的表面进行改性处理，使基底100表面的部分亲水基团转变为疏水基团。

需要说明的是，在后续进行增粘处理之前，先对基底100表面进行改性处理，使基底100表面的部分亲水基团转变为疏水基团，即先通过改性处理消耗基底100表面的部分亲水基团，相应的，后续在对基底100表面进行增粘处理的过程中，由于基底100表面的亲水基团大部分被消耗，增粘处理过程中加入反应的亲水基团减少，相应的，反应所产生的副产物减少，副产物的减少有利于增大后续形成的光刻胶层与基底100之间的粘附力，提高了基底100表面与光刻胶层的耦合效果。

本实施例中，对基底100的表面进行改性处理的工艺包括湿法清洗工艺。

具体地，湿法清洗工艺具有操作简单，工艺成本低等特点，采用湿法清洗工艺对基底100的表面进行改性处理，使基底100表面的亲水基团与湿法清洗工艺所采用的溶液发生反应，相应的，使基底100表面的亲水基团转变为疏水基团，从而为后续的增粘处理提供工艺基础。

本实施例中，湿法清洗工艺的清洗溶液包括氢氟酸和水的混合溶液。

需要说明的是，氢氟酸和水的混合溶液与基底100表面的部分亲水基团(例如：羟基键)发生反应，将亲水基团转变为SiF

还需要说明的是，采用氢氟酸和水的混合溶液对基底100的表面进行改性处理的过程中，氢氟酸和水的混合溶液会对基底100表面造成一定的腐蚀效果，相应的，后续在形成光刻胶层的过程中，增大了光刻胶层与基底100表面的粘附力，即增大了光刻胶层与基底100表面的耦合效果。

具体地，湿法清洗工艺的清洗时间不宜过大，也不宜过小。如果湿法清洗工艺的清洗时间过长，则容易导致湿法清洗工艺所采用的清洗容易对基底100表面的改性处理时间较长，增大了基底100表面受到过度腐蚀的概率，导致基底100容易受到损伤，从而影响了半导体结构的性能；如果湿法清洗工艺的清洗时间过短，在对基底100表面进行改性处理的过程中，容易导致基底100表面的亲水基团被消耗的过少，相应的，后续在对基底100表面进行增粘处理的过程中，增粘处理过程中加入反应的亲水基团过多，从而增大了增粘处理过程中产生副产物的概率，进而影响了基底100表面与后续形成的光刻胶层之间的耦合效果。为此，本实施例中，湿法清洗工艺的清洗时间为2秒至3秒。

需要说明的是，湿法清洗工艺的工艺温度不宜过高，也不宜过低。如果湿法清洗工艺的工艺温度过高，则容易导致基底100表面的亲水基团与湿法清洗工艺所采用的清洗溶液之间的反应速率过快，使基底100表面的亲水基团被过多的消耗，相应的，在后续对基底100表面进行增粘处理的过程中，加入反应的亲水基团过少，使增粘处理所采用的增粘液与亲水基团反应产生的反应物过少，在后续形成光刻胶层的过程中，使光刻胶层与基底100表面之间的粘附力下降，增大了光刻胶层发生脱落的概率，从而影响了半导体结构的性能；如果湿法清洗工艺的工艺温度过低，在对基底100表面进行改性处理的过程中，容易导致湿法清洗工艺中所采用的清洗溶液与基底100表面的亲水基团反应不充分，导致基底100表面仍然含有大量亲水基团，相应的，后续在对基底100表面进行增粘处理的过程中，增粘处理过程中加入反应的亲水基团过多，从而增大了增粘处理过程中产生副产物的概率，进而影响了基底100表面与后续形成的光刻胶层之间的耦合效果。为此，本实施例中，湿法清洗工艺的工艺温度为20摄氏度至30摄氏度。

还需要说明的是，氢氟酸和水的混合溶液中，氢氟酸和水的浓度比不宜过高，也不宜过低。如果氢氟酸和水的浓度比过高，则容易导致基底100表面的亲水基团与氢氟酸和水的混合溶液之间的反应速率过快，使基底100表面的亲水基团被过多的消耗，相应的，在后续对基底100表面进行增粘处理的过程中，加入反应的亲水基团过少，使增粘处理所采用的增粘溶液与亲水基团反应产生的增粘物质过少，在后续形成光刻胶层的过程中，使光刻胶层与基底100表面之间的粘附力下降，增大了光刻胶层发生脱落的概率，从而影响了半导体结构的性能；如果氢氟酸和水的浓度比过低，则在对基底100表面进行改性处理的过程中，容易导致湿法清洗工艺中所采用的清洗溶液与基底100表面的亲水基团反应不充分，导致基底100表面仍然含有大量亲水基团，相应的，后续在对基底100表面进行增粘处理的过程中，增粘处理过程中加入反应的亲水基团过多，从而增大了增粘处理过程中产生副产物的概率，影响了基底100表面与后续形成的光刻胶层之间的耦合效果，进而提高了光刻胶层发生脱落的概率。为此，本实施例中，氢氟酸和水的混合溶液中，氢氟酸和水的浓度比为1：120至1：50。

本实施例中，疏水基团包括烃基、氢氟酸或盐酸中的一种或多种。

具体地，烃基、氢氟酸或盐酸均为疏水基团，使基底100表面的亲水基团减少，相应的，后续在对基底100表面进行增粘处理的过程中，由于基底100表面的亲水基团大部分被消耗，增粘处理过程中加入反应的亲水基团减少，相应的，反应所产生的副产物减少，副产物的减少有利于增大光刻胶层与基底100之间的粘附力，同时，烃基、氢氟酸或盐酸的界面疏水性较好，在后续对基底100表面进行增粘处理，增粘处理所采用的增粘溶液与基底100表面剩余的亲水基团发生反应产生增粘物质(例如：硅氧烷化合物)，在后续形成光刻胶层的过程中，增粘物质增大了光刻胶层与基底表面的粘附力，从而使基底100能够与光刻胶层很好的结合在一起，从而提高了光刻胶层与基底100之间的耦合效果。

参考图6，对改性处理后的基底100表面进行增粘处理，在基底100表面生成增粘物质。

需要说明的是，通过对基底100表面进行增粘处理，进一步消耗基底100表面剩余的亲水基团，使基底100表面的亲水基团全部转变为疏水基团，提高了基底100表面的疏水性，同时，增粘处理中所采用的增粘溶液与基底100表面剩余的亲水基团发生反应产生的增粘物质(例如：硅氧烷化合物)能够提高后续形成的光刻胶层与基底100表面之间的粘附力，提高了光刻胶层与基底100之间的耦合效果；同时，由于基底100表面的亲水基团在基底100表面的改性处理中大部分被消耗，因此，增粘处理过程中加入反应的亲水基团减少，相应的，反应所产生的副产物减少，副产物的减少有利于增大光刻胶层与基底100之间的粘附力，提高了基底100表面与光刻胶层的耦合效果。

本实施例中，对改性处理后的基底100表面进行增粘处理的步骤中采用的增粘溶液包括六甲基二硅氮烷溶液。

具体地，六甲基二硅氮烷溶液与基底100表面剩余的亲水基团反应，生成以硅氧烷化合物为主体的增粘物质，硅氧烷化合物能够提高后续形成的光刻胶层与基底100表面之间的粘附力，同时，硅氧烷化合物是一种表面活性剂，具有较好的疏水性，即通过采用六甲基二硅氮烷溶液与基底100表面剩余的亲水基团反应，进一步提高基底100表面的疏水性，提高了光刻胶层与基底100之间的耦合效果。

需要说明的是，增粘溶液的用量不宜过大，也不宜过小。如果增粘溶液的用量过大，则容易造成对增粘溶液的浪费，增加了工艺成本，同时，增粘溶液用量过大也增加了过多的产生副产物的概率，从而对后续形成的光刻胶层与基底表面之间的粘附力产生影响；如果增粘溶液的用量过小，则容易导致基底100表面剩余的亲水基团不能全部转变为疏水基团，使基底100表面的疏水性变差，相应的，在后续形成光刻胶层的过程中，减弱了光刻胶层与基底100之间的耦合效果，从而影响了半导体结构的性能。为此，本实施例中，增粘溶液的用量为5ml至20ml。

本实施例中，在对基底100表面进行增粘处理的过程中，根据晶圆的尺寸而选择，将增粘溶液涂满晶圆表面即可，增粘溶液在晶圆表面的厚度为0.2μm至0.8μm。

参考图7，在增粘处理后的基底100上形成光刻胶层102。

具体地，光刻胶层102用于作为后续图形化工艺形成光刻胶图形层103的材料，同时，在后续形成阱区的过程中，光刻胶层102对阱区侧部的基底100顶面起到保护作用，从而提高了半导体结构的性能。

本实施例中，在基底100上形成光刻胶层102的工艺包括涂胶工艺。

参考图8至图9，形成方法还包括：图形化光刻胶层102，形成光刻胶图形层103；对光刻胶图形层103露出的基底100进行掺杂处理，在基底100中形成阱区104。

需要说明的是，在后续进行掺杂处理的过程中，光刻胶图形层103对没有露出的基底100顶面起到保护作用，减少了掺杂处理的离子进入光刻胶图形层103覆盖的基底100中的概率。

本实施例中，图形化光刻胶层102的工艺包括显影工艺。

本实施例中，显影工艺采用的显影液包括四甲基氢氧化铵(TetramethylammoniumHydroxide，TMAH)。

本实施例中，在图形化光刻胶层102的步骤中，保护层101的顶部作为停止位置，减少了对基底100的顶面造成损伤的概率，从而提高了半导体结构的性能。

需要说明的是，由前述可知，通过对基底100表面进行改性处理和增粘处理，提高了光刻胶层102和基底100表面的耦合效果，相应的，在图形化光刻胶层102的过程中，降低了显影液侵入光刻胶层102和基底100的连接处的概率，相应的，也就减少了光刻胶层102出现浮胶的概率，从而提高了半导体结构的性能。

具体地，阱区为MOS晶体管的核心功能层，用于定义器件类型(例如P型或者N型)和调节器件的电阻性参数。

还需要说明的是，在基底100中形成阱区104的工艺制程中，为了对不需要进行阱区注入的基底100进行保护，通常会在不需要进行阱区注入的基底100顶部形成光刻胶图形层103。

本实施例中，对光刻胶图形层103露出的基底100进行掺杂处理的工艺包括离子注入工艺。

具体地，离子注入工艺具有工艺可控高等特点，通过采用离子注入工艺对光刻胶图形层103露出的基底100进行掺杂处理，能够精准控制离子注入的深度以及注入离子的形成区域，从而提高半导体结构的性能。

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。