自对准双重图形的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种自对准双重图形的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的不断进步，半导体器件的工艺节点正不断减小。然而，由于受到现有的光刻工艺精度的限制，以现有的光刻工艺形成的掩膜图形难以满足半导体器件特征尺寸持续减小的需求，遏制了半导体技术的发展。
[0003]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，现有技术提出了一种双重图形化工艺。其中，尤其以自对准双重图形化(Self-Aligned DoublePatterning, SADP)工艺因其工艺简单而被广泛应用。图1至图4是现有技术的采用自对准双重图形化工艺形成掩膜的过程的剖面结构示意图。
[0004]请参考图1，提供待刻蚀层100，所述待刻蚀层100表面具有牺牲层101，所述牺牲层101采用现有的光刻工艺形成。
[0005]请参考图2，在所述待刻蚀层100和牺牲层101表面形成掩膜层103。
[0006]请参考图3，回刻蚀所述掩膜层103直至暴露出待刻蚀层100表面和牺牲层101顶部表面，在所述牺牲层101两侧的待刻蚀层100表面形成掩膜侧墙103a。
[0007]请参考图4，形成掩膜侧墙103a后，去除所述牺牲层101 (如图3所示)。
[0008]在去除所述牺牲层101之后，所述掩膜侧墙103a作为刻蚀所述待刻蚀层100的掩膜。
[0009]然而，以现有的自对准双重图化工艺所形成的掩膜刻蚀形成的半导体结构的形貌不良、性能不稳定。
【发明内容】
[0010]本发明解决的问题是提供一种自对准双重图形的形成方法，提高以自对准双重图化工艺所形成的掩膜的形貌质量。
[0011]为解决上述问题，本发明提供一种自对准双重图形的形成方法，包括:提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面具有若干分立的牺牲层；在所述待刻蚀层表面、以及所述牺牲层的侧壁和顶部表面形成掩膜层；回刻蚀所述掩膜层直至暴露出待刻蚀层表面以及牺牲层的顶部表面，在所述牺牲层的侧壁表面形成掩膜侧墙；在形成所述掩膜侧墙之后，去除所述牺牲层；在去除所述牺牲层之后，对所述掩膜侧墙进行强化处理，使所述掩膜侧墙致密。
[0012]可选的，还包括:在形成所述掩膜层之后，回刻蚀所述掩膜层之前，对所述掩膜层进行强化处理工艺，使所述掩膜层致密。
[0013]可选的，所述强化处理工艺为干法处理或湿法处理。
[0014]可选的，所述第一强化处理工艺为干法处理时，处理气体包括臭氧，处理温度为20摄氏度?200摄氏度，气体流量为100标准毫升/分钟?20标准升/分钟。
[0015]可选的，所述第一强化处理工艺为湿法处理时，处理液包含臭氧和水，处理温度为20摄氏度?200摄氏度，处理液中臭氧的浓度为1ppm?lOOppm。
[0016]可选的，所述掩膜层的材料为氧化硅。
[0017]可选的，所述掩膜层的形成工艺为原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或热炉氧化工艺，所述掩膜层的形成温度为25摄氏度?300摄氏度。
[0018]可选的，所述牺牲层的材料为无定形碳、底层抗反射层材料或氮化硅。
[0019]可选的，所述牺牲层形成工艺包括:在待刻蚀层表面形成牺牲膜；在牺牲膜表面形成图形化层，所述图形化层覆盖了所需形成牺牲层的对应位置；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述牺牲膜，直至暴露出待刻蚀层为止，形成牺牲层。
[0020]可选的，还包括:在所述强化处理工艺之后，以所述掩膜侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层。
[0021]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0022]在本发明的形成方法中，在去除所述牺牲层之后，对所述掩膜侧墙进行强化处理。所述强化处理工艺能够提高掩膜侧墙的密度，从而增强了所述掩膜侧墙的强度，使所述掩膜侧墙在后续刻蚀待刻蚀层的过程中，能够保持形貌的稳定，从而使刻蚀待刻蚀层形成的半导体结构的形貌良好、尺寸精确。而且，所述强化处理还能够使所述掩膜侧墙的表面形貌优化和改善。因此，以经过强化处理的掩膜侧墙用于刻蚀待刻蚀层时，能够保持刻蚀图形稳定、以及形貌良好。
[0023]进一步，在形成所述掩膜层之后，回刻蚀所述掩膜层之前，对所述掩膜层进行强化处理工艺，使所述掩膜层的表面致密，因此所述掩膜层的强度提高，有利于在后续去除牺牲层时，使掩膜侧墙能够保持形貌稳定良好。
【附图说明】
[0024]图1至图4是现有技术的采用自对准双重图形化工艺形成掩膜的过程的剖面结构示意图；
[0025]图5至图11是本发明实施例的自对准双重图形的形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]如【背景技术】所述，以现有的自对准双重图化工艺所形成的掩膜刻蚀形成的半导体结构的形貌不良、性能不稳定。
[0027]经过研究发现，请继续参考图1至4，在以掩膜侧墙103a刻蚀待刻蚀层100时，所述掩膜侧墙103a的形貌会造成损伤，时刻蚀待刻蚀层100消除的半导体结构的形貌不良、尺寸不精确。其中，所述牺牲层101的形成工艺为光刻工艺，包括:在待刻蚀层100表面形成牺牲膜，在牺牲膜表面形成底层抗反射层，在底层抗反射层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层经过曝光以图形化；以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述抗反射层和牺牲膜，形成所述牺牲层101。为了使待刻蚀层100免受高温损伤，所述牺牲层101和底层抗反射层较佳地以低温工艺形成，例如所述牺牲层101的材料为无定形碳，而所述底层抗反射层的材料为含碳氧元素的有机材料。当所述底层抗反射层的材料为含碳氧元素的有机材料，所述底层抗反射层易于在高温环境下被消耗，因此，形成所述掩膜层103也需采用工艺低温工艺，例如低温氧化工艺，所形成的掩膜层103的材料为氧化硅。
[0028]然而，以低温氧化工艺形成的掩膜层103内具有较多的硅悬挂键，使所形成的掩膜层103密度较低，导致所形成的掩膜层103的强度较低，容易在后续以掩膜侧墙103a为掩膜刻蚀待刻蚀层100的过程中被损伤，甚至发生倾斜或倒塌。而且，以低温氧化工艺形成的掩膜层103内具有较多硅悬挂键，所述硅悬挂键会与刻蚀气体或刻蚀液体进行反应，更易导致掩膜侧墙103a的表面形貌不良。
[0029]经过进一步研究，本发明提出一种自对准双重图形的形成方法。其中，在去除所述牺牲层之后，对所述掩膜侧墙进行强化处理。所述强化处理工艺能够提高掩膜侧墙的密度，从而增强了所述掩膜侧墙的强度，使所述掩膜侧墙在后续刻蚀待刻蚀层的过程中，能够保持形貌的稳定，从而使刻蚀待刻蚀层形成的半导体结构的形貌良好、尺寸精确。而且，所述强化处理还能够使所述掩膜侧墙的表面形貌优化和改善。因此，以经过强化处理的掩膜侧墙用于刻蚀待刻蚀层时，能够保持刻蚀图形稳定、以及形貌良好。
[0030]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的说明。
[0031]图5至图11是本发明实施例的自对准双重图形的形成过程的剖面结构示意图。
[0032]请参考图5，提供待刻蚀层200，所述待刻蚀层200表面具有若干分立的牺牲层201。
[0033]所述待刻蚀层200的表面在后续工艺中形成双重自对准图形，并以所形成的双重自对准图形为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层200，以形成所需的半导体结构。所述待刻蚀层200的材料包括多晶硅、金属材料、介质材料中的一种或多种。其中，所述金属材料包括铜、钨或铝，所述介质材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或无定形碳。
[0034]在一实施例中，所述待刻蚀层200形成于半导体衬底表面,所述半导体衬底为娃衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(GOI)衬底、玻璃衬底或II1-V族化合