半导体结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、可选的，所述氧化层的厚度为所述第二侧墙的厚度的40％～80％。

6、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。

7、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：nf3和nh3。

8、可选的，所述氧化处理的参数包括：氧化气体：o2和o3；氧化时间：1分钟～3分钟。

9、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：nf3和nh3。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

17、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。

18、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。

19、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。

技术特征：

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

3.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

4.如权利要求3所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为所述第二侧墙的厚度的40％～80％。

5.如权利要求3所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

6.如权利要求5所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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：nf3和nh3。

7.如权利要求2或3所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氧化处理的参数包括：氧化气体：o2和o3；氧化时间：1分钟～3分钟。

8.如权利要求2或3所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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：nf3和nh3。

9.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

10.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

11.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

12.如权利要求11所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

13.如权利要求11所述半导体结构的形成方法，其特征在于，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。

14.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保留部连接所述第一槽内相邻的所述第一侧墙。

技术总结
一种半导体结构的形成方法，包括：提供待刻蚀层；在待刻蚀层上形成若干牺牲层，相邻的牺牲层之间至少具有一个第一槽以及第二槽；在牺牲层的侧壁和顶部表面和待刻蚀层的顶部表面形成第一侧墙；在第一侧墙表面形成第二侧墙，且第二侧墙填充满第一槽；对第二侧墙进行氧化处理以形成氧化层；去除氧化层，在第一槽内形成保留部；回刻蚀第一侧墙，直至暴露出待刻蚀层的顶部表面为止；去除牺牲层，在待刻蚀层上形成第一图形化结构；以第一图形化结构为掩膜刻蚀待刻蚀层形成鳍部。通过氧化处理使得第二侧墙被氧化形成的氧化层厚度保持均匀。以保证去除氧化层在第一槽内形成保留部，进而避免第一槽内相邻的第一侧墙相互分离，以满足图形化传递的设计需求。

技术研发人员：赵振阳,郑冲冲,纪世良
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12