刻蚀方法及半导体结构与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，涉及但不限于一种刻蚀方法及半导体结构。


背景技术：

2.光刻工艺通常用于在刻蚀层上刻蚀出需要的图案，而随着产品的不断升级，对图案内壁关键尺寸(critical dimension，cd)的要求越来越小。由于光刻工艺关键尺寸的工艺窗口一般大于38纳米(nm)，无法进一步缩小关键尺寸，所以缩小关键尺寸主要依靠刻蚀工艺。而随着关键尺寸的进一步缩小，通过刻蚀工艺来缩小关键尺寸也变得更加困难；同时，刻蚀的工艺窗口也越来越小，易出现孔断开、孔消失、短路、断路等问题。因此，需要提供一种新的刻蚀方法，来增加刻蚀的工艺窗口和缩小关键尺寸。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种刻蚀方法及半导体结构。
4.第一方面，本技术实施例提供一种刻蚀方法，所述方法包括：提供基底，所述基底至少包括刻蚀层和位于所述刻蚀层上的具有第一开口的第一光刻胶层；在所述第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层；通过所述第二开口刻蚀所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形。
5.在一些实施例中，在所述第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层，包括：在所述第一光刻胶层上沉积初始第一保护层；去除位于所述第一光刻胶层的上表面和所述第一开口底部的所述初始第一保护层，并保留所述第一开口侧壁的所述初始第一保护层，以形成具有第二开口的第一光刻胶层。
6.在一些实施例中，所述提供基底，包括：在所述刻蚀层上形成所述第一光刻胶层；图案化所述第一光刻胶层，形成具有所述第一开口的第一光刻胶层。
7.在一些实施例中，在所述刻蚀层上形成第一光刻胶层之前，还包括：在所述刻蚀层上依次形成第一硬掩膜层、刻蚀停止层、刻蚀穿透层和第二硬掩膜层；对应地，所述通过所述第二开口刻蚀所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形，包括：通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层；通过所述第一中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成所述第一目标图形。
8.在一些实施例中，所述通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层，包括：采用第一干法刻蚀工艺，通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层，形成具有第二中间图形的第二硬掩膜层；采用第二干法刻蚀工艺，通过所述第二中间图形刻蚀所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有所述第一中间图形的刻蚀停止层。
9.在一些实施例中，所述第二干法刻蚀工艺的工艺参数包括：六氟化碳的气流量范围为22至26标准毫升/分钟(sccm)，氩气的气流量范围为160至200sccm，氧气的气流量范围
为20至24sccm，气压的范围为13至17毫托(mtorr)，高频功率的范围为大于500瓦特(w)，低频功率的范围为大于2000w，偏置电压的范围为大于450v。
10.在一些实施例中，在形成具有第一中间图形的刻蚀停止层之后，还包括：在所述刻蚀停止层中形成第三中间图形；通过所述第一中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形的同时，通过所述第三中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第二目标图形。
11.在一些实施例中，在所述刻蚀停止层中形成第三中间图形，包括：在所述刻蚀穿透层上依次形成第三硬掩膜层和具有第三开口的第二光刻胶层；在所述第三开口的侧壁沉积第二保护层，形成具有第四开口的第二光刻胶层；通过所述第四开口刻蚀所述第三硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，以在所述刻蚀停止层中形成所述第三中间图形。
12.在一些实施例中，在所述刻蚀穿透层上依次形成第三硬掩膜层和具有第三开口的第二光刻胶层之前，还包括：清除位于所述刻蚀穿透层之上的所有层。
13.在一些实施例中，在相同刻蚀条件下，所述刻蚀停止层的刻蚀速率小于所述刻蚀穿透层的刻蚀速率。
14.在一些实施例中，采用第三干法刻蚀工艺刻蚀位于所述第一光刻胶层的上表面和所述第一开口底部的所述初始第一保护层，并保留所述第一开口侧壁的所述初始第一保护层，以形成具有第二开口的第一光刻胶层，其中，所述第三干法刻蚀工艺的工艺参数包括：三氟甲烷的气流量范围为25至35sccm，氦气的气流量范围为90至110sccm，气压的范围为4至6mtorr，偏置电压的范围为大于200v。
15.在一些实施例中，所述第一保护层和所述刻蚀穿透层的材料包括氧化物，所述刻蚀停止层的材料包括氮氧化硅。
16.在一些实施例中，所述刻蚀停止层中的所述第一中间图形和所述第三中间图形的深度范围均是10nm至30nm，所述刻蚀停止层的厚度范围是25nm至35nm。
17.在一些实施例中，采用原子气相沉积工艺沉积所述初始第一保护层，所述初始第一保护层的厚度范围为5nm至10nm。
18.在一些实施例中，所述第一目标图形用于形成半导体结构中外围区的接触插塞，所述接触插塞用于将所述外围区的晶体管中的源极或漏极与所述外围区的金属互连层连接。
19.第二方面，本技术实施例提供一种半导体结构，所述半导体结构根据上述刻蚀方法制备得到。
20.本技术实施例中，首先提供至少包括刻蚀层和位于刻蚀层上的具有第一开口的第一光刻胶层；然后在第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层；最后通过第二开口刻蚀刻蚀层，在刻蚀层中形成第一目标图形，如此一来，可以实现如下效果：
21.第一方面，由于第一开口的侧壁沉积了第一保护层，因此，第一开口的水平尺寸大于第二开口的水平尺寸，即第二开口的水平尺寸小于第一开口的水平尺寸，而第二开口的水平尺寸影响目标图形的关键尺寸，因此，可以使得在相同尺寸第一开口的情况下，形成的第一目标图形的关键尺寸减少。
22.第二方面，由于第一开口是通过光刻工艺形成的，受到光刻工艺的影响，尺寸不能
太小，而通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，可以减小光刻胶层上开口的尺寸，增大光刻的工艺窗口。
23.第三方面，通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，可以提高在刻蚀层中形成的第一目标图形的垂直度和一致性，减少孔断开、孔消失、短路、断路等问题的出现。
附图说明
24.图1a为本技术实施例提供的“lele”工艺的实现过程示意图；
25.图1b为本技术实施例提供的一种刻蚀方法的流程示意图；
26.图1c至图1e、图1g、图1h为本技术实施例提供的一种刻蚀方法的实现过程示意图；
27.图1f为本技术实施例提供的一种采用ald工艺沉积的初始第一保护层的厚度示意图；
28.图2a至图2c为本技术实施例提供的一种形成第二目标图形的实现过程示意图；
29.图3a、图3b、图3d至图3f为本技术实施例提供的另一种形成第一目标图形和第二目标图形的实现过程示意图；
30.图3c为本技术实施例提供的刻蚀停止层包含第一中间图形的示意图；
31.图4a至图4g为本技术实施例提供的另一种形成第一目标图形和第二目标图形的实现过程示意图。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本技术公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本技术，并且能够将本技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
34.在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
35.应当明白，当元件或层被称为“在
……
上”、“与
……
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
……
上”、“与
……
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本技术必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
36.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本技术的限制。在此使
用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
37.在介绍本技术的方案之前，先对目前改善刻蚀工艺关键尺寸的方法(记做por)进行介绍：
38.相关技术中，由于刻蚀工艺的cd较小，光刻胶无法实现一次曝光成型，于是将刻蚀图形拆分，进行双重曝光，即光刻、刻蚀、光刻、刻蚀(litho-etch-litho-etch，lele)。图1a为“lele”工艺的实现过程示意图，其中，图(a)为第一次光刻过程，在第一光刻胶层102上形成第一开口103；图(b)为第一次刻蚀过程，通过图(a)中的第一开口103刻蚀该刻蚀层101，在刻蚀层101上形成第一目标图形107；图(c)为第二次刻蚀过程，在第三光刻胶层201上形成第五开口202；图(d)为第二次刻蚀过程，通过图(c)中的第五开口202刻蚀该刻蚀层101，在刻蚀层101上形成第二目标图形205。
39.由于刻蚀工艺的cd较小，导致光刻的工艺窗口越来越小，易出现关键尺寸均匀性差、孔断开、孔消失、短路、断路等问题。
40.基于此，本技术实施例提供一种刻蚀方法，如图1b所示，所述方法包括如下步骤s101至步骤s103：
41.步骤s101：提供基底，所述基底至少包括刻蚀层和位于所述刻蚀层上的具有第一开口的第一光刻胶层；
42.如图1c所示，提供的基底10至少包括刻蚀层101和位于刻蚀层101上的具有第一开口103的第一光刻胶层102。
43.这里，刻蚀层指用于刻蚀形成目标图形的层，目标图形是指需要通过刻蚀工艺在刻蚀层中形成的图形。
44.光刻胶层指光刻胶所在的层，光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、x射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。光刻胶对光敏感，包括感光树脂、增感剂和溶剂等成分。在光刻工艺过程中，用作抗腐蚀涂层材料。第一开口指用于形成目标图形的开口，光刻胶层具有第一开口指光刻胶层已经经过曝光和显影处理，形成了具有第一开口的第一光刻胶层。
45.在一些实施例中，为了保护刻蚀层、减少刻蚀过程的应力作用等，先在刻蚀层上形成硬掩膜层之后，再在硬掩膜层上形成具有第一开口的第一光刻胶层。其中，硬掩膜层的材料可以包括碳、氮化硅、氮化钛和氧化硅中的至少一种。
46.在一些实施例中，步骤s101的实施可以包括如下步骤s1011和步骤s1012：
47.步骤s1011：在所述刻蚀层上形成所述第一光刻胶层；
48.这里，光刻胶按照极性可分为正光刻胶和负光刻胶，其差别在于：负光刻胶曝光区域在曝光显影后变硬而保留，未曝光部分被显影剂溶解；正光刻胶经曝光后，曝光区域的胶连状聚合物会因为光溶解作用而断裂变软，最后被显影剂溶解，而未曝光部分则保留，本技术实施例对光刻胶的极性不做限定。
49.步骤s1012：图案化所述第一光刻胶层，形成具有所述第一开口的第一光刻胶层。
50.这里，图案化第一光刻胶层是指对第一光刻胶层进行曝光和显影处理，其中，溶解掉第一光刻胶层中的部分形成第一开口，从而形成具有第一开口的第一光刻胶层。
51.步骤s102：在所述第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层；
52.如图1d所示，在第一开口103的侧壁沉积第一保护层104，形成具有第二开口105的第一光刻胶层102。
53.这里，第一保护层的材料可以包括氧化物，例如氧化锌、氧化硅等。第一保护层可以通过沉积工艺形成，沉积的工艺包括以下任意一种：化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，ald)和其它任何合适的沉积工艺。其中，ald形成的沉积层厚度极均匀和一致性极优异。在一些实施例中，为了使得第一开口的侧壁沉积具有一定厚度且均匀的第一保护层，第一保护层可以采用ald工艺沉积形成。
54.步骤s102中通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层，具有以下效果：
55.第一方面，由于第一开口的侧壁沉积了第一保护层，因此，第一开口的水平尺寸d1(如图1c所示，平行于基底的尺寸)相比于第二开口的水平尺寸d2(如图1d所示)多了侧壁的厚度，也就是说，第二开口的水平尺寸d2相比于第一开口的水平尺寸d1较小。而目标图形是通过光刻胶层上的第二开口刻蚀得到的，因此第二开口的水平尺寸可以影响目标图形的关键尺寸，所以第二开口水平尺寸的减小，可以减小目标图形的关键尺寸；且在光刻胶层上具有相同开口尺寸的情况下，可以增大光刻的工艺窗口，即增大第一开口的尺寸，降低光刻工艺的难度。其中，关键尺寸指影响图形性能的、需要重点管控的尺寸，关键尺寸可根据目标图形的形状和生成工艺而定。例如，对于刻蚀工艺，目标图形为圆柱形时，表面圆形的直径为关键尺寸；目标图形为正方体时，边长为关键尺寸。
56.第二方面，通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，使得第二开口的一致性提高。
57.表1：第一开口和第二开口关键尺寸大小、标准差(sigma)及偏差(delta cd)统计表
[0058][0059]
表1示出了第一开口和第二开口关键尺寸及sigma值的大小，其中，cd为底部往上30％位置处的尺寸。由表1可知，第二开口与第一开口相比，cd均减小，且sigma值变小，因此，在第一开口的侧壁沉积第一保护层之后，可以使得第二开口的一致性更好。
[0060]
在一些实施例中，步骤s102“在所述第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层”的实施可以包括如下步骤s1021和步骤s1022：
[0061]
步骤s1021：在所述第一光刻胶层上沉积初始第一保护层；
[0062]
如图1e所示，在第一光刻胶层102上沉积初始第一保护层106。
[0063]
这里，步骤s1021的实施可以通过沉积工艺形成初始第一保护层。沉积的工艺包括以下任意一种：化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积和其它任何合适的沉积工艺。其中，ald形成的沉积层厚度极均匀和一致性极优异，台阶覆盖率更好。在一些实施例中，为了使得第一开口的侧壁沉积具有一定厚度且均匀的初始第一保护层，步骤s1021的实施可以采用ald工艺沉积形成初始第一保护层。
[0064]
在一些实施例中，初始第一保护层的厚度范围为5nm至10nm。一方面，初始第一保护层的厚度不能太厚，太厚不易形成，对工艺来说具有一定的挑战；另一方面，初始第一保护层的厚度不能太薄，太薄后期不能起到减少目标图形关键尺寸和提高第二开口垂直度的作用。初始第一保护层例如为氧化硅。在一些实施例中，由于氮化硅的应力较大，与第一光刻胶层102的接触变差，由此初始第一保护层可以优先选择氧化硅。
[0065]
图1f示出了采用ald工艺沉积初始第一保护层的厚度。从图1f中的图(a)和图(b)可以看出，初始第一保护层的厚度分别为9.346nm、9.034nm、9.346nm、7.788nm、9.034nm、8.723nm、8.723nm、8.723nm，这些厚度位于7.5至9.5nm之间，且均匀的沉积在第一开口的侧壁和底部。
[0066]
步骤s1022：去除位于所述第一光刻胶层的上表面和所述第一开口底部的所述初始第一保护层，并保留所述第一开口侧壁的所述初始第一保护层，以形成具有第二开口的第一光刻胶层。
[0067]
如图1e所示，初始第一保护层106包括三部分，第一部分1061位于第一光刻胶层的上表面，第二部分1062位于第一开口的侧壁，第三部分1063位于第一开口的底部。去除位于第一光刻胶层的上表面的初始第一保护层(即初始第一保护层的第一部分1061)和第一开口底部的初始第一保护层(即初始第一保护层的第三部分1063)，并保留第一开口侧壁的初始第一保护层(即初始第一保护层的第二部分1062)，以形成如图1d所示的具有第二开口105的第一光刻胶层102。
[0068]
这里，步骤s1022的实施可以采用第三干法刻蚀工艺刻蚀掉位于第一光刻胶层的上表面和第一开口底部的初始第一保护层，其中，第三干法刻蚀工艺可以包括反应离子刻蚀技术、等离子体刻蚀技术、深反应离子刻蚀和二氟化氙(xef2)各向同性刻蚀等方法，本技术实施例对第三干法刻蚀工艺的类型不做限定。
[0069]
在一些实施例中，为了保留第一开口侧壁的初始第一保护层，第三干法刻蚀工艺的工艺参数可以包括：三氟甲烷的气流量范围为25至35sccm，氦气的气流量范围为90至110sccm，气压的范围为4至6mtorr，偏置电压的范围为大于200v。例如，三氟甲烷的气流量为30sccm，氦气的气流量为100sccm，气压为5mtorr，偏置电压为250v。在此工艺参数下，可以在刻蚀掉位于第一光刻胶层的上表面和第一开口底部的初始第一保护层的同时，保护位于第一开口侧壁的初始第一保护层。
[0070]
本技术实施例中，通过在第一光刻胶层上沉积初始第一保护层，然后去除位于第一光刻胶层的上表面和第一开口底部的初始第一保护层，并保留第一开口侧壁的初始第一保护层，实现了在第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层。
[0071]
步骤s103：通过所述第二开口刻蚀所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形。
[0072]
如图1d所示，通过第二开口105刻蚀刻蚀层101，以在刻蚀层101中形成如图1g所示
的第一目标图形107。
[0073]
在一些实施例中，如图1h所示，基底10包括刻蚀层101、位于刻蚀层101上的硬掩膜层108和位于硬掩膜层108上的具有第二开口105的第一光刻胶层102。则步骤s103的实施可以包括：通过第二开口105刻蚀硬掩膜层108和刻蚀层101，以在刻蚀层101中形成如图1h所示的第一目标图形107。其中，在硬掩膜层108中形成第七开口109。
[0074]
这里，由于第二开口的水平尺寸更小，且一致性更好，因此，通过第二开口刻蚀刻蚀层，在刻蚀层中形成的第一目标图形的关键尺寸也更小，且一致性更好。
[0075]
表2：第七开口和第八开口顶部与底部关键尺寸大小统计表
[0076]
检测项目第七开口第八开口tcd(顶部cd)36.5nm28.3nmbcd(底部cd)18.1nm16.7nmb/t(底部cd/顶部cd)0.490.59
[0077]
表2示出了第七开口和第八开口顶部与底部关键尺寸的大小。其中，第八开口为不在第一开口的侧壁沉积第一保护层，直接通过第一开口刻蚀如图1h所示的硬掩膜层108和刻蚀层101，在硬掩膜层108中形成的开口。即第七开口与第八开口的区别在于：第七开口是在第一开口的侧壁沉积第一保护层之后，硬掩膜层中形成的开口；而第八开口是不在第一开口的侧壁沉积第一保护层，硬掩膜层中形成的开口。由表2可知，第八开口与第七开口相比，tcd和bcd均有所减小，且b/t有所提高，即在第一开口的侧壁沉积第一保护层之后，可以减少硬掩膜层中开口处的关键尺寸，且提高b/t，使得第七开口的侧壁更加垂直。由于第七开口相比第八开口，关键尺寸更小，且更加垂直，因此，在通过第七开口继续刻蚀刻蚀层时，可以使得最终在刻蚀层中形成的第一目标图形的关键尺寸也更小，且垂直度更好。
[0078]
表3：第一目标图形关键尺寸的sigma值及偏差统计表
[0079][0080]
表3示出了第一目标图形关键尺寸的sigma值及偏差。由表3可知，本技术实施例提供的方案，相比于相关技术中的方案(por)，sigma值和偏差(测试点3偏差基本相等)均减小。例如，对于测试点1，sigma值从1.44降低到1.06，偏差从2.73降低到1.62，说明在刻蚀层中形成的第一目标图形关键尺寸的一致性更好。
[0081]
综上所述，通过第二开口刻蚀刻蚀层，可以使得在刻蚀层中形成的第一目标图形的关键尺寸更小，且垂直度和一致性更好。
[0082]
本技术实施例中，首先提供至少包括刻蚀层和位于刻蚀层上的具有第一开口的第一光刻胶层；然后在第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层；最后通过第二开口刻蚀刻蚀层，在刻蚀层中形成第一目标图形。如此一来，可以实现如下效果：
[0083]
第一方面，由于第一开口的侧壁沉积了第一保护层，因此，第一开口的水平尺寸大于第二开口的水平尺寸，即第二开口的水平尺寸小于第一开口的水平尺寸，而第二开口的水平尺寸影响目标图形的关键尺寸，因此，可以使得在相同尺寸第一开口的情况下，形成的第一目标图形的关键尺寸减少。
[0084]
第二方面，由于第一开口是通过光刻工艺形成的，受到光刻工艺的影响，尺寸不能太小，而通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，可以减小光刻胶层上开口的尺寸，增大光刻的工艺窗口。
[0085]
第三方面，通过在第一开口的侧壁沉积第一保护层，可以提高在刻蚀层中形成的第一目标图形的垂直度和一致性，减少孔断开、孔消失、短路、断路等问题的出现。
[0086]
在一些实施例中，在步骤s103“在刻蚀层中形成第一目标图形”之后，所述方法还包括如下步骤s104：
[0087]
步骤s104：在所述刻蚀层中形成第二目标图形。
[0088]
这里，随着半导体结构尺寸的不断减少，半导体结构中图形的密度越来越高，单次曝光已经不能满足需求，因此，需要将图形拆分为两部分，进行双重曝光，即“lele”。其中，第一目标图形为第一次曝光刻蚀的图形，第二目标图形为第二次曝光刻蚀的图形。
[0089]
在一些实施例中，步骤s104中在刻蚀层中形成第二目标图形的方法同在刻蚀层中形成第一目标图形的方法，实施时，可以包括如下步骤s1041至步骤s1043：
[0090]
步骤s1041：如图2a所示，在刻蚀层101上形成具有第五开口202的第三光刻胶层201；
[0091]
步骤s1042：如图2a所示，在第五开口202的侧壁沉积如图2b所示的第三保护层203，形成具有第六开口204的第三光刻胶层201；
[0092]
步骤s1043：如图2b所示，通过第六开口204刻蚀刻蚀层101，以在刻蚀层101中形成如图2c所示的第二目标图形205。
[0093]
这里，在通过第六开口刻蚀刻蚀层之后，可以清除刻蚀层之上的所有层，以形成如图2c所示的第一目标图形107和第二目标图形205。
[0094]
本技术实施例中，在刻蚀层中形成第一目标图形之后，还可以在刻蚀层中形成第二目标图形，为双重曝光工艺提供了形成两种目标图形的刻蚀方法，可以很好的应用在尺寸较小的半导体结构中。
[0095]
在一些实施例中，步骤s1011“在所述刻蚀层上形成所述第一光刻胶层”之前，还可以包括：在所述刻蚀层上依次形成第一硬掩膜层、刻蚀停止层、刻蚀穿透层和第二硬掩膜层；
[0096]
如图3a所示，在刻蚀层101上依次形成第一硬掩膜层301、刻蚀停止层302、刻蚀穿透层303和第二硬掩膜层304。
[0097]
对应地，步骤s103“通过所述第二开口刻蚀所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形”的实施可以包括如下步骤s1031和步骤s1032a：
[0098]
步骤s1031：通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层；
[0099]
如图3a所示，通过第二开口105刻蚀第二硬掩膜层304、刻蚀穿透层303和刻蚀停止层302，形成如图3b所示的具有第一中间图形305的刻蚀停止层302。其中，图3b为通过第二
开口105刻蚀第二硬掩膜层304、刻蚀穿透层303和刻蚀停止层302之后，清除刻蚀停止层之上所有层形成的结构示意图。
[0100]
这里，第二硬掩膜层可以包括底部抗反射层(bottom anti reflectivity coating，barc)和旋涂硬掩膜层(spin on hard-mask，soh)，其中，barc的作用可以是更好地吸收到达初始光刻胶层(未曝光显影之前的光刻胶层)的曝光光线，减少曝光光线通过初始光刻胶层后在初始光刻胶层与旋涂硬掩膜层之间的界面发生反射的情况，从而使得初始光刻胶层能更加均匀地曝光。底部抗反射层可以包括氮氧化硅层；旋涂硬掩膜层可以包括以下至少之一：旋涂二氧化硅层、旋涂氮化硅层、旋涂有机介电层、旋涂碳层(spin on carbon，soc)，本技术实施例对底部抗反射层和旋涂硬掩膜层的种类不限定。
[0101]
在一些实施例中，步骤s1031的实施还可以在刻蚀层上形成其他硬掩膜层，用于减少刻蚀过程中的应力或者使刻蚀层中形成的目标图形满足尺寸的要求，例如，在第一硬掩膜层之前形成第四硬掩膜层，第四硬掩膜层的材料可以为氮化硅，本技术实施例对硬掩膜层的数量和材料不做限定。
[0102]
刻蚀穿透层指通过刻蚀工艺可以穿透的层，刻蚀停止层指能够使刻蚀工序停止的层，其中，刻蚀穿透层与刻蚀停止层具有相对的含义。在一些实施例中，刻蚀穿透层和刻蚀停止层可以采用相同的刻蚀工艺条件进行刻蚀。为了使在相同刻蚀工艺条件下，刻蚀穿透层能够穿透，且刻蚀停止层能够停止，刻蚀停止层的刻蚀速率可以小于刻蚀穿透层的刻蚀速率。
[0103]
在一些实施例中，刻蚀停止层的厚度范围可以是25nm至35nm。其中，若刻蚀停止层的厚度太薄，刻蚀停止层不易使刻蚀工序停住，且若前程沉积工序使得第一保护层的沉积厚度有偏差，容易使刻蚀停止层被刻蚀穿。若刻蚀停止层的厚度太厚，对于沉积工艺难度较大，同时会造成浪费。因此，刻蚀停止层的厚度范围在25nm至35nm之间较好。
[0104]
由于刻蚀停止层的厚度范围是25nm至35nm，为了使得刻蚀工序停止在刻蚀停止层，在一些实施例中，刻蚀停止层中的第一中间图形的深度范围可以是10nm至30nm。
[0105]
如图3c所示为刻蚀停止层包含第一中间图形的示意图，可以看出，刻蚀停止层302的厚度是33.40nm，第一中间图形在刻蚀停止层302中的深度是11.94nm。
[0106]
由于刻蚀停止层对刻蚀工序有停止作用，因此，可以使得第一中间图形的底部尺寸相比于没有刻蚀停止层的情况下更大一些，从而提高第一中间图形的b/t。又由于后续通过第一中间图形刻蚀形成第一目标图形，在第一中间图形b/t提高的情况下，第一目标图形的b/t也会提高。
[0107]
在一些实施例中，步骤s1031“通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层”的实施可以包括如下步骤s131a和步骤s131b：
[0108]
步骤s131a：采用第一干法刻蚀工艺，通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层，形成具有第二中间图形的第二硬掩膜层；
[0109]
这里，第二中间图形为采用第一干法刻蚀工艺，在第二硬掩膜层上刻蚀掉的部分形成的图形。
[0110]
由于第二硬掩膜层的材料可能与刻蚀穿透层和刻蚀停止层的材料不同，为了方便控制在相同刻蚀工艺条件下，在相同刻蚀条件下，刻蚀停止层的刻蚀速率可以小于刻蚀穿
透层的刻蚀速率，且第二硬掩膜层可以完成刻蚀掉，可以对第二硬掩膜层采用第一干法刻蚀工艺，对刻蚀穿透层和刻蚀停止层采用第二干法刻蚀工艺，即对第二硬掩膜层与刻蚀穿透层和刻蚀停止层进行分步刻蚀。当然，若采用一种刻蚀工艺条件，可以实现第二硬掩膜层的完全刻蚀掉，且刻蚀停止层的刻蚀速率可以小于刻蚀穿透层的刻蚀速率，也可以采用一种刻蚀工艺条件，本技术实施例对此不做限定。
[0111]
步骤s131b：采用第二干法刻蚀工艺，通过所述第二中间图形刻蚀所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层。
[0112]
这里，在第二干法刻蚀工艺中，刻蚀停止层的刻蚀速率可以小于刻蚀穿透层的刻蚀速率，以使得刻蚀工序能够穿透刻蚀穿透层，同时停止在刻蚀停止层。
[0113]
在一些实施例中，第二干法刻蚀工艺的工艺参数可以包括：六氟化碳的气流量范围为22至26sccm，氩气的气流量范围为160至200sccm，氧气的气流量范围为20至24sccm，气压的范围为13至17mtorr，高频功率的范围为大于500w，低频功率的范围为大于2000w，偏置电压的范围为大于450v。例如：六氟化碳的气流量为24sccm，氩气的气流量为180sccm，氧气的气流量为22sccm，气压为15mtorr，高频功率为550w，低频功率为2100w，偏置电压为500v。
[0114]
步骤s1032a：通过所述第一中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形。
[0115]
如图3b所示，通过第一中间图形305刻蚀第一硬掩膜层301和刻蚀层101，以在刻蚀层101中形成如图1g所示的第一目标图形107。
[0116]
本技术实施例中，通过在刻蚀层上形成第一光刻胶层之前，在刻蚀层上依次形成第一硬掩膜层、刻蚀停止层、刻蚀穿透层和第二硬掩膜层；再通过第二开口刻蚀第二硬掩膜层、刻蚀穿透层和刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层；最后通过第一中间图形刻蚀第一硬掩膜层和刻蚀层，在刻蚀层中形成第一目标图形。如此一来，利用刻蚀停止层对刻蚀工序的停止作用，使得第一中间图形的底部尺寸相比于没有刻蚀停止层的情况下更大一些，从而提高第一中间图形的b/t；又由于通过第一中间图形刻蚀形成第一目标图形，因此，在第一中间图形b/t提高的情况下，第一目标图形的b/t也会提高，从而使得第一目标图形的垂直度更好。
[0117]
在一些实施例中，步骤s1031“在形成具有第一中间图形的刻蚀停止层”之后，还包括如下步骤s1032b和步骤s1033b：
[0118]
步骤s1032b：在所述刻蚀停止层中形成第三中间图形；
[0119]
如图3d所示，在刻蚀停止层302中形成第三中间图形306。
[0120]
这里，步骤s1032b中在刻蚀停止层中形成第三中间图形的方法可以与在刻蚀停止层中形成第一中间图形的方法相同，区别之处在于可以先清除刻蚀穿透层之上的所有层，然后在刻蚀穿透层上沉积新的硬掩膜层和具有开口的光刻胶层，通过开口刻蚀在刻蚀停止层中形成第三中间图形。这里之所以保留刻蚀穿透层，是在形成第三中间图形的过程中，同样利用刻蚀停止层对刻蚀工序的停止作用，以提高第三中间图形的b/t。
[0121]
同样，由于刻蚀停止层的厚度范围是25nm至35nm，为了使得刻蚀工序停止在刻蚀停止层，在一些实施例中，刻蚀停止层中的第三中间图形的深度范围是10nm至30nm。
[0122]
步骤s1033b：通过所述第一中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形的同时，通过所述第三中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层和
所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第二目标图形。
[0123]
这里，如图3d所示，步骤s1033b的实施可以为同时通过第一中间图形305和第三中间图形306刻蚀第一硬掩膜层301和刻蚀层101，以在刻蚀层101中形成如图2c所示的第一目标图形107和第二目标图形205。
[0124]
本技术实施例为在刻蚀层上依次形成第一硬掩膜层、刻蚀停止层、刻蚀穿透层和第二硬掩膜层的情况提供了在刻蚀层上形成两种目标图形的刻蚀方法，可以很好的应用在双重曝光的工艺中。通过在刻蚀停止层中形成第一中间图形和第三中间图形，使得每一种目标图形的形成过程都使用到了刻蚀停止层对刻蚀工序的停止作用，从而提高第一中间图形和第三中间图形的b/t，进行提高最终目标图形的b/t。
[0125]
在一些实施例中，步骤s1032b“在所述刻蚀停止层中形成第三中间图形”的实施可以包括：
[0126]
步骤s13b1：在所述刻蚀穿透层上依次形成第三硬掩膜层和具有第三开口的第二光刻胶层；
[0127]
如图3e所示，在刻蚀穿透层303上依次形成第三硬掩膜层309和具有第三开口308的第二光刻胶层307；
[0128]
这里，第三硬掩膜层可以包括底部抗反射层和旋涂硬掩膜层，第三硬掩膜层的材料可以与第一硬掩膜层的材料相同，也可以与第一硬掩膜层的材料不同。
[0129]
在一些实施例中，步骤s13b1之前还包括：清除位于所述刻蚀穿透层之上的所有层。
[0130]
这里，清除位于刻蚀穿透层之上的所有层，是为了在刻蚀穿透层上形成新的第三硬掩膜层和第二光刻胶层，从而在第二光刻胶层上形成用于刻蚀形成第三中间图形的开口；此外，保留刻蚀穿透层，可以在形成第三中间图形的过程中，同样利用刻蚀停止层对刻蚀工序的停止作用，以提高第三中间图形的b/t。
[0131]
步骤s13b2：在所述第三开口的侧壁沉积第二保护层，形成具有第四开口的第二光刻胶层；
[0132]
如图3e所示，在第三开口308的侧壁沉积如图3f所示的第二保护层311，形成具有第四开口310的第二光刻胶层307。
[0133]
步骤s13b3：通过所述第四开口刻蚀所述第三硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，以在所述刻蚀停止层中形成所述第三中间图形。
[0134]
如图3f所示，通过第四开口310刻蚀第三硬掩膜层309、刻蚀穿透层303和刻蚀停止层302，以在刻蚀停止层302中形成如图3d所示的第三中间图形306。
[0135]
本技术实施例中，通过在刻蚀穿透层上依次形成第三硬掩膜层和具有第三开口的第二光刻胶层；然后在第三开口的侧壁沉积第二保护层，形成具有第四开口的第二光刻胶层；最后通过第四开口刻蚀第三硬掩膜层、刻蚀穿透层和刻蚀停止层，实现了在刻蚀停止层中形成第三中间图形。
[0136]
本技术实施例还提供一种刻蚀方法，用于刻蚀形成第一目标图形和第二目标图形，其中，第一目标图形和第二目标图形用于形成半导体结构中外围区的接触插塞，接触插塞用于将外围区的晶体管中的源极或漏极与外围区的金属互连层连接，所述方法包括如下步骤s201至步骤s208：
[0137]
步骤s201：在刻蚀层上依次形成第四硬掩膜层、第一硬掩膜层、刻蚀停止层、刻蚀穿透层、第二硬掩膜层和具有第一开口的第一光刻胶层；
[0138]
如图4a所示，在刻蚀层101上依次形成第四硬掩膜层401、第一硬掩膜层301、刻蚀停止层302、刻蚀穿透层303、第二硬掩膜层304和具有第一开口103的第一光刻胶层102。其中，刻蚀层101为覆盖外围区晶体管402的介质层所在的层；第四硬掩膜层401为氮化硅层，用于使形成的第一目标图形具有需要的尺寸；刻蚀停止层302为氮氧化硅层，刻蚀穿透层303为氧化物层，其中，刻蚀停止层的刻蚀速率小于刻蚀穿透层的刻蚀速率；第二硬掩膜层304包括barc层3042和soh层3041，barc层为氮氧化硅层，soh层为旋涂碳层；第一开口用于刻蚀形成第一目标图形，第一开口通过图案化第一光刻胶层形成。
[0139]
步骤s202：在所述第一开口的侧壁沉积第一保护层，形成具有第二开口的第一光刻胶层；
[0140]
如图4a所示，在第一开口103的侧壁沉积如图4b所示的第一保护层104，形成具有第二开口105的第一光刻胶层102。
[0141]
步骤s203：通过所述第二开口刻蚀所述第二硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，形成具有第一中间图形的刻蚀停止层；
[0142]
如图4b所示，通过第二开口105刻蚀第二硬掩膜层304、刻蚀穿透层303和刻蚀停止层302，形成如图4c所示的具有第一中间图形305的刻蚀停止层302。
[0143]
步骤s204：清除位于所述刻蚀穿透层之上的所有层；
[0144]
清除位于刻蚀穿透层303之上的所有层，形成如图4c所示的结构。
[0145]
步骤s205：在所述刻蚀穿透层上依次形成第三硬掩膜层和具有第三开口的第二光刻胶层；
[0146]
如图4d所示，在刻蚀穿透层303上依次形成第三硬掩膜层309和具有第三开口308的第二光刻胶层307，其中，第三硬掩膜层309包括barc层3092和soh层3091。
[0147]
步骤s206：在所述第三开口的侧壁沉积第二保护层，形成具有第四开口的第二光刻胶层；
[0148]
如图4d所示，在第三开口308的侧壁沉积如图4e所示的第二保护层311，形成具有第四开口310的第二光刻胶层307。
[0149]
步骤s207：通过所述第四开口刻蚀所述第三硬掩膜层、所述刻蚀穿透层和所述刻蚀停止层，以在所述刻蚀停止层中形成所述第三中间图形；
[0150]
如图4e所示，通过第四开口310刻蚀第三硬掩膜层309、刻蚀穿透层303和刻蚀停止层302，在刻蚀停止层302中形成如图4f所示的第三中间图形306，这里，图4f为清除刻蚀停止层302之上所有层之后得到的结构。
[0151]
步骤s208：通过所述第一中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层、所述第四硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第一目标图形的同时，通过所述第三中间图形刻蚀所述第一硬掩膜层、所述第四硬掩膜层和所述刻蚀层，以在所述刻蚀层中形成第二目标图形。
[0152]
如图4f所示，同时通过第一中间图形305和第三中间图形306刻蚀第一硬掩膜层301、第四硬掩膜层401和刻蚀层101，在刻蚀层101中形成如图4g所示的第一目标图形107和第二目标图形205。
[0153]
这里，在第一目标图形和第二目标图形用于形成半导体结构中外围区的接触插塞
的情况下，可以在第一目标图形和第二目标图形的内壁均沉积绝缘层、缓冲层和导电层，以形成外围区的接触插塞。由于接触插塞的一端连接外围区晶体管的源极或漏极，另一端连接外围区的金属互连层，从而可以实现信号的传递，进行逻辑运算。
[0154]
本技术实施例还提供一种半导体结构，该半导体结构采用如上述任一实施例中的方法形成。
[0155]
本技术实施例提供的半导体结构与上述实施例提供的形成半导体结构的方法类似，对于本技术实施例未详尽披露的技术特征，请参照上述实施例进行理解，这里，不再赘述。
[0156]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过非目标的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合。
[0157]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。本公开所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
[0158]
以上所述，仅为本公开实施例的一些实施方式，但本公开实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。