半导体结构的形成方法_2

文档序号:9930390阅读:来源:国知局
实施例中,可以形成第一阻挡层101、第一氧化物硬掩膜层102、无定形碳层103和第二硬掩膜层104中的一层或几层,也可以不形成第一阻挡层101、第一氧化物硬掩膜层102、无定形碳层103和第二硬掩膜层104。
[0041]结合参考图4、图5,接下来在所述衬底上形成牺牲图形106。具体地,在本实施例中,在所述第二硬掩膜层104上形成牺牲材料层105。在本实施例中,所述牺牲材料层105的材料为无定形碳,但是本发明对所述牺牲材料层105的材料不做限制。在其他实施例中,所述牺牲材料层105的材料还可以为旋涂材料等有机化合物。
[0042]形成牺牲材料层105之后,在所述牺牲材料层105上涂布光阻层(未示出),采用掩膜板对所述光阻层进行曝光显影,使光阻层图形化,以图形化的光阻层为掩膜,刻蚀牺牲材料层105,形成多个牺牲图形106。需要说明的是,多个牺牲图形106的最小线宽以及多个牺牲图形106之间的最小间距可以为现有光刻工艺的最小线宽和间距。如图5所示,在图5中示出的衬底区域上形成3个牺牲图形106。
[0043]参考图6,采用沉积设备在所述牺牲图形106和衬底上沉积侧墙材料层107,在沉积侧墙材料层107的过程中,所述沉积设备的输出射频功率在第一功率和第二功率间切换,所述第一功率和第二功率的频率不同。本实施例中,所述第一功率比第二频率的频率高,具体地,第一功率为高频功率,第二功率为低频功率。
[0044]本实施例中,所述高频功率指的是频率在40KHZ以上的输出射频功率,低频功率指的是频率在40KHZ以下的输出射频功率。
[0045]输出射频功率越大,侧墙材料层107的沉积速度越快,侧墙材料层107的质地越疏松;输出射频功率越小,侧墙材料层107的沉积速度越慢,侧墙材料层107的质地越致密。在高频功率下,质地疏松的侧墙材料层107中容易产生拉伸应力,在高频功率下,质地致密的侧墙材料层107中容易产生压缩应力。
[0046]在沉积侧墙材料层107的过程中,在较大的输出射频功率下,沉积的侧墙材料层较为疏松,容易产生拉伸应力,在较小的输出射频功率下,沉积的侧墙材料层较为致密,容易产生压缩应力。因此,所述沉积设备的输出射频功率在第一功率和第二功率间切换,能够使侧墙材料层内部同时包括压缩应力部分和拉伸应力部分,能够使侧墙材料层107内部产生的拉伸应力和压缩应力部分相互抵消,从而在刻蚀侧墙材料层107形成侧墙之后,侧墙中的应力较小,不容易发生倾斜。
[0047]需要说明的是,总体来说,对于同样厚度的质地疏松的侧墙材料层107和质地致密的侧墙材料层107,前者产生的拉伸应力小于后者产生的压缩应力,因此,在具体实施时,可以调节第一功率和第二功率各自的输出时间,使第一功率的输出时间略大于第二功率的输出时间,进而使侧墙材料层107中的应力相互抵消。
[0048]需要说明的是,在本实施例中,在所述牺牲图形106和第二硬掩膜层104上沉积侧墙材料层107。
[0049]具体地,在本实施例中,采用原子层沉积法形成所述侧墙材料层107,原子层沉积法的阶梯覆盖沉积性较强,在牺牲图形106侧壁表面沉积的侧墙材料层107厚度较为均匀。但是本发明对形成侧墙材料层107的具体方法不做限制,在其他实施例中,形成侧墙材料层107的方法还可以为化学气相沉积法。
[0050]所述侧墙材料层107的材料为氮化硅。氮化硅薄膜的可塑性较强,在对侧墙材料层107进行各向异性刻蚀后,形成的侧墙形貌较好。但是本发明对侧墙材料层107的材料做限制,在其他实施例中,形成侧墙材料层107的材料还可以为ONO或氧化硅。
[0051]当侧墙材料层107的质地较为疏松时,由侧墙材料层107形成的侧墙容易产生背向牺牲图形106的拉伸应力,在去掉牺牲图形106后,侧墙向背向牺牲图形106原位置的方向倾斜;当侧墙材料层107的质地较为致密时,由侧墙材料层107形成的侧墙容易产生朝向牺牲图形106的压缩应力,在去掉牺牲图形106后,向朝向牺牲图形106原位置的方向倾斜。
[0052]在本实施例中,所述沉积侧墙材料层107的过程包括第一沉积和第二沉积,在第一沉积中,所述输出射频功率为第一功率的时间占所述第一沉积工艺总时间的比例在40%到50%之间,在第二沉积中,所述输出功率为第一功率的时间占所述第二沉积工艺总时间的比例在90 %到100 %之间。
[0053]在第一沉积中,进行多次第一功率与第二功率的切换,也就是进行多次高频功率与低频功率的切换。所述输出射频功率为第一功率的时间占所述第一沉积工艺总时间的比例在40%到50%之间,也就是说,高频功率的时间较少,低频功率的时间较多,第一沉积形成的部分厚度的侧墙材料层107质地较为致密,因此总体来说,第一沉积形成的部分厚度的侧墙材料层107容易产生压缩应力。
[0054]由于在第一沉积中,进行多次高频功率与低频功率的切换,因此第一沉积所形成的部分厚度的侧墙材料层107包括:交替形成的多层质地疏松和致密的膜层,这样形成的侧墙材料层107的应力虽然整体表现为压缩应力,但是侧墙材料层107内部的应力比较均匀,质量较高。
[0055]第二沉积中,进行多次第一功率与第二功率的切换,所述输出射频功率为第二功率的时间占所述沉积设备总输出射频功率时间的比例在90%到100%之间。这样第二沉积中的输出射频功率较高,并且所述输出射频功率为低频功率的时间远小于所述输出射频功率为高频功率的时间,即质地较为疏松的部分占第二沉积形成的侧墙材料层107的比例更大,因此总体来说,第二沉积形成的部分厚度的侧墙材料层107质地较为疏松,容易产生拉伸应力。
[0056]由于在第二沉积中,进行多次第一功率与第二功率的切换,即多次高频功率与低频功率的切换,因此第二沉积所形成的部分厚度的侧墙材料层107包括依次形成的多层质地疏松和致密的薄层,这样形成的侧墙材料层107的应力虽然整体表现为拉伸应力,但是侧墙材料层107内部的应力比较均匀,质量较高。
[0057]在进行第一沉积和第二沉积后,形成了完整的侧墙材料层107。需要说明的是,本发明对第一沉积和第二沉积的先后顺序不做限制。
[0058]在沉积侧墙材料层107的过程中,可以通过调节第一沉积和第二沉积占沉积侧墙材料层107总时长的比例,来调节侧墙材料层107整体表现的应力性。在本实施例中,由于在第一沉积中,所述输出射频功率为第一功率的时间占所述第一沉积工艺总时间的比例在40%到50%之间,在第二沉积中,所述输出功率为第一功率的时间占所述第二沉积工艺总时间的的比例在90%到100%之间,可以使第一沉积占沉积侧墙材料层107总时长的40%到60%,使第一沉积和第二沉积分别形成的部分厚度的侧墙材料层107的应力相互抵消,这样侧墙材料层107整体表现的应力很小,刻蚀侧墙材料层107形成的侧墙不容易产生倾斜。
[0059]此外,在形成沉积侧墙材料层107的过程中,可以根据实际的生产情况,对第一沉积和第二沉积占沉积侧墙材料层107总时长的比例进行微调,例如当第一次生产制作的侧墙材料层107表现为压缩应力,使得侧墙向朝向牺牲图形106的方向倾斜时,可以在下一次生产制作侧墙材料层107的过程中,适当增加第二沉积占沉积侧墙材料层107总时长的比例,从而增大侧墙材料层107中的拉伸应力,使侧墙材料层107中的压缩应力和拉伸应力相互抵消。
[0060]需要说明的是,沉积设备包括频率可调设备与频率不可调设备。在本实施例中,可以采用分别输出高频功率和低频功率的两个频率不可调设备进行沉积侧墙材料层107的步骤,在进行第一沉积和第二沉积的步骤中,在两个频率不可调设备中不断切换。还可以采用一个频率可调设备进行沉积侧墙材料层107的步骤,在进行第一沉积和第二沉积的步骤中,不断调节沉积设备的输出射频功率,使输出射频功率在高频功率和低频功率中不断切换。
[0061]需要说明的是,在沉积侧墙材料层107的过程中,米用的沉积气体包括SiH2Cl^体和氨气。所述31比(:12气体和氨气的流量均在20SCCm到lOOOsccm的范围内。但是本发明对采用的沉积气体和流量不做限制。
[0062]在沉积侧墙材料层107的过程中,温度在300摄氏度到600摄氏度的范围内,气压在0.1托到10托的范围内。在上述温度和气压的范围内,所形成的侧墙材料层107质量较好,但是本发明对沉积侧墙材料层107的温度和气压不做限制。
[0063]参考图7,刻蚀所述侧墙材料层107,在所述牺牲图形106侧壁形成侧墙108。具体地,刻蚀所述侧墙材料层107,去除牺牲图形10
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