半导体器件的形成方法技术

本发明专利技术提供半导体器件的形成方法，包括：提供衬底，衬底上包含介质层；在介质层上形成硬掩膜层；在硬掩膜层中形成条状开口；在条状开口上形成两个以上沿条状开口长度方向分布的柱状结构；在柱状结构的侧面形成位于硬掩膜层上的侧墙，侧墙沿同一条状开口长度方向上的两倍厚度小于同一条状开口上相邻两个柱状结构之间的距离；去除柱状结构；以侧墙和硬掩膜层为掩模，在介质层中形成通孔或者沟槽。本发明专利技术所提供的半导体器件的形成方法在同一条状开口上柱状结构所占据的位置和相邻两个侧墙之间的位置都形成通孔或者沟槽，使得在同一条状开口上相邻两个柱状结构之间增加形成一个通孔或者沟槽，从而形成密集排列的通孔或者沟槽阵列。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，包括：提供衬底，衬底上包含介质层；在介质层上形成硬掩膜层；在硬掩膜层中形成条状开口；在条状开口上形成两个以上沿条状开口长度方向分布的柱状结构；在柱状结构的侧面形成位于硬掩膜层上的侧墙，侧墙沿同一条状开口长度方向上的两倍厚度小于同一条状开口上相邻两个柱状结构之间的距离；去除柱状结构；以侧墙和硬掩膜层为掩模，在介质层中形成通孔或者沟槽。本专利技术所提供的在同一条状开口上柱状结构所占据的位置和相邻两个侧墙之间的位置都形成通孔或者沟槽，使得在同一条状开口上相邻两个柱状结构之间增加形成一个通孔或者沟槽，从而形成密集排列的通孔或者沟槽阵列。【专利说明】
本专利技术涉及半导体工艺领域，特别涉及一种。
技术介绍
在半导体制造工业中，通常需要采用光刻技术，光刻技术利用光学-化学反应原 理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或者介质层上，形成有效图形窗口或 者功能图形。 传统的光刻工艺分辨率已到达理论值，为了越过传统光刻工艺理论分辨率的限 制，提高半导体器件的集成密度和形成具有纳米级尺寸的结构，高分辨率的光刻工艺已经 被发展和运用，例如版 -刻-版-刻（lith〇-etch_lith〇-etch，LELE)和版-版-刻（LLE) 光刻技术。但是，利用这些技术制作通孔（via)、沟槽（trench)、金属插塞（metal plug)或 者金属互连线时，所形成的通孔、沟槽、金属插塞或者金属互连线通常无法达到所需的密集 排列。 为此，需要一种新的，以解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以提高通孔、沟槽、金属插 塞或者金属互连线的排列密度。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括： 提供衬底，所述衬底上包含介质层； 在所述介质层上形成硬掩膜层； 在所述硬掩膜层中形成贯穿所述硬掩膜层厚度的一个或者多个条状开口； 在所述条状开口上形成两个以上沿所述条状开口长度方向分布的柱状结构，所述 柱状结构的上表面高于所述硬掩膜层的上表面； 在所述柱状结构的侧面形成位于所述硬掩膜层上的侧墙，所述侧墙沿同一所述条 状开口长度方向上的两倍厚度小于同一所述条状开口上相邻两个所述柱状结构之间的距 离； 去除所述柱状结构； 以所述侧墙和所述硬掩膜层为掩模，在所述介质层中形成通孔或者沟槽。 可选的，还包括：在所述通孔或者沟槽中形成金属层，所述金属层的上表面与所述 介质层的上表面齐平。 可选的，所述硬掩膜层为金属硬掩膜层，在所述介质层上形成所述金属硬掩膜层 之前，还包括：在所述介质层上形成刻蚀停止层。 可选的，所述金属硬掩膜层的材料包括氮化钛或者氮化铜，厚度为50人?500A;所 述刻蚀停止层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅和碳氮化硅的一种或者多种的 任意组合。 可选的，所述侧墙的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、氮化 钛和氮化铜中的至少一种或者多种的任意组合。 可选的，所述柱状结构的材料包括光刻胶材料、含硅底部抗反射层材料、无定形碳 材料和氮化娃材料的一种或者多种的任意组合，高度为5nm?100nm。 可选的，所述条状开口的宽度为5nm?200nm。 可选的，所述条状开口为两个以上，相邻的两个所述条状开口之间的距离小于或 等于所述侧墙厚度的两倍。 可选的，所述柱状结构的横截面形状为圆形、椭圆形、矩形或者菱形。 本专利技术还提供另外一种，包括： 提供衬底； 在所述衬底上形成一个或多个第一条状结构； 在所述第一条状结构的侧面形成位于所述衬底上的第一侧墙； 去除所述第一条状结构； 形成覆盖所述第一侧墙和所述衬底的牺牲层； 在所述牺牲层上形成一个或多个第二条状结构，所述第二条状结构的长度方向与 所述第一侧墙的长度方向呈大于或等于45°且小于或等于90°的夹角； 在所述第二条状结构的侧面形成位于所述牺牲层上的第二侧墙； 以所述第二侧墙为掩模，蚀刻所述牺牲层和所述第一侧墙，并去除所述牺牲层，形 成矩阵排列的多个立柱。 可选的，所述第一条状结构的材料包括光刻胶材料、含娃底部抗反射层材料、无定 形碳材料和氮化硅材料的一种或者多种的任意组合。 可选的，所述第一侧墙的制作材料包括氮化铜，在形成所述多个立柱之后，还包括 在氢气气氛中对所述多个立柱进行退火处理，使所述氮化铜被还原成铜。 可选的，还包括所述立柱之间形成超低k介质材料。 可选的，所述第一侧墙或者所述第二侧墙的制作材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化 硅、碳化硅、碳氮化硅、氮化钛和氮化铜中的至少一种或者多种的任意组合。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 本专利技术所提供的一种中，首先在介质层上的硬掩膜层中形 成贯穿所述硬掩膜层厚度的一个或者多个条状开口，然后在所述条状开口上形成两个以上 沿所述条状开口长度方向分布的柱状结构，之后在所述柱状结构的侧面形成位于所述硬掩 膜层上的侧墙，从而在同一条状开口上柱状结构所占据的位置和相邻两个侧墙之间的位置 都形成通孔或者沟槽，使得在同一所述条状开口上相邻两个柱状结构之间增加形成一个通 孔或者沟槽，从而形成密集排列的通孔或者沟槽阵列，相邻通孔或者沟槽之间的距离可以 小于传统光刻工艺极限值。 本专利技术所提供的另外一种中，在衬底上形成第一侧墙，并 形成牺牲层覆盖所述第一侧墙和所述衬底，在所述牺牲层上形成第二侧墙，然后以所述第 二侧墙为掩模蚀刻所述第一侧墙，进而在第一侧墙中与第二侧墙对应的位置形成矩阵排列 的多个立柱，由于第一侧墙之间的距离可以小于传统光刻工艺极限值，第二侧墙之间的距 离可以小于传统光刻工艺极限值，因而所形成的立柱阵列中，相邻立柱之间的距离可以小 于传统光刻工艺极限值，并且立柱阵列排列规整，密集程度高。 【专利附图】【附图说明】 图1至图13为本专利技术实施例一所提供的的示意图； 图14至图23为本专利技术实施例二所提供的的示意图。 【具体实施方式】 正如
技术介绍
所述，利用版-刻-版-刻或者版-版-刻等光刻技术制作通孔 (via)、沟槽（trench)、金属插塞（metal plug)或者金属互连线时，需要用到两次掩膜版，并 且所形成的通孔、沟槽、金属插塞或者金属互连线通常无法达到所需的密集排列，难以形成 矩阵分布的通孔、沟槽、金属插塞或者金属互连线。 为此，本专利技术提供一种，首先在介质层上的硬掩膜层中形 成贯穿所述硬掩膜层厚度的一个或者多个条状开口，然后在所述条状开口上形成两个以上 沿所述条状开口长度方向分布的柱状结构，之后在所述柱状结构的侧面形成位于所述硬掩 膜层上的侧墙，从而在同一条状开口上柱状结构所占据的位置和同一条状结构中相邻两个 侧墙之间的位置都形成通孔或者沟槽，使得在同一所述条状开口上相邻两个柱状结构之间 增加形成一个通孔或者沟槽，从而形成密集排列的通孔或者沟槽阵列，由于在同一条状结 构中相邻两个侧墙之间增加形成一个开口，因此最终形成的相邻两个通孔或者沟槽之间的 距离可以小于传统光刻工艺极限值。 在本专利技术提供的另外一种中，首先在衬底上形成第一条状 结构，然后在第一条状结构侧面形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上包含介质层；在所述介质层上形成硬掩膜层；在所述硬掩膜层中形成贯穿所述硬掩膜层厚度的一个或者多个条状开口；在所述条状开口中形成两个以上沿所述条状开口长度方向分布的柱状结构，所述柱状结构的上表面高于所述硬掩膜层的上表面；在所述柱状结构的侧面形成位于所述硬掩膜层上的侧墙，所述侧墙沿同一所述条状开口长度方向上的两倍厚度小于同一所述条状开口上相邻两个所述柱状结构之间的距离；去除所述柱状结构；以所述侧墙和所述硬掩膜层为掩模，在所述介质层中形成通孔或者沟槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张城龙，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31