图形化的掩膜层及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种图形化的掩膜层及其形成方法，其中，形成方法包括：提供目标刻蚀层，在抗反射层内形成第一凹槽；对抗反射层和图形化结构进行第一表面处理工艺；在形成第一凹槽和第一表面处理工艺之后，刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层，在目标刻蚀层上形成第一掩膜层。所述形成方法可以改善第一掩膜层的线宽粗糙度和刻线边缘粗糙度，从而提高后续形成的半导体器件的电学性能。

Graphical Mask Layer and Its Formation Method

The invention provides a graphical mask layer and a forming method thereof. The forming method includes: providing a target etching layer to form a first groove in the anti-reflective layer; performing a first surface treatment process for the anti-reflective layer and the graphical structure; etching the initial mask layer at the bottom of the first groove after forming the first groove and the first surface treatment process, and forming the first groove on the target etching layer. Form the first mask layer. The forming method can improve the linewidth roughness and the groove edge roughness of the first mask layer, thereby improving the electrical performance of subsequently formed semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
图形化的掩膜层及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图形化的掩膜层及其形成方法。
技术介绍
在半导体制造领域，随着半导体器件尺寸不断缩小，光刻特征尺寸逐渐接近甚至超过了光学光刻的物理极限，由此给半导体制造技术尤其是光刻技术提出了更加严峻的挑战。超紫外线(EUV)光刻技术具备更小光刻分辨率，但由于种种原因并不能实现光刻特征尺寸的缩小，因此需要继续拓展光刻技术。双重图形(doublepatterning，简称DP)技术在不改变现有光刻设备的前提下，作为一种有效提高光刻分辨率的技术促进了光刻技术的发展。双重图形技术的实现方法包括LELE(litho-etch-litho-etch，曝光-刻蚀-曝光-刻蚀)双重图形方法、LFLE(litho-freeze-litho-etch，曝光-凝固-曝光-刻蚀)双重图形化方法、自对准双重图形化(self-aligneddoublepatterning，简称SADP)方法以及自对准多重图形化(self-alignedmultiplepatterning，简称SAMP)方法等。然而，随着半导体器件的密度提高，尺寸缩小，半导体器件的制造工艺难度提高，而所获得的图形化结构的粗糙度变差，使得半导体器件的电学性能变差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图形化的掩膜层及其形成方法，能够改善开口的侧壁粗糙度，从而提高后续形成的半导体器件的电学性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种图形化的掩膜层的形成方法，包括：提供目标刻蚀层、位于所述目标刻蚀层上的初始掩膜层、位于所述初始掩膜层上的抗反射层以及位于所述抗反射层上的图形化结构；以所述图形化结构为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽；对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺；在形成第一凹槽和第一表面处理工艺之后，刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层，在目标刻蚀层上形成第一掩膜层。可选的，所述图形化结构表面具有第一粗糙度；对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺，使所述图形化结构具有的第一粗糙度变为第三粗糙度，所述第三粗糙度小于第一粗糙度。可选的，所述第一表面处理工艺为第一等离子体处理工艺，所述第一等离子体处理工艺产生第一等离子体，在形成第一等离子体的过程中激发紫外光和热。可选的，所述第一表面处理工艺的工艺气体包括HBr。可选的，所述第一表面处理工艺的工艺气体还包括H2、Ar和He的一种或多种组合。可选的，所述图形化结构包括初始图形层。可选的，还包括：在形成第一凹槽之前，对所述抗反射层和所述初始图形层进行第一表面处理工艺；在完成第一表面处理工艺之后，以所述初始图形层为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽。可选的，还包括：在形成第一凹槽之后，在所述初始图形层的侧壁和顶部表面形成第一保护层；所述第一保护层的形成步骤包括：采用第二等离子体工艺处理所述初始图形层，在所述初始图形层的侧壁和顶部表面形成第一保护层。可选的，所述第二等离子体工艺的工艺气体包括N2。可选的，所述第二等离子体处理工艺的工艺气体还包括H2、Ar和He的一种或多种组合。可选的，所述第一保护层的厚度为10埃～100埃。可选的，所述图形化结构还包括位于所述初始图形层侧壁和顶部表面的第二保护层。可选的，在刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层之前，还包括：以所述初始图形层和所述第二保护层为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽；在形成第一凹槽之后，对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺。可选的，所述第一凹槽侧壁具有第二粗糙度；在形成第一凹槽之后，对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺，使所述第一凹槽侧壁具有的第二粗糙度变为第四粗糙度，所述第四粗糙度小于第二粗糙度。可选的，采用第一刻蚀工艺在所述抗反射层内形成所述第一凹槽，所述第一刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的一种或两种组合。可选的，所述第一刻蚀工艺为干法刻蚀工艺，所述第一刻蚀工艺的工艺气体包括CxHyFz，其中x：z为1：1～10:1，y为0～5。可选的，所述第一刻蚀工艺的工艺气体还包括O2、Ar和He的一种或多种组合。可选的，所述第一凹槽的深度小于所述抗反射层的厚度；在刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层之前，还包括：刻蚀所述第一凹槽底部的抗反射层，直至暴露出所述初始掩膜层。可选的，在形成第一掩膜层之后，还包括：在所述目标刻蚀层上在形成第二掩膜层，所述第二掩膜层覆盖所述第一掩膜层的侧壁；在形成所述第二掩膜层之后，去除所述第一掩膜层；所述第二掩膜层的形成步骤包括：在所述目标刻蚀层上形成第二掩膜材料层，所述第二掩膜材料层覆盖所述第一掩膜层的侧壁和顶部；回刻蚀所述第二掩膜材料层，去除第一掩膜层上的第二掩膜材料层，形成所述第二掩膜层。本专利技术还提供一种采用上述任意一项方法形成的图形化的掩膜层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的图形化的掩膜层的形成方法中，通过在形成第一凹槽和第一表面处理工艺之后，刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层，在目标刻蚀层上形成第一掩膜层。所述形成方法中在形成第一凹槽之前，所述第一表面处理工艺对所述抗反射层和所述图形化结构的侧壁进行平滑化，再以所述图形化结构为掩膜形成抗反射层，确保形成的第一凹槽的图形保真度；或者，在形成第一凹槽之后，所述第一表面处理对所述抗反射层和所述图形化结构的侧壁进行平滑化，同时也改善第一凹槽侧壁的抗反射层的形貌，在后续刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层时，降低第一凹槽侧壁带来的散射效应，改善第一掩膜层的线宽粗糙度和刻线边缘粗糙度，从而提高后续形成的半导体器件的电学性能。进一步，对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺，所述第一表面处理在形成第一等离子体的过程中激发紫外光，所述紫外光能够使抗反射层和图形化结构表面的分子结构产生变化，从而降低玻璃化温度(Tg)，使得所述抗反射层和所述图形化结构的表面产生局部重新流动，有利于降低线宽粗糙度和边缘粗糙度，进而提高半导体器件的电学性能。进一步，所述图形化结构还包括位于初始图形层侧壁和顶部表面的第二保护层，在采用第一刻蚀工艺形成第一凹槽以及刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层的过程中，所述第二保护层避免所述初始图形层的损伤，确保初始图形层的完整性，提高第一凹槽以及第一掩膜层的线宽粗糙度和边缘粗糙度，进而提高半导体器件的电学性能。附图说明图1至图3是一种图形化的掩膜层的形成方法的各步骤的结构示意图；图4至图11是本专利技术实施例图形化的掩膜层的形成过程的结构示意图；图12是本专利技术实施例图形化的掩膜层的线宽粗糙度和边缘粗糙度的示意图；图13至图16是本专利技术另一实施例图形化的掩膜层的形成过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，随着半导体器件的密度提高，尺寸缩小，所获得的图形化的掩膜层粗糙度变差，使得半导体器件的电学性能变差。采用光刻胶层作为掩膜，在刻蚀抗反射层的过程中的等离子体会对光刻胶层的侧壁造成损伤，使得掩膜层的线宽粗糙度和边缘粗糙度变差。随着半导体器件的尺寸愈小，所述掩膜层的形貌对器件性能的影响更明显。以下将结合附图进行说明。图1至图3是一种图形化的掩膜层的形成方法的各步骤的剖面结构示意图。请参考图1，提供目标刻蚀层100、位于所述目标刻蚀层100上初始掩膜层102、位于所述初始掩膜层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，包括：提供目标刻蚀层、位于所述目标刻蚀层上的初始掩膜层、位于所述初始掩膜层上的抗反射层以及位于所述抗反射层上的图形化结构；以所述图形化结构为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽；对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺；在形成第一凹槽和第一表面处理工艺之后，刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层，在目标刻蚀层上形成第一掩膜层。

【技术特征摘要】
1.一种图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，包括：提供目标刻蚀层、位于所述目标刻蚀层上的初始掩膜层、位于所述初始掩膜层上的抗反射层以及位于所述抗反射层上的图形化结构；以所述图形化结构为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽；对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺；在形成第一凹槽和第一表面处理工艺之后，刻蚀第一凹槽底部的初始掩膜层，在目标刻蚀层上形成第一掩膜层。2.如权利要求1所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述图形化结构表面具有第一粗糙度；对所述抗反射层和所述图形化结构进行第一表面处理工艺，使所述图形化结构具有的第一粗糙度变为第三粗糙度，所述第三粗糙度小于第一粗糙度。3.如权利要求1所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述第一表面处理工艺为第一等离子体处理工艺，所述第一等离子体处理工艺产生第一等离子体，在形成第一等离子体的过程中激发紫外光和热。4.如权利要求3所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述第一表面处理工艺的工艺气体包括HBr。5.如权利要求4所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述第一表面处理工艺的工艺气体还包括H2、Ar和He的一种或多种组合。6.如权利要求1所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述图形化结构包括初始图形层。7.如权利要求6所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，还包括：在形成第一凹槽之前，对所述抗反射层和所述初始图形层进行第一表面处理工艺；在完成第一表面处理工艺之后，以所述初始图形层为掩膜，在所述抗反射层内形成第一凹槽。8.如权利要求7所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，还包括：在形成第一凹槽之后，在所述初始图形层的侧壁和顶部表面形成第一保护层；所述第一保护层的形成步骤包括：采用第二等离子体工艺处理所述初始图形层，在所述初始图形层的侧壁和顶部表面形成第一保护层。9.如权利要求8所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述第二等离子体工艺的工艺气体包括N2。10.如权利要求9所述的图形化的掩膜层的形成方法，其特征在于，所述第二等离子体处理工艺的工艺气体还包括H2、Ar和He的一种或多种组合。11.如权利要求8所述的图形化的掩膜层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑二虎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31