半导体器件的形成方法技术

一种半导体器件的形成方法，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面形成有初始光刻胶膜；对所述初始光刻胶膜进行光刻工艺，形成具有第一线宽粗糙度的光刻胶层；对所述光刻胶层进行侧壁回流修复处理，侧壁回流修复处理后的光刻胶层具有小于第一线宽粗糙度的第二线宽粗糙度；在所述侧壁回流修复处理之后，在所述光刻胶层顶部表面和侧壁表面形成固化层；在所述固化层上形成尺寸修复层。本发明专利技术减小刻蚀待刻蚀层的掩膜图形的线宽粗糙度，且使掩膜图形的尺寸与预设目标尺寸一致，提高了形成的半导体器件的性能和良率。

Method for forming semiconductor device

Including the method of forming a semiconductor device: the layer to be etched, the initial photoresist film forming etching layer; photolithography process of the initial photoresist film, forming photoresist layer having a first line width roughness degree of side wall repair; reflux treatment on the photoresist layer and a photoresist layer to repair treatment of side wall after reflow is smaller than the first width second line width roughness roughness; after the repair of the side wall, form a solidified layer on the photoresist layer top surface and side wall surface; in the solidified layer is formed on the size of repair layer. The invention reduces the line width roughness of the mask pattern for etching the etched layer, and the size of the mask pattern is consistent with the preset target size, thereby improving the performance and yield of the semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种半导体器件的形成方法。
技术介绍
在半导体制造技术的工艺流程中包括光刻和刻蚀两个重要的工艺步骤。在光刻过程中，首先将光阻旋转涂布在衬底上，然后对旋转涂布的光阻进行软烘干，使之成为固态薄膜；接着对光阻进行曝光处理和显影处理，在光阻中形成期望的光刻图案；然后以所述光刻图案为掩膜，对衬底进行刻蚀步骤，使得光刻图案转移至衬底中。在完成对衬底的刻蚀之后，已经不需要光阻作保护层，可以将其去除。随着半导体制造技术的进步，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的资料存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展；而半导体芯片的集成度越高，半导体器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)越小，对CD控制起到重要作用的光刻工艺后受到了前所未有的挑战。光刻后形成的光刻图案的边缘之间的距离称为线宽(Line Width)，线宽粗糙度(LWR，Line Width Roughness)和线条边缘粗糙度(LER，Line Edge Roughness)为衡量线宽的重要指标之一。线宽粗糙度在一定程度上决定了CD的线宽，所以LWR控制的重要性日益显露。在线宽逐渐缩小的过程中，LWR造成的问题将超过半导体制造中的CD具备的容许误差，从而影响半导体器件的性能，降低半导体器件的良率。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是减小刻蚀待刻蚀层的掩膜图形的线宽粗糙度的同时，使得掩膜图形的尺寸与预设目标尺寸相符，从而提高形成的半导体器件的性能和良率。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面形成有初始光刻胶膜；对所述初始光刻胶膜进
行光刻工艺，形成具有第一线宽粗糙度的光刻胶层；对所述光刻胶层进行侧壁回流修复处理，侧壁回流修复处理后的光刻胶层具有小于第一线宽粗糙度的第二线宽粗糙度；在所述侧壁回流修复处理之后，在所述光刻胶层顶部表面和侧壁表面形成固化层；在所述固化层上形成尺寸修复层。可选的，将所述光刻胶层置于第一等离子体环境中，采用第一等离子体处理工艺进行所述侧壁回流修复处理。可选的，形成所述第一等离子体的气体包括H2。可选的，形成所述第一等离子体的气体还包括N2、He、Ar、CH2F2或CH3F。可选的，所述第一等离子体处理过程中，用于产生第一等离子体的第一射频功率源的模式为脉冲模式；在所述第一等离子体处理过程中，向所述第一等离子体施加第一偏置功率。可选的，所述第一等离子体处理的工艺参数为：H2流量为10sccm至500sccm，N2流量为0sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，第一射频功率源的功率为200瓦至1000瓦，第一射频功率源的频率为0.1KHz至100KHz，第一偏置功率为0瓦至200瓦，第一射频功率源的占空比为10％至90％。可选的，所述固化层为类石墨涂层。可选的，将所述光刻胶层置于第二等离子体环境中，采用第二等离子体处理工艺形成所述固化层。可选的，形成所述第二等离子体的气体包括HBr。可选的，所述第二等离子体处理过程中，用于形成第二等离子体的第二射频功率源的模式为脉冲模式；在所述第二等离子体处理过程中，向所述第二等离子体施加第二偏置功率。可选的，所述第二等离子体处理的工艺参数为：HBr的流量为50sccm至500sccm，O2流量为0sccm至100sccm，Ar流量为100sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，第二射频功率源的功率为200瓦至1000瓦，第二射频功率源的频率为0.1KHz至100KHz，第二偏置功率为0瓦至200瓦，
所述第二射频功率源的占空比为10％至90％。可选的，采用含有HBr的气体在所述固化层表面形成所述尺寸修复层。可选的，形成所述尺寸修复层的工艺参数为：HBr流量为50sccm至500sccm，O2流量为0sccm至100sccm，CH2F2流量为0sccm至100sccm，Ar流量为100sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，提供射频源功率为200瓦至1000瓦，提供偏置功率为0瓦至200瓦。可选的，所述第一线宽粗糙度包括第一低频线宽粗糙度；所述第二线宽粗糙度包括第二低频线宽粗糙度。可选的，在形成固化层之后、形成尺寸修复层之前，还包括步骤：对所述固化层和光刻胶层进行直流修复处理，在所述固化层表面形成硅层，且所述硅层具有小于第二线宽粗糙度的第三线宽粗糙度。可选的，所述硅层的低频线宽粗糙度小于固化层的低频线宽粗糙度。可选的，所述直流修复处理的方法包括：将所述固化层和光刻胶层置于处理腔室内，且处理腔室内壁材料包括硅；提供等离子体，所述等离子体在直流偏置电压的作用下轰击处理腔室内壁，使处理腔室内壁的硅原子脱落，所述脱落的硅原子附着在固化层表面，形成所述硅层。可选的，形成所述硅层的工艺参数为：N2流量为50sccm至500sccm，Ar流量为100sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，提供源功率为200瓦至1000瓦，提供偏置功率为0瓦至200瓦，提供的直流偏置电压为-50V至-500V。可选的，所述光刻胶层具有预设目标尺寸；所述尺寸修复层的尺寸、硅层的尺寸、固化层的尺寸、以及侧壁回流处理后的光刻胶层的尺寸之和等于预设目标尺寸。可选的，还包括步骤：在形成所述尺寸修复层之后，以所述光刻胶层、固化层以及尺寸修复层为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层形成刻蚀层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的半导体器件的形成方法的技术方案中，在对初始光刻胶膜
进行光刻工艺后，形成具有第一线宽粗糙度的光刻胶层；然后对光刻胶层进行侧壁回流修复处理，使得光刻胶层具有小于第一线宽粗糙度的第二线宽粗糙度；接着在光刻胶层顶部表面和侧壁表面形成固化层，防止光刻胶层发生过度回流导致变形；最后在固化层上形成尺寸修复层。尺寸修复层、固化层和光刻胶层的叠层结构的线宽粗糙度明显小于光刻工艺后形成的光刻胶层的线宽粗糙度，且尺寸修复层还可以弥补光刻胶层损失的尺寸，在以所述叠层结构为掩膜刻蚀待刻蚀层时，掩膜图形的形貌良好且尺寸与预设目标相符，从而改善半导体器件的电学性能，提高半导体器件的良率。进一步，所述第一线宽粗糙度为第一低频线宽粗糙度；所述第二线宽粗糙度为第二低频线宽粗糙度，从而提高刻蚀待刻蚀层的掩膜的低频线宽粗糙度，有效的改善刻蚀待刻蚀层后形成的刻蚀层的形貌。进一步，在形成所述固化层之后，形成尺寸修复层之前，在所述固化层表面形成硅层，所述硅层的低频线宽粗糙度小于固化层的低频线宽粗糙度，从而进一步减小刻蚀待刻蚀层的掩膜的低频线宽粗糙度。附图说明图1至图7为本专利技术实施例提供的半导体器件形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，在形成半导体器件的工艺过程中，光刻胶层的线宽粗糙度是影响半导体器件性能和良率的重要因素之一。经研究发现，光刻胶层除线宽粗糙度外，光刻胶层的“粗糙度轮廓”还可包括线边缘粗糙度，还有短、中、长距离线宽粗糙度变化，其参数对应于沿着线宽发生变化的方向而呈现不同的长度规模。除了线宽粗糙度或者线边缘粗糙度的绝对值外，发生这种变化的长度规模也是半导体器件制造的关键之一。光刻胶层长距离线宽粗糙度变化对应于低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面形成有初始光刻胶膜；对所述初始光刻胶膜进行光刻工艺，形成具有第一线宽粗糙度的光刻胶层；对所述光刻胶层进行侧壁回流修复处理，侧壁回流修复处理后的光刻胶层具有小于第一线宽粗糙度的第二线宽粗糙度；在所述侧壁回流修复处理之后，在所述光刻胶层顶部表面和侧壁表面形成固化层；在所述固化层上形成尺寸修复层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供待刻蚀层，所述待刻蚀层表面形成有初始光刻胶膜；对所述初始光刻胶膜进行光刻工艺，形成具有第一线宽粗糙度的光刻胶层；对所述光刻胶层进行侧壁回流修复处理，侧壁回流修复处理后的光刻胶层具有小于第一线宽粗糙度的第二线宽粗糙度；在所述侧壁回流修复处理之后，在所述光刻胶层顶部表面和侧壁表面形成固化层；在所述固化层上形成尺寸修复层。2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，将所述光刻胶层置于第一等离子体环境中，采用第一等离子体处理工艺进行所述侧壁回流修复处理。3.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一等离子体的气体包括H2。4.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第一等离子体的气体还包括N2、He、Ar、CH2F2或CH3F。5.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一等离子体处理过程中，用于产生第一等离子体的第一射频功率源的模式为脉冲模式；在所述第一等离子体处理过程中，向所述第一等离子体施加第一偏置功率。6.如权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一等离子体处理的工艺参数为：H2流量为10sccm至500sccm，N2流量为0sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，第一射频功率源的功率为200瓦至1000瓦，第一射频功率源的频率为0.1KHz至100KHz，第一偏置功率为0瓦至200瓦，第一射频功率源的占空比为10％至90％。7.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述固化层为类石墨涂层。8.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，将所述光刻胶层置于第二等离子体环境中，采用第二等离子体处理工艺形成所述固化层。9.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成所述第二等离子体的气体包括HBr。10.如权利要求9所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二等离子体处理过程中，用于形成第二等离子体的第二射频功率源的模式为脉冲模式；在所述第二等离子体处理过程中，向所述第二等离子体施加第二偏置功率。11.如权利要求10所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二等离子体处理的工艺参数为：HBr的流量为50sccm至500sccm，O2流量为0sccm至100sccm，Ar流量为100sccm至500sccm，腔室压强为10毫托至200毫托，第二射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张城龙，
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