半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，在所述基底上形成待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成若干分立的光刻胶牺牲层；对所述光刻胶牺牲层进行硅烷化处理，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分光刻胶材料转化为硅烷化层；对所述硅烷化层进行氧化处理，将硅烷化层转化为氧化硅层；去除顶部的氧化硅层，暴露出未被硅烷化的光刻胶牺牲层的顶部表面，未被硅烷化的光刻胶牺牲层两侧侧壁表面的氧化硅层作为氧化硅侧墙；去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层，在氧化硅侧墙之间形成开口；以所述氧化硅侧墙为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成刻蚀图形。本发明专利技术的方法有效的防止了双图形工艺中形成的侧墙掩膜的变形或者偏移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
技术介绍
在半导体制造领域，光刻胶材料用于将掩膜图像转印到一层或多层的材料层中，例如将掩膜图像转印到金属层、介质层或半导体衬底上。但随着半导体工艺的特征尺寸的不断缩小，利用光刻工艺在材料层中形成小特征尺寸的掩膜图形变得越来越困难。为了减小光学邻近效应的影响，工业界提出了光刻分辨率增强技术，其中的双重图形技术(DPT：DoublePatterningTechnology)被认为是填补浸入式光刻和极紫外光刻(EUV)之间鸿沟的有力保障。双重图形技术通常在待刻蚀层上形成牺牲层，在牺牲层的周围形成侧墙，去除所述牺牲层后，以所述侧墙为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层，可以形成特征尺寸小的图形。图1～图3为以光刻胶作为牺牲层的双重图形的形成过程的剖面结构示意图。请参考图1，提供基底100，所述基底100上形成有待刻蚀层102；在所述待刻蚀层102上形成若干分立的光刻胶牺牲层103；形成覆盖所述光刻胶牺牲层103的侧壁和顶部表面、以及待刻蚀层102表面的侧墙材料层104。所述光刻胶牺牲层103的材料为光刻胶，所述侧墙材料层104的材料为氮化硅等。请参考图2，采用无掩膜刻蚀工艺刻蚀所述侧墙材料层104(参考图1)，在所述光刻胶牺牲层103的两侧侧壁表面上形成侧墙105。请参考图3，去除所述光刻胶牺牲层(参考图2)，在相邻侧墙105之间形成开口107，所述开口107暴露出底部的待刻蚀层表面，若干侧墙105作为后续刻蚀待刻蚀层102时的双图形掩膜。但是上述方法形成的双图形掩膜的形貌仍有待改善。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是怎么改善双图形掩膜的形貌。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，在所述基底上形成待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成若干分立的光刻胶牺牲层；对所述光刻胶牺牲层进行硅烷化处理，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分光刻胶材料转化为硅烷化层；对所述硅烷化层进行氧化处理，将硅烷化层转化为氧化硅层；去除顶部的氧化硅层，暴露出未被硅烷化的光刻胶牺牲层的顶部表面，未被硅烷化的光刻胶牺牲层两侧侧壁表面的氧化硅层作为氧化硅侧墙；去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层，在氧化硅侧墙之间形成开口；以所述氧化硅侧墙为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成刻蚀图形。可选的，所述光刻胶牺牲层材料中包括羟基功能团、羧酸基功能团、胺基功能团或硫醇基功能团。可选的，进行硅烷化处理时，部分光刻胶牺牲层材料中的功能团中的氢元素被硅烷基替代，形成硅烷化层。可选的，所述硅烷化处理采用的反应物为六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、双二甲氨基甲基硅烷、二甲基硅基二甲胺、二甲基硅基二乙胺、三甲基硅烷基二甲胺、三甲基硅烷基二乙胺或二甲氨基五甲基二硅烷。可选的，所述光刻胶材料中还包含树脂，树脂中具有功能团，在进行硅烷化处理时，20～80％的所述功能团被硅烷基替代。可选的，进行硅烷化处理时，所述反应物以气体的形式供入反应腔室，硅烷化处理的温度为100～160摄氏度，时间为30-600秒。可选的，所述硅烷化层中包括氧元素、硅元素、碳元素和氢元素。可选的，所述氧化处理为含氧等离子体氧化处理。可选的，所述氧化处理时，去除硅烷化层中的碳元素和氢元素，硅烷化层中的硅元素与氧等离子体中的氧元素反应交联形成氧化硅层。可选的，所述氧等离子以第一角度入射对硅烷化层进行氧化处理。可选的，所述氧等离子体入射的第一角度为30～80度。可选的，所述氧化处理时，采用的气体为O2或O3。可选的，所述硅烷化层中还包括氮元素或硫元素，所述所述氧化处理时，去除硅烷化层中的氮元素或硫元素。可选的，去除顶部的氧化硅层采用各向异性的干法刻蚀工艺。可选的，所述各向异性的干法刻蚀工艺采用的气体为含碳氟的气体。可选的，去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层采用湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。可选的，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为硫酸溶液。可选的，所述干法刻蚀工艺为等离子灰化工艺，所述等离子灰化工艺采用的气体为O2或O3。可选的，所述光刻胶牺牲层的形成过程为：采用旋涂工艺在所述待刻蚀层上形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光和显影，在待刻蚀层上形成光刻胶牺牲层。可选的，在形成光刻胶层之前，在所述待刻蚀层上形成底部抗反射涂层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的半导体结构的形成方法，在所述待刻蚀层上形成若干分立的光刻胶牺牲层后，通过对所述光刻胶牺牲层进行硅烷化处理，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分光刻胶材料转化为硅烷化层，然后，对所述硅烷化层进行氧化处理，将硅烷化层转化为氧化硅层，接着，去除顶部的氧化硅层，暴露出未被硅烷化的光刻胶牺牲层的顶部表面，未被硅烷化的光刻胶牺牲层两侧侧壁表面的氧化硅层作为氧化硅侧墙。因而本专利技术的氧化硅侧墙不是通过化学气相沉积工艺形成，形成的氧化硅侧墙与未被硅烷化的光刻胶牺牲层之间不会产生应力作用或者氧化硅侧墙对未被硅烷化的光刻胶牺牲层的应力作用很小，因而在去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层后，氧化硅侧墙不会向未被硅烷化的光刻胶牺牲层所在的方向发生倾斜或变形，另外，硅烷化处理后形成的硅烷化层的硬度和致密度均较低，通过氧化处理将硅烷化层材料层转化为硬度和致密度均较高的氧化硅层，形成的氧化硅侧墙不容易变形，并且提高了去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层和待刻蚀层时，未被硅烷化的光刻胶牺牲层和待刻蚀层相对于氧化硅侧墙具有高的刻蚀选择比。进一步，所述光刻胶牺牲层材料中包括羟基功能团、羧酸基功能团、胺基功能团或硫醇基功能团，部分光刻胶牺牲层材料中的功能团中的氢元素被硅烷基替代，因而可以较为方便的改变光刻胶牺牲层表面部分材料的性质，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分光刻胶材料转化为硅烷化层。进一步，所述氧化处理为含氧等离子体氧化处理，氧等离子体具有较高的活性，容易氧化硅烷化层中的碳元素和氢元素，硅烷化层中的碳元素与氧等离子体中的氧元素结合生成CO或CO2、硅烷化层中的氢元素和氧等离子体中的氧元素结合生成H2O，硅烷化层中剩余的硅元素与氧等离子体中的氧元素反应交联形成氧化硅层，氧化处理后形成的氧化硅层相对于硅烷化层致密性和硬度更高，因而不容易发生变形，并且后续在去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层时，氧化硅层相对于未被硅烷化的光刻胶牺牲层的刻蚀速率更低，使得形成的氧化硅侧墙可以保持较好的形貌。附图说明图1～图3为以光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底上形成待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成若干分立的光刻胶牺牲层；对所述光刻胶牺牲层进行硅烷化处理，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分光刻胶材料转化为硅烷化层；对所述硅烷化层进行氧化处理，将硅烷化层转化为氧化硅层；去除顶部的氧化硅层，暴露出未被硅烷化的光刻胶牺牲层的顶部表面，未被硅烷化的光刻胶牺牲层两侧侧壁表面的氧化硅层作为氧化硅侧墙；去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层，在氧化硅侧墙之间形成开口；以所述氧化硅侧墙为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成刻蚀图形。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，在所述基底上形成待刻蚀层；
在所述待刻蚀层上形成若干分立的光刻胶牺牲层；
对所述光刻胶牺牲层进行硅烷化处理，将光刻胶牺牲层的侧壁和顶部部分
光刻胶材料转化为硅烷化层；
对所述硅烷化层进行氧化处理，将硅烷化层转化为氧化硅层；
去除顶部的氧化硅层，暴露出未被硅烷化的光刻胶牺牲层的顶部表面，未
被硅烷化的光刻胶牺牲层两侧侧壁表面的氧化硅层作为氧化硅侧墙；
去除未被硅烷化的光刻胶牺牲层，在氧化硅侧墙之间形成开口；
以所述氧化硅侧墙为掩膜刻蚀所述待刻蚀层，形成刻蚀图形。
2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述光刻胶牺
牲层材料中包括羟基功能团、羧酸基功能团、胺基功能团或硫醇基功能团。
3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行硅烷化处
理时，部分光刻胶牺牲层材料中的功能团中的氢元素被硅烷基替代，形成
硅烷化层。
4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述硅烷化处
理采用的反应物为六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、双二甲氨基甲基硅
烷、二甲基硅基二甲胺、二甲基硅基二乙胺、三甲基硅烷基二甲胺、三甲
基硅烷基二乙胺或二甲氨基五甲基二硅烷。
5.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述光刻胶材
料中还包含树脂，树脂中具有功能团，在进行硅烷化处理时，20～80％的所
述功能团被硅烷基替代。
6.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行硅烷化处
理时，所述反应物以气体的形式供入反应腔室，硅烷化处理的温度为
100～160摄氏度，时间为30-600秒。
7.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述硅烷化层
中包括氧元素、硅元素、碳元素和氢元素。
8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氧化处理
为含氧等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡华勇，
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