一种半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的制造方法，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有目标材料层，所述目标材料层上形成有间隔设置的若干个第一芯轴；在所述第一芯轴的侧壁上形成第一间隙壁，且通过第一开口隔离相邻的所述第一间隙壁；在所述第一开口中填充第二芯轴；进行第一等离子体处理，以在所述第一芯轴和所述第二芯轴的顶部形成第一改性的芯轴材料层；去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁。本发明专利技术的方法，无需使用复杂的材料，成本低，过程简单，且形成的图形的形状规则，图形的转移精度高，进而提高了器件的性能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的制造方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法。
技术介绍
随着对高容量的半导体存储装置需求的日益增加，半导体存储装置的集成密度受到人们的关注，为了增加半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，双图案技术(Double-Patterning，DP)正作为一种解决途径在小于32nm节点的半导体器件制备过程中得到广泛的接受和应用。双图案技术(Double-Patterning，DP)通过节距碎片(pitchfragmentation)克服了K1限制，从而被广泛的用于半导体器件的制备中。目前在双图案技术(Double-Patterning，DP)技术中有自对准双图案(Self-aligneddoublepatterning，SADP)、光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(Litho-Etch-Litho-Etch，LELE)以及冻结涂层蚀刻(Litho-Freeze-Litho，LFL)。由于受到光刻技术的限制，必须采用自对准的四次图形(Selfalignedquadruplepatterning，简称SAQP)光刻技术来制备10nm节点的器件。传统的四次图形光刻技术必须引入复杂的膜层叠层来实现图案的转移，其通过在位于上层的芯轴上形成间隙壁，以该间隙壁定义位于下层的芯轴(mandrel)的轮廓，且在该过程中需要保证形成的位于下层的芯轴为方形图案(squarepattern)。由此可见，传统工艺存在过程复杂、需要多次沉积膜层、工艺成本高、形成的间隙壁的表面粗糙度差，图形转移质量差、对器件的稳健性造成负面影响等问题。因此，有必要提出一种半导体器件的制造方法，以改善SAQP光刻技术，解决上述技术问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术实施例一中提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有目标材料层，所述目标材料层上形成有间隔设置的若干个第一芯轴；在所述第一芯轴的侧壁上形成第一间隙壁，且通过第一开口隔离相邻的所述第一间隙壁；在所述第一开口中填充第二芯轴；进行第一等离子体处理，以在所述第一芯轴和所述第二芯轴的顶部形成第一改性的芯轴材料层；去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁。进一步，在去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁的步骤之后，还包括以下步骤：在剩余的所述第一芯轴和所述第二芯轴的侧壁上形成第二间隙壁，且通过第二开口隔离相邻的所述第二间隙壁；在所述第二开口中填充第三芯轴；进行第二等离子体处理，以在所述第一芯轴、所述第二芯轴和所述第三芯轴的顶部形成第二改性的芯轴材料层；去除所述第二改性的芯轴材料层和所述第二间隙壁；以剩余的所述第一芯轴、所述第二芯轴和所述第三芯轴为掩膜，蚀刻所述目标材料层。进一步，形成所述第一间隙壁的方法包括以下步骤：共形沉积第一间隙壁材料层，以覆盖所述第一芯轴和部分所述半导体衬底表面；回蚀刻去除所述第一芯轴顶面上以及部分所述半导体衬底表面上的所述第一间隙壁材料层，以形成所述第一间隙壁以及所述第一开口。进一步，在形成所述第一间隙壁之后，形成所述第二芯轴之前，还包括使用离子束处理所述第一间隙壁露出的表面的步骤，和/或，在形成所述第二间隙壁之后，形成所述第三芯轴之前，还包括使用离子束处理所述第二间隙壁露出的表面的步骤。进一步，所述第一等离子体处理所使用的等离子体包括H2和/或He的等离子体，所述第二等离子体处理所使用的等离子体包括H2和/或He的等离子体。进一步，形成所述第二间隙壁的方法包括以下步骤：共形沉积第二间隙壁材料层，以覆盖所述第一芯轴、所述第二芯轴和部分所述半导体衬底表面；回蚀刻去除所述第一芯轴和所述第二芯轴顶面上以及部分所述半导体衬底表面上的所述第二间隙壁材料层，以形成所述第二间隙壁以及所述第二开口。进一步，所述第一间隙壁的材料包括非晶硅，所述第二间隙壁的材料包括非晶硅。进一步，所述第一芯轴的材料包括氮化硅，所述第二芯轴的材料包括氮化硅，所述第三芯轴的材料包括氮化硅。进一步，使用稀释的氢氟酸去除所述第一改性的芯轴材料层和所述第二改性的芯轴材料层。进一步，在所述第一芯轴和所述目标材料层之间还形成有自下而上依次层叠的硬掩膜层和蚀刻停止层。综上所述，本专利技术的制造方法通过在开口中直接形成芯轴，并通过等离子处理改性芯轴顶部具有不规则图案的部分，以在芯轴顶部形成改性的芯轴材料层，该改性的芯轴材料层相对未被改性的芯轴具有高的蚀刻选择比，进而实现将改性的芯轴材料层去除，获得形状为规则的方形的芯轴图案，进而实现图形的逐步转移，最终在目标材料层中形成目标图案，本专利技术的方法无需使用复杂的材料，成本低，过程简单，且形成的图形的形状规则，图形的转移精度高，进而提高了器件的性能和稳定性。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A-图1E为现有的一种自对准的四次图形(SAQP)技术制备器件的相关步骤所获得的结构示意图；图2A-图2L为根据本专利技术一个实施方式的半导体器件的制造方法的相关步骤所获得的器件的结构示意图；图3为根据本专利技术一个实施方式的半导体器件的制造方法的工艺流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有目标材料层，所述目标材料层上形成有间隔设置的若干个第一芯轴；在所述第一芯轴的侧壁上形成第一间隙壁，且通过第一开口隔离相邻的所述第一间隙壁；在所述第一开口中填充第二芯轴；进行第一等离子体处理，以在所述第一芯轴和所述第二芯轴的顶部形成第一改性的芯轴材料层；去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有目标材料层，所述目标材料层上形成有间隔设置的若干个第一芯轴；在所述第一芯轴的侧壁上形成第一间隙壁，且通过第一开口隔离相邻的所述第一间隙壁；在所述第一开口中填充第二芯轴；进行第一等离子体处理，以在所述第一芯轴和所述第二芯轴的顶部形成第一改性的芯轴材料层；去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在去除所述第一改性的芯轴材料层以及所述第一间隙壁的步骤之后，还包括以下步骤：在剩余的所述第一芯轴和所述第二芯轴的侧壁上形成第二间隙壁，且通过第二开口隔离相邻的所述第二间隙壁；在所述第二开口中填充第三芯轴；进行第二等离子体处理，以在所述第一芯轴、所述第二芯轴和所述第三芯轴的顶部形成第二改性的芯轴材料层；去除所述第二改性的芯轴材料层和所述第二间隙壁；以剩余的所述第一芯轴、所述第二芯轴和所述第三芯轴为掩膜，蚀刻所述目标材料层。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述第一间隙壁的方法包括以下步骤：共形沉积第一间隙壁材料层，以覆盖所述第一芯轴和部分所述半导体衬底表面；回蚀刻去除所述第一芯轴顶面上以及部分所述半导体衬底表面上的所述第一间隙壁材料层，以形成所述第一间隙壁以及所述第一开口。4.如权利要求2所述的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦，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，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