半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法，其中，方法包括：在第一区域和第二区域衬底上形成初始功能层；在所述初始功能层上形成初始掩膜层；在所述第一区域初始掩膜层上形成多个分立的第一图形层，分别在去除区和保留区初始掩膜层上形成第二图形层，所述第一图形层沿所述第一方向的尺寸为第一尺寸，所述第二图形层沿所述第一方向的尺寸为第二尺寸，所述第二尺寸等于第一尺寸，相邻第一图形层之间的间距与相邻第二图形层之间的间距相等；进行图形转移处理，形成多个掩膜层。所述形成方法能够改善所形成半导体结构性能，并能够简化工艺流程。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着高密度、高集成度的方向发展。为了缩小半导体器件的尺寸，提高半导体器件的集成度，现有技术发展了多重图形化工艺，包括双重图形化工艺、三重图形化工艺及四重图形化工艺。双重图形化工艺能够有效的降低制作小尺寸图形的难度，在形成小尺寸图形中具有重要应用。双重图形化工艺包括自对准型双重曝光(SADP)技术、二次刻蚀双重图形(DEDP)技术和单刻蚀双重图形化技术。随着半导体器件集成度的提高，在同一芯片上的不同区域图形的密度不同时，通过双重图形化工艺形成的半导体结构的性能较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，能够改善所形成半导体结构的性能。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第二区域包括相互分立且交替排列的去除区和保留区，所述去除区和保留区的排列方向为第一方向；在所述第一区域和第二区域衬底上形成初始功能层；在所述初始功能层上形成初始掩膜层；在所述第一区域初始掩膜层上形成多个分立的第一图形层，分别在去除区和保留区初始掩膜层上形成第二图形层，所述第一图形层沿所述第一方向的尺寸为第一尺寸，所述第二图形层沿所述第一方向的尺寸为第二尺寸，所述第二尺寸等于第一尺寸，相邻第一图形层之间的间距与相邻第二图形层之间的间距相等；形成覆盖所述保留区第二图形层侧壁的拓宽层；以所述拓宽层、第一图形层和第二图形层为掩膜对所述初始掩膜层进行刻蚀，形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜对所述初始功能层进行刻蚀，形成功能层；去除所述去除区的功能层。可选的，形成所述第一图形层和第二图形层的步骤包括：在所述第一区域和第二区域初始掩膜层上分别形成多个分立的核心层，相邻第一区域的核心层之间的间距与相邻第二区域核心层之间的间距相等，第一区域核心层沿所述第一方向的尺寸为第三尺寸，所述第二区域核心层沿所述第一方向的尺寸为第四尺寸，所述第三尺寸等于第四尺寸；在所述核心层顶部和侧壁，以及所述初始掩膜层上形成初始图形层；对所述初始图形层进行各向异性刻蚀，去除所述初始掩膜层以及所述核心层顶部的初始图形层，在所述第一区域形成多个分立的第一图形层，并在所述去除区和保留区形成第二图形层；所述各向异性刻蚀之后，去除所述核心层。可选的，形成所述核心层之前，还包括：在所述初始掩膜层上形成停止层，所述停止层的材料与所述核心层的材料不相同；形成所述掩膜层之后，还包括：去除所述掩膜层上的停止层。可选的，形成所述拓宽层的步骤包括：在所述初始掩膜层、所述第一图形层和第二图形层上形成第一平坦层，所述第一平坦层表面高于所述第一图形层和第二图形层顶部；在所述第一平坦层上形成图形化的第一光刻胶，所述图形化的第一光刻胶完全覆盖所述保留区第二图形层顶部，且在沿第一方向上，所述第一光刻胶的尺寸大于所述保留区第二图形层的尺寸；以所述第一光刻胶为掩膜对所述第一平坦层进行刻蚀，形成所述拓宽层。可选的，所述第一平坦层的材料为有机介质材料。可选的，形成所述拓宽层的步骤包括：形成覆盖所述第一图形层和第二图形层侧壁的初始拓宽层，所述初始拓宽层的材料为光阻材料；对所述初始拓宽层进行曝光处理，去除所述第一区域的初始拓宽层，形成拓宽层。可选的，去除所述去除区功能层之前，还包括：在所述第一区域和第二区域衬底上形成保护层，所述保护层覆盖所述功能层侧壁，且暴露出所述去除区功能层顶部。可选的，形成所述保护层的步骤包括：在所述第一区域和第二区域衬底上形成初始保护层，所述初始保护层覆盖所述功能层侧壁和顶部；对所述初始保护层进行第一平坦化处理，去除所述功能层上的初始保护层，形成保护层。可选的，去除所述去除区功能层之后，还包括：去除所述保护层。可选的，去除所述保护层之后，还包括：在所述衬底上形成初始介质层，所述初始介质层覆盖所述功能层侧壁和顶部；对所述初始介质层进行第二平坦化处理，去除所述功能层顶部上的初始介质层，形成介质层；去除所述功能层，在所述介质层中形成第一开口；在所述第一开口中形成栅极结构。可选的，所述初始保护层的材料为氧化硅或氧化钛；形成所述初始保护层的工艺包括流体化学气相沉积工艺。可选的，去除所述去除区功能层之后，在所述保护层中形成沟槽；所述形成方法还包括：在所述沟槽中形成隔离层。可选的，所述第一区域包括功能区和空白区；所述形成方法还包括：去除所述空白区的功能层；通过同一工艺去除所述空白区功能层与所述去除区功能层。可选的，相邻第一图形层之间具有第一侧墙，第一侧墙与相邻第一图形层接触，所述第一侧墙与相邻的第一图形层形成环形结构；相邻第二图形层之间具有第二侧墙，第二侧墙与相邻第二图形层接触，第二侧墙与相邻第二图形层形成环形结构；对所述初始掩膜层进行刻蚀的步骤还以所述第一侧墙和第二侧墙为掩膜，分别在第一区域形成第一连接层，在第二区域形成第二连接层，所述第一连接层两端分别与相邻的第一图形层接触，所述第二连接层两端分别与相邻的第二图形层接触；对所述初始功能层进行刻蚀之前，还包括：去除所述第一连接层和第二连接层。可选的，所述掩膜层为长条型，垂直于所述掩膜层延伸的方向为第二方向；形成功能层之前，还包括：对所述掩膜层进行图形化处理，在所述掩膜层中形成第二开口，所述第二开口在所述第二方向上贯穿所述掩膜层，所述第二方向垂于所述掩膜层延伸方向；去除所述第一连接层和第二连接层，以及所述图形化处理的步骤包括：对所述掩膜层、第一连接层和第二连接层进行刻蚀，去除所述第一连接层和第二连接层、并在掩膜层中形成第二开口，所述第二开口在所述第二方向上贯穿所述掩膜层。可选的，所述去除区中功能层的个数为单个或多个。可选的，所述功能层的材料为多晶硅、多晶锗、多晶硅锗、铝、钨或铜铝。可选的，相邻第一区域功能层中心之间的距离为50nm～60nm；相邻第二区域中功能层中心之间的距离为100nm～120nm；所述第一区域功能层沿第一方向的尺寸为6nm～8nm；所述保留区功能层沿第一方向的尺寸为12nm～16nm。可选的，以所述掩膜层为掩膜对所述初始功能层进行刻蚀的工艺参数包括：刻蚀气体包括CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、HBr、Cl2、O2、N2中的一种或多种组合，刻蚀气体流量为10sccm～500sccm，稀释气体包括He和Ar，He的流量为100sccm～1000sccm，Ar的流量为100sccm～1000sccm；射频源功率为200～2000瓦；偏压压降为100V～1000V；刻蚀时间为20s～60s。本专利技术技术方案提供一种由上述半导体结构的形成方法形成的半导体结构。本专利技术技术方案还提供一种由上述的形成方法形成的半导体结构。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半导体结构的形成方法中，所述第一区域的初始掩膜层上具有第一图形层，所述去除区和保留区的初始掩膜层上均具有第二图形层，所述第二尺寸等于第一尺寸，且相邻第一图形层之间的间距与相邻第二图形层之间的间距相等，则所述第一图形层和第二图形层的图形密度相同。以所述拓宽层、第一图形层和第二图形层为掩膜对所述初始掩膜层进行刻蚀之后，形成的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第二区域包括相互分立且交替排列的去除区和保留区，所述去除区和保留区的排列方向为第一方向；在所述第一区域和第二区域衬底上形成初始功能层；在所述初始功能层上形成初始掩膜层；在所述第一区域初始掩膜层上形成多个分立的第一图形层，分别在去除区和保留区初始掩膜层上形成第二图形层，所述第一图形层沿所述第一方向的尺寸为第一尺寸，所述第二图形层沿所述第一方向的尺寸为第二尺寸，所述第二尺寸等于第一尺寸，相邻第一图形层之间的间距与相邻第二图形层之间的间距相等；形成覆盖所述保留区第二图形层侧壁的拓宽层；以所述拓宽层、第一图形层和第二图形层为掩膜对所述初始掩膜层进行刻蚀，形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜对所述初始功能层进行刻蚀，形成功能层；去除所述去除区的功能层。

【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：提供衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第二区域包括相互分立且交替排列的去除区和保留区，所述去除区和保留区的排列方向为第一方向；在所述第一区域和第二区域衬底上形成初始功能层；在所述初始功能层上形成初始掩膜层；在所述第一区域初始掩膜层上形成多个分立的第一图形层，分别在去除区和保留区初始掩膜层上形成第二图形层，所述第一图形层沿所述第一方向的尺寸为第一尺寸，所述第二图形层沿所述第一方向的尺寸为第二尺寸，所述第二尺寸等于第一尺寸，相邻第一图形层之间的间距与相邻第二图形层之间的间距相等；形成覆盖所述保留区第二图形层侧壁的拓宽层；以所述拓宽层、第一图形层和第二图形层为掩膜对所述初始掩膜层进行刻蚀，形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜对所述初始功能层进行刻蚀，形成功能层；去除所述去除区的功能层。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，形成所述第一图形层和第二图形层的步骤包括：在所述第一区域和第二区域初始掩膜层上分别形成多个分立的核心层，相邻第一区域的核心层之间的间距与相邻第二区域核心层之间的间距相等，第一区域核心层沿所述第一方向的尺寸为第三尺寸，所述第二区域核心层沿所述第一方向的尺寸为第四尺寸，所述第三尺寸等于第四尺寸；在所述核心层顶部和侧壁，以及所述初始掩膜层上形成初始图形层；对所述初始图形层进行各向异性刻蚀，去除所述初始掩膜层以及所述核心层顶部的初始图形层，在所述第一区域形成多个分立的第一图形层，并在所述去除区和保留区形成第二图形层；所述各向异性刻蚀之后，去除所述核心层。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，形成所述核心层之前，还包括：在所述初始掩膜层上形成停止层，所述停止层的材料与所述核心层的材料不相同；形成所述掩膜层之后，还包括：去除所述掩膜层上的停止层。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述拓宽层的步骤包括：在所述初始掩膜层、所述第一图形层和第二图形层上形成第一平坦层，所述第一平坦层表面高于所述第一图形层和第二图形层顶部；在所述第一平坦层上形成图形化的第一光刻胶，所述图形化的第一光刻胶完全覆盖所述保留区第二图形层顶部，且在沿第一方向上，所述第一光刻胶的尺寸大于所述保留区第二图形层的尺寸；以所述第一光刻胶为掩膜对所述第一平坦层进行刻蚀，形成所述拓宽层。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一平坦层的材料为有机介质材料。6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述拓宽层的步骤包括：形成覆盖所述第一图形层和第二图形层侧壁的初始拓宽层，所述初始拓宽层的材料为光阻材料；对所述初始拓宽层进行曝光处理，去除所述第一区域的初始拓宽层，形成拓宽层。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述去除区功能层之前，还包括：在所述第一区域和第二区域衬底上形成保护层，所述保护层覆盖所述功能层侧壁，且暴露出所述去除区功能层顶部。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，形成所述保护层的步骤包括：在所述第一区域和第二区域衬底上形成初始保护层，所述初始保护层覆盖所述功能层侧壁和顶部；对所述初始保护层进行第一平坦化处理，去除所述功能层上的初始保护层，形成保护层。9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述去除区功能层之后，还包括：去除所述保护层。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓凡，王彦，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