通孔阵列的形成方法及半导体器件的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种通孔阵列的形成方法及半导体器件的形成方法。通过第二掩膜层优化第一分格阵列的图形，以将第一分格阵列中位于边缘位置的第一分格和第二分格相互连通，相当于消除了不希望形成的第一分格，或者也可以认为，当第一分格存在开口尺寸较小的问题时，通过与第二分格的合并，克服了最终所形成的第二分格阵列中存在开口尺寸较小的分格的缺陷，确保后续在将第二分格阵列复制至衬底中以形成通孔阵列时，可使通孔阵列中的各个通孔均能够延伸至衬底的预定深度位置中。

Formation method of through hole array and semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
通孔阵列的形成方法及半导体器件的形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种通孔阵列的形成方法以及一种半导体器件的形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断进步，半导体器件的工艺节点正不断减小，这也相应的使光刻工艺的窗口越来越小。基于此，双重图形的光刻技术被提出。例如，可利用双重图形的光刻技术制备出更为密集且尺寸更小的孔(Hole)阵列。具体的，用于界定出孔阵列的光刻工艺中，通常需要采用两个掩膜版，两个掩膜版上分别形成有两种沿着不同方向延伸的线条，从而在将两个掩膜版叠加以定义出的孔阵列时，两个掩膜版上的两种线条相交以界定出多个分格，一个分格即可对应一个孔。其中，在界定分格时，为确保所界定出的分格数量和位置能够与需形成的孔阵列对应，通常是使界定出的分格数量大于孔阵列中的孔数量，即界定出的多个分格中部分分格构成分格阵列，以对应所述孔阵列，以及多于分格阵列的分格排布在所述分格阵列的外围。为此，两个掩膜版上的两种线条均是从分格阵列的阵列区延伸至非阵列区中，从而可确保在阵列区中能够界定出分格阵列。此时，还需利用一个掩蔽掩膜版遮盖非阵列区中多余的分格，从而确保仅在阵列区中界定出分格阵列，而不会界定出非分格阵列的分格。然而，由两种线条相交所界定出的分格阵列，其边界形状不一定为直线型边界，当分格阵列的边界形状为波浪型边界时，即意味着有不需要的分格嵌入到分格阵列中，因此所述掩蔽掩膜版在靠近分格阵列的边界形状也相应的为波浪型边界，以掩蔽不希望界定出的分格。然而，在结合掩蔽掩膜版执行光刻工艺时，由于光刻工艺的对准精度的限制，极易发生三个掩膜版之间存在位置偏差，从而将导致掩蔽掩膜版在遮盖分格阵列的边界时也产生位置偏差，进而无法完全遮盖不希望界定出的分格，该不希望界定出的分格被暴露出后，将进一步导致后续会形成不希望形成的孔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通孔阵列的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上具有阵列区和非阵列区，且所述衬底上还形成有第一掩膜层；形成图形定义层在所述衬底上，所述图形定义层在所述阵列区中形成有第一分格阵列，所述第一分格阵列中位于所述阵列区的边缘位置的分格构成第一分格，以及位于所述阵列区的被所述边缘位置包围的内部位置的分格构成第二分格；形成第二掩膜层在所述图形定义层上，所述第二掩膜层中形成有掩膜开口，所述掩膜开口暴露出所述第一分格阵列中的所述第一分格以及与所述第一分格相邻的部分所述第二分格；以及，以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述图形定义层中位于所述第一分格和所述第二分格之间的间隔墙，以使所述第一分格和所述相邻的部分所述第二分格相互连通，并构成第二分格阵列在刻蚀后的图形定义层中；以及，以刻蚀后的图形定义层为掩膜，依次刻蚀所述第一掩膜层和所述衬底，以形成对应所述第二分格阵列的通孔阵列在所述衬底中。可选的，利用一组合掩膜版界定出所述第一分格阵列的图形，所述组合掩膜版包括：第一掩膜版，形成有多条平行的第一线条，所述第一线条对应贯穿阵列区并延伸至非阵列区中；第二掩膜版，形成有多条平行的第二线条，所述第二线条对应贯穿所述阵列区并延伸至非阵列区中，所述第二掩膜版的所述第二线条用于和所述第一掩膜版的所述第一线条相交，以界定多个分格图形；以及，第三掩膜版，形成有掩蔽图形，所述掩蔽图形用于掩蔽非阵列区，并使位于所述阵列区中的分格图形构成所述第一分格阵列的图形。可选的，利用所述组合掩膜版形成所述第一分格阵列在所述图形定义层中的步骤包括：形成第一图形转移层在所述图形定义层上；利用所述组合掩膜版的所述第一掩膜版执行第一次光刻工艺，将所述第一掩膜版的第一线条的图形复制到所述第一图形转移层中，以形成多个第一沟槽在所述第一图形转移层中并界定出多条第一线条图形；形成第二图形转移层在所述第一图形转移层上，所述第二图形转移层填充所述第一图形转移层的所述第一沟槽并覆盖所述第一线条图形；利用所述组合掩膜版的所述第二掩膜版执行第二次光刻工艺，将所述第二掩膜版的第二线条的图形复制到所述第二图形转移层上，以形成多个第二沟槽在所述第二图形转移层中并界定出多条第二线条图形；利用所述组合掩膜版的所述第三掩膜版执行第三次光刻工艺，并形成掩蔽膜层在所述第二图形转移层的上方，所述掩蔽膜层的图形对应所述第三掩膜版的掩蔽图形，用于覆盖所述第二图形转移层位于非阵列区中的部分，并暴露出所述第二图形转移层位于阵列区中的部分；以及，以所述第三掩膜层和所述第二图形转移层为掩膜执行刻蚀工艺，以将所述第二图形转移层中的所述第二线条图形复制至所述第一图形转移层中，使所述第二线条图形和所述第一线条图形相互叠加，以界定出所述第一分格阵列的图形，并进一步地转移至所述图形定义层中，以构成所述第一分格阵列。可选的，所述第一图形转移层包括由下至上依次形成在所述图形定义层上的第一转移底层和第一转移媒介层，所述第一沟槽的底部停止在所述第一转移媒介层中；所述第二图形转移层包括由下至上依次形成在所述第一转移媒介层上的第二转移底层、第二转移媒介层和第二转移顶层，所述第二转移底层填充所述第一图形转移层的所述第一沟槽并覆盖所述第一线条图形，所述第二沟槽形成在所述第二转移顶层中。可选的，在形成所述掩蔽膜层之后，以所述掩蔽膜层和所述第二转移顶层为掩膜，依次刻蚀所述第二转移媒介层和所述第二转移底层，直至暴露出所述第一转移媒介层，以使所述第二图形转移层中的第二线条图形叠加到所述第一转移媒介层中的第一线条图形上；并以相互叠加的所述第二线条图形和所述第一线条图形为掩膜刻蚀所述第一转移底层，以形成所述第一分格阵列在所述第一转移底层中。可选的，在执行所述第一次光刻工艺形成所述第一线条图形或在执行所述第二次光刻工艺形成所述第二线条图形的过程中，采用间距倍增工艺。可选的，所述衬底包括基底和形成在所述基底上的绝缘介质层，所述通孔阵列形成在所述衬底的所述绝缘介质层中。可选的，在形成所述图形定义层之前，还包括形成一图形调整层在所述第一掩膜层上；其中，在形成所述第二分格阵列于所述图形定义层中之后，还包括；以形成有所述第二分格阵列的所述图形定义层为掩膜，刻蚀所述图形调整层，以形成对应所述第二分格阵列的类圆形开口阵列，所述类圆形开口阵列中多个类圆形开口的开口形状包括圆形或椭圆形；以及，以形成有所述类圆形开口阵列的图形调整层为掩膜，刻蚀所述第一掩膜层，以形成圆形开口阵列在所述第一掩膜层中，所述圆形开口阵列中多个开口的开口形状包括圆形或椭圆形。可选的，所述第二掩膜层中的掩膜开口为环状结构，并围绕在所述第一分格阵列的边缘位置上；在形成所述第二分格阵列时，所述第二分格阵列包括对应所述掩膜开口的环形分格和被所述环形分格环绕在内的内围分格；以及，所述衬底的所述通孔阵列包括对应所述环形分格的环形槽和被所述环形槽环绕在内的内围通孔。本专利技术的又一目的在于提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供一基底，所述基底上定义有一阵列区和位于所述阵列区外围的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通孔阵列的形成方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，所述衬底上具有阵列区和非阵列区，且所述衬底上还形成有第一掩膜层；/n形成图形定义层在所述衬底上，所述图形定义层在所述阵列区中形成有第一分格阵列，所述第一分格阵列中位于所述阵列区的边缘位置的分格构成第一分格，以及位于所述阵列区的被所述边缘位置包围的内部位置的分格构成第二分格；/n形成第二掩膜层在所述图形定义层上，所述第二掩膜层中形成有掩膜开口，所述掩膜开口暴露出所述第一分格阵列中的所述第一分格以及与所述第一分格相邻的部分所述第二分格；以及，/n以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述图形定义层中位于所述第一分格和所述相邻的部分所述第二分格之间的间隔墙，以使所述第一分格和所述相邻的部分所述第二分格相互连通，并构成第二分格阵列在刻蚀后的图形定义层中；以及，/n以刻蚀后的图形定义层为掩膜，依次刻蚀所述第一掩膜层和所述衬底，以形成对应所述第二分格阵列的通孔阵列在所述衬底中。/n

【技术特征摘要】
1.一种通孔阵列的形成方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底上具有阵列区和非阵列区，且所述衬底上还形成有第一掩膜层；
形成图形定义层在所述衬底上，所述图形定义层在所述阵列区中形成有第一分格阵列，所述第一分格阵列中位于所述阵列区的边缘位置的分格构成第一分格，以及位于所述阵列区的被所述边缘位置包围的内部位置的分格构成第二分格；
形成第二掩膜层在所述图形定义层上，所述第二掩膜层中形成有掩膜开口，所述掩膜开口暴露出所述第一分格阵列中的所述第一分格以及与所述第一分格相邻的部分所述第二分格；以及，
以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀所述图形定义层中位于所述第一分格和所述相邻的部分所述第二分格之间的间隔墙，以使所述第一分格和所述相邻的部分所述第二分格相互连通，并构成第二分格阵列在刻蚀后的图形定义层中；以及，
以刻蚀后的图形定义层为掩膜，依次刻蚀所述第一掩膜层和所述衬底，以形成对应所述第二分格阵列的通孔阵列在所述衬底中。


2.如权利要求1所述的通孔阵列的形成方法，其特征在于，利用一组合掩膜版界定出所述第一分格阵列的图形，所述组合掩膜版包括：
第一掩膜版，形成有多条平行的第一线条，所述第一线条对应贯穿所述阵列区；
第二掩膜版，形成有多条平行的第二线条，所述第二线条对应贯穿所述阵列区，所述第二掩膜版的所述第二线条用于和所述第一掩膜版的所述第一线条相交，以界定多个分格图形；以及，
第三掩膜版，形成有掩蔽图形，所述掩蔽图形用于掩蔽所述非阵列区，并使位于所述阵列区中的分格图形构成所述第一分格阵列的图形。


3.如权利要求2所述的通孔阵列的形成方法，其特征在于，利用所述组合掩膜版形成所述第一分格阵列在所述图形转移层中的步骤包括：
形成第一图形转移层在所述图形定义层上；
利用所述组合掩膜版的所述第一掩膜版执行第一次光刻工艺，将所述第一掩膜版的第一线条的图形复制到所述第一图形转移层中，以形成多个第一沟槽在所述第一图形转移层中并界定出多条第一线条图形；
形成第二图形转移层在所述第一图形转移层上，所述第二图形转移层填充所述第一图形转移层的所述第一沟槽并覆盖所述第一线条图形；
利用所述组合掩膜版的所述第二掩膜版执行第二次光刻工艺，将所述第二掩膜版的第二线条的图形复制到所述第二图形转移层上，以形成多个第二沟槽在所述第二图形转移层中并界定出多条第二线条图形；
利用所述组合掩膜版的所述第三掩膜版执行第三次光刻工艺，并形成掩蔽膜层在所述第二图形转移层的上方，所述掩蔽膜层的图形对应所述第三掩膜版的掩蔽图形，用于覆盖所述第二图形转移层位于所述非阵列区中的部分，并暴露出所述第二图形转移层位于所述阵列区中的部分；以及，
以所述第三掩膜层和所述第二图形转移层为掩膜执行刻蚀工艺，以将所述第二图形转移层中的所述第二线条图形复制至所述第一图形转移层中，使所述第二线条图形和所述第一线条图形相互叠加，以界定出所述第一分格阵列的图形，并进一步地转移至所述图形定义层中，以构成所述第一分格阵列。


4.如权利要求3所述的通孔阵列的形成方法，其特征在于，所述第一图形转移层包括由下至上依次形成在所述图形定义层上的第一转移底层和第一转移媒介层，所述第一沟槽的底部停止在所述第一转移媒介层中；所述第二图形转移层包括由下至上依次形成在所述第一转移媒介层上的第二转移底层、第二转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晗，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34