掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法技术

本公开涉及一种掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法。掩模结构包括交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层；其中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的刻蚀选择比不同。在一些示例中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的材料均为硅基材料，且包含相同的元素种类；其中，不同抗反射层的硅基材料内各元素的摩尔占比不同。上述掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法可以有效控制掩模图形的稳定性，从而有效控制基于掩模图形形成的目标结构的形貌和关键尺寸，进而提高器件的电学性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法


[0001]本公开涉及集成电路
，特别是涉及一种掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法。

技术介绍

[0002]动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）是一种高速地、随机地写入和读取数据的半导体存储器，被广泛地应用到数据存储设备或装置中。
[0003]随着半导体制程工艺的不断发展，DRAM的尺寸也越来越小。尤其是随着DRAM的工艺节点来到10nm及以下，这么小的图形尺寸已经超出目前浸没式光刻机的分辨率极限。为此，需要采用侧墙自对准式多重图形化技术来实现，故掩模图形的稳定性成为一个极具挑战性的工艺。因此，如何有效控制掩模图形的稳定性，也成为了相关技术中一个亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]基于此，本公开实施例提供了一种掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法，可以有效控制掩模图形的稳定性，从而有效控制基于掩模图形形成的目标结构的形貌和关键尺寸，进而提高器件的电学性能。
[0005]为了实现上述目的，一方面，本公开一些实施例提供了一种掩模结构，包括：交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层；其中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的刻蚀选择比不同。
[0006]在本公开一些实施例中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的材料不同。
[0007]在本公开一些实施例中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的材料均为硅基材料，且包含相同的元素种类；其中，不同抗反射层的硅基材料内各元素的摩尔占比不同。
[0008]在本公开一些实施例中，多层抗反射层的刻蚀选择比均不同。
[0009]在本公开一些实施例中，多层抗反射层在同一刻蚀条件下的刻蚀速率沿靠近待蚀刻结构的方向逐渐减小。
[0010]在本公开一些实施例中，抗反射层的材料包括硅基材料；硅基材料包括：第一元素、第二元素和第三元素；多层抗反射层包括：基准抗反射层，以及所含第一元素的摩尔占比高于基准抗反射层的第一类抗反射层，所含第二元素的摩尔占比高于基准抗反射层的第二类抗反射层；其中，基准抗反射层位于多层抗反射层的顶层。
[0011]在本公开一些实施例中，硅基材料包括氮氧化硅；第一元素为氧元素，第二元素为硅元素；其中，第一类抗反射层位于基准抗反射层和第二类抗反射层之间；在同一刻蚀条件下，第二类抗反射层的刻蚀速率小于基准抗反射层的刻蚀速率；第一类抗反射层的刻蚀速率大于基准抗反射层的刻蚀速率。
[0012]在本公开一些实施例中，第一类抗反射层中第一元素的摩尔占比高于50%；第二类抗反射层中第二元素的摩尔占比高于60%。
[0013]在本公开一些实施例中，各抗反射层的膜层厚度相同。
[0014]另一方面，本公开一些实施例还提供了一种图形形成方法，包括如下步骤。
[0015]提供待蚀刻结构，于待蚀刻结构上形成掩模结构；掩模结构包括交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层；其中，位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的刻蚀选择比不同。
[0016]沿靠近待蚀刻结构的方向，逐层刻蚀抗反射层及对应的掩模层，以图案化掩模结构，形成掩模图形。
[0017]在本公开一些实施例中，多层抗反射层在同一刻蚀条件下的刻蚀速率沿靠近待蚀刻结构的方向逐渐减小。
[0018]在本公开一些实施例中，沿靠近待蚀刻结构的方向，逐层刻蚀抗反射层及对应的掩模层，还包括：在刻蚀去除任一掩模层背离待蚀刻结构一侧的抗反射层时，掩模层靠近待蚀刻结构一侧的抗反射层无刻蚀损耗。
[0019]在本公开一些实施例中，掩模结构中交替层叠的三层抗反射层及对应的掩模层包括：沿远离待蚀刻结构的方向依次层叠的底层掩模材料层、中间掩模材料层和顶层掩模材料层，且底层掩模材料层、中间掩模材料层和顶层掩模材料层均包括一层掩模层和一层抗反射层；沿靠近待蚀刻结构的方向，逐层刻蚀抗反射层及对应的掩模层，以图案化掩模结构，形成掩模图形，还包括：刻蚀顶层掩模材料层，形成间隔排列的多个第一芯轴；于各第一芯轴的侧壁形成第一侧墙，并去除第一芯轴；基于第一侧墙自对准刻蚀中间掩模材料层，形成多个初始第二芯轴；去除初始第二芯轴中的抗反射层，形成第二芯轴；于各第二芯轴的侧壁形成第二侧墙，基于第二侧墙自对准刻蚀底层掩模材料层，以形成掩模图形。
[0020]在本公开一些实施例中，相邻第二芯轴之间具有沟槽；于各第二芯轴的侧壁形成第二侧墙，基于第二侧墙自对准刻蚀底层掩模材料层，以形成掩模图形，包括：形成随形覆盖第二芯轴及沟槽内底层掩模材料层的侧墙材料层；其中，侧墙材料层覆盖第二芯轴侧壁的部分构成第二侧墙；形成覆盖侧墙材料层并填充沟槽的初始旋涂掩模层；研磨初始旋涂掩模层的上表面，形成旋涂掩模层；对旋涂掩模层、侧墙材料层、第二芯轴及底层掩模材料层进行一次刻蚀工艺，以形成掩模图形。
[0021]在本公开一些实施例中，相邻第二芯轴之间具有沟槽；于各第二芯轴的侧壁形成第二侧墙，基于第二侧墙自对准刻蚀底层掩模材料层，以形成掩模图形，包括：形成随形覆盖第二芯轴及沟槽内底层掩模材料层的侧墙材料层；刻蚀侧墙材料层，于各第二芯轴的侧壁形成第二侧墙；形成覆盖第二芯轴顶面、第二侧墙顶面和侧壁、并填充沟槽的初始旋涂掩模层；研磨初始旋涂掩模层的上表面，形成旋涂掩模层；对旋涂掩模层、第二侧墙、第二芯轴及底层掩模材料层进行一次刻蚀工艺，以形成掩模图形。
[0022]在本公开一些实施例中，初始第二芯轴采用湿法刻蚀工艺形成。
[0023]在本公开一些实施例中，初始第二芯轴中的抗反射层采用湿法清洗工艺去除。
[0024]在本公开一些实施例中，抗反射层的材料包括氮氧化硅；初始第二芯轴中的抗反射层采用稀释氢氟酸清洗去除。
[0025]在本公开一些实施例中，稀释氢氟酸中水和氢氟酸的体积比范围包括：25：1~35：1。
[0026]又一方面，本公开一些实施例还提供了一种半导体结构的制备方法，包括如下步骤。
[0027]提供衬底，衬底具有待蚀刻结构。
[0028]采用如上一些实施例中所述的图形形成方法，于待蚀刻结构上形成掩模图形。
[0029]基于掩模图形刻蚀待蚀刻结构，得到目标结构。
[0030]本公开实施例可以/至少具有以下优点：本公开实施例提供的掩模结构、图形形成方法及半导体结构的制备方法如上。在本公开实施例中，掩模结构包括交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层，且位于任一掩模层两侧的相邻抗反射层的刻蚀选择比不同，也即，在同一刻蚀条件下，任一掩模层两侧的相邻抗反射层的刻蚀速率不同。故当刻蚀掩模层和其上侧的抗反射层时，一方面，上侧的抗反射层可以保护该掩模层刻蚀后形成的图案顶部不受刻蚀损伤，以保证了该掩模层形成图案的结构稳定性，另一方面，由于该掩模层两侧抗反射层的刻蚀速率不同，故刻蚀掩模层和其上侧的抗反射层时也不会对该掩模层下侧的抗反射层造成刻蚀损伤，从而可以确保后续在刻蚀该下侧的抗反射层及其对应的掩模层时能够较佳地保护其对应的掩模层，以保证了该掩模层形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掩模结构，其特征在于，包括：交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层；其中，位于任一所述掩模层两侧的相邻所述抗反射层的刻蚀选择比不同。2.根据权利要求1所述的掩模结构，其特征在于，位于任一所述掩模层两侧的相邻所述抗反射层的材料不同。3.根据权利要求2所述的掩模结构，其特征在于，位于任一所述掩模层两侧的相邻所述抗反射层的材料均为硅基材料，且包含相同的元素种类；其中，不同所述抗反射层的所述硅基材料内各所述元素的摩尔占比不同。4.根据权利要求1所述的掩模结构，其特征在于，多层所述抗反射层的刻蚀选择比均不同。5.根据权利要求4所述的掩模结构，其特征在于，多层所述抗反射层在同一刻蚀条件下的刻蚀速率沿靠近待蚀刻结构的方向逐渐减小。6.根据权利要求1所述的掩模结构，其特征在于，所述抗反射层的材料包括硅基材料；所述硅基材料包括：第一元素、第二元素和第三元素；多层所述抗反射层包括：基准抗反射层，以及所含第一元素的摩尔占比高于所述基准抗反射层的第一类抗反射层，所含第二元素的摩尔占比高于所述基准抗反射层的第二类抗反射层；其中，所述基准抗反射层位于多层所述抗反射层的顶层。7.根据权利要求6所述的掩模结构，其特征在于，所述硅基材料包括氮氧化硅；所述第一元素为氧元素，所述第二元素为硅元素；其中，所述第一类抗反射层位于所述基准抗反射层和所述第二类抗反射层之间；在同一刻蚀条件下，所述第二类抗反射层的刻蚀速率小于所述基准抗反射层的刻蚀速率；所述第一类抗反射层的刻蚀速率大于所述基准抗反射层的刻蚀速率。8.根据权利要求6或7所述的掩模结构，其特征在于，所述第一类抗反射层中所述第一元素的摩尔占比高于50%；所述第二类抗反射层中所述第二元素的摩尔占比高于60%。9.根据权利要求1所述的掩模结构，其特征在于，各所述抗反射层的膜层厚度相同。10.一种图形形成方法，其特征在于，包括：提供待蚀刻结构，于所述待蚀刻结构上形成掩模结构；所述掩模结构包括交替层叠的多层掩模层和多层抗反射层；其中，位于任一所述掩模层两侧的相邻所述抗反射层的刻蚀选择比不同；沿靠近所述待蚀刻结构的方向，逐层刻蚀所述抗反射层及对应的所述掩模层，以图案化所述掩模结构，形成掩模图形。11.根据权利要求10所述的图形形成方法，其特征在于，多层所述抗反射层在同一刻蚀条件下的刻蚀速率沿靠近所述待蚀刻结构的方向逐渐减小。12.根据权利要求10所述的图形形成方法，其特征在于，所述沿靠近所述待蚀刻结构的方向，逐层刻蚀所述抗反射层及对应的所述掩模层，还包括：在刻蚀去除任一所述掩模层背离所述待蚀刻结构一侧的所述抗反射层时，所述掩模层靠近所述待蚀刻结构一侧的所述抗反射层无刻蚀损耗。13.根据权利要求10所述的图形形成方法，其特征在于，所述掩模结构中交替层叠的三
层所述抗反射层及对应的所述掩模层包括：沿远离所述待蚀刻结构的方向依次层叠的底层掩模材料层...

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