半导体结构的形成方法技术

技术编号：40961933 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-18 20:40

一种半导体结构的形成方法，包括：提供初始基底，初始基底包括第一区域和位于所述第一区域侧部的第二区域，且初始基底上形成有底部核心材料层和位于底部核心材料层上的顶部核心材料层；对第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理；图形化顶部核心材料层，形成位于第一区域的第一顶部核心层和位于第二区域的第二顶部核心层；在第一顶部核心层和第二顶部核心层的侧壁形成第一掩膜侧墙；去除第二顶部核心层；去除第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙；以第一顶部核心层和剩余的第一掩膜侧墙为掩膜刻蚀底部核心材料层，形成底部核心层。本发明专利技术技术方案能够提高图形传递的精度，提高所形成的半导体结构的性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

技术介绍

1、光刻技术是常用的一种图形化方法，是半导体制造工艺中最为关键的生产技术。随着半导体工艺节点的不断减小，自对准双重图形化(self-aligned double patterning，sadp)方法成为近年来受到青睐的一种图形化方法，该方法能够增加形成于衬底上的图形的密度，进一步缩小相邻两个图形的间距(pitch)，从而使光刻工艺克服光刻分辨率的极限。

2、随着图形特征尺寸(critical dimension，cd)的不断缩小，自对准四重图形化(self-aligned quadruple patterning，saqp)方法应运而生。自对准双重图形化方法在衬底上所形成图形的密度是利用光刻工艺在衬底上所形成图形的密度的两倍，即可以获得1/2最小间距(1/2pitch)，而自对准四重图形化方法在不改变目前光刻技术的前提下(即光刻窗口大小不变)，在衬底上所形成图形的密度是利用光刻工艺在衬底上所形成图形的密度的四倍，即可以获得1/4最小间距(1/4pitch)，从而可以极大地提高半导体集成电路的密度，缩小图形的特征尺寸，进而有利于器件性能的提高。

3、但是，目前图形传递的精度较低。

技术实现思路

1、本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，提高图形传递的精度，从而提高所形成的半导体结构的性能。

2、为解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，包括：</p>

3、提供初始基底，所述初始基底包括第一区域和位于所述第一区域侧部的第二区域，且所述初始基底上形成有底部核心材料层和位于所述底部核心材料层上的顶部核心材料层；

4、对所述第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理，使所述第一区域上的顶部核心材料层的刻蚀选择速率小于所述第二区域上的顶部核心材料层的刻蚀选择速率；

5、图形化所述顶部核心材料层，形成位于所述第一区域的第一顶部核心层和位于所述第二区域的第二顶部核心层；

6、在所述第一顶部核心层和所述第二顶部核心层的侧壁形成第一掩膜侧墙；

7、去除所述第二顶部核心层；

8、去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙；

9、以所述第一顶部核心层和剩余的第一掩膜侧墙为掩膜刻蚀所述底部核心材料层，形成底部核心层。

10、可选地，对所述第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理的步骤包括：

11、在所述顶部核心材料层上形成第一掩膜层，所述第一掩膜层具有第一开口，所述第一开口的底部暴露出所述第一区域上的顶部核心材料层；

12、以所述第一掩膜层为掩膜对所述顶部核心材料层执行离子注入工艺，使所述第一区域上的顶部核心材料层的刻蚀选择速率小于所述第二区域上的顶部核心材料层的刻蚀选择速率；

13、执行离子注入工艺之后，去除所述第一掩膜层。

14、可选地，所述离子注入工艺的工艺参数包括：注入离子为硼离子、砷离子和碳离子中一种或多种，注入剂量为1kev至600kev，注入能量为1×1012ions/cm2至2×1018ions/cm2。

15、可选地，图形化所述顶部核心材料层的步骤包括：

16、在所述顶部核心材料层上形成平坦化层、位于所述平坦化层上的抗反射层和位于所述抗反射层上图形化的光刻胶层；

17、以所述图形化的光刻胶层为掩膜依次刻蚀所述抗反射层、所述平坦化层和所述顶部核心材料层，形成位于所述第一区域的第一顶部核心层和位于所述第二区域的第二顶部核心层；

18、形成所述第一顶部核心层和所述第二顶部核心层之后，去除剩余的所述光刻胶层、所述抗反射层和所述平坦化层。

19、可选地，去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙之后，所述方法还包括：

20、对所述第一顶部核心层进行修整处理，使所述第一顶部核心层的关键尺寸符合工艺需求。

21、可选地，采用干法刻蚀工艺对所述第一顶部核心层进行修整处理。

22、可选地，采用第一湿法刻蚀工艺去除所述第二顶部核心层。

23、可选地，所述第一湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液包括氨水或四甲基氢氧化铵，其中，氨水的浓度为15％至35％，四甲基氢氧化铵的浓度为2％至4％。

24、可选地，形成底部核心层，还包括：

25、去除所述第一顶部核心层；

26、去除所述第一掩膜侧墙；

27、形成覆盖所述底部核心层侧壁的第二掩膜侧墙；

28、形成所述第二掩膜侧墙之后，去除所述底部核心层；

29、以所述第二掩膜侧墙为掩膜刻蚀所述初始基底，形成目标图案。

30、可选地，采用第二湿法刻蚀工艺去除所述第一顶部核心层。

31、可选地，所述第二湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为氢氟酸、硝酸和乙酸的混合溶液。

32、可选地，所述第二湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液包括氢氟酸、硝酸和乙酸的混合溶液；其中，氢氟酸的浓度为15％至30％，硝酸的为浓度为15％至30％，乙酸的浓度为40％至70％。

33、可选地，在所述第一顶部核心层和所述第二顶部核心层的侧壁形成第一掩膜侧墙的步骤包括：

34、形成覆盖所述底部核心材料层的顶部和所述第一顶部核心层、第二顶部核心层的顶部和侧壁的第一掩膜侧墙材料层；

35、去除位于所述底部核心材料层的顶部和所述第一顶部核心层和第二顶部核心层的顶部的第一掩膜侧墙材料层，保留位于所述第一顶部核心层和第二顶部核心层的侧壁的第一掩膜侧墙材料层，作为所述第一掩膜侧墙。

36、可选地，形成所述第一掩膜侧墙材料层的工艺包括原子层沉积工艺。

37、可选地，去除位于所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙步骤包括：

38、在所述底部核心材料层上形成覆盖所述第一掩膜侧墙的第二掩膜层，所述第二掩膜层具有第二开口，所述第二开口底部暴露出所述第一顶部核心层和位于所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙；

39、以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙；

40、刻蚀去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙之后，去除剩余的第二掩膜层。

41、可选地，以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙的工艺包括干法刻蚀工艺。

42、可选地，所述目标图案包括鳍部。

43、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：

44、本专利技术实施例提供了一种半导体结构的形成方法，包括：提供初始基底，所述初始基底包括第一区域和位于所述第一区域侧部的第二区域，且所述初始基底上形成有底部核心材料层和位于所述底部核心材料层上的顶部核心材料层；对所述第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理，使所述第一区域上的顶部核心材料层的刻蚀选择速率小于所述第二区域上的顶部核本文档来自技高网...

【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：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述离子注入工艺的工艺参数包括：注入离子为硼离子、砷离子和碳离子中一种或多种，注入剂量为1kev至600kev，注入能量为1×1012ions/cm2至2×1018ions/cm2。

4.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述顶部核心材料层的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙之后，还包括：

6.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺对所述第一顶部核心层进行修整处理。

7.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用第一湿法刻蚀工艺去除所述第二顶部核心层。

8.根据权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一湿法刻蚀工艺

9.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成底部核心层，还包括：

10.根据权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用第二湿法刻蚀工艺去除所述第一顶部核心层。

11.根据权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液包括氢氟酸、硝酸和乙酸的混合溶液；其中，氢氟酸的浓度为15％至30％，硝酸的为浓度为15％至30％，乙酸的浓度为40％至70％。

12.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一顶部核心层和所述第二顶部核心层的侧壁形成第一掩膜侧墙的步骤包括：

13.根据权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一掩膜侧墙材料层的工艺包括原子层沉积工艺。

14.根据权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除位于所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙步骤包括：

15.根据权利要求14所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，以所述第二掩膜层为掩膜，刻蚀去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙的工艺包括干法刻蚀工艺。

16.根据权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述目标图案包括鳍部。

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【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：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，对所述第一区域上的顶部核心材料层执行改性处理的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述顶部核心材料层的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述第一顶部核心层侧壁的第一掩膜侧墙之后，还包括：

6.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺对所述第一顶部核心层进行修整处理。

7.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用第一湿法刻蚀工艺去除所述第二顶部核心层。

8.根据权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液包括氨水和四甲基氢氧化铵中至少一种，其中，氨水的浓度为15％至35％，四甲基氢氧化铵的浓度为2％至4％。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振阳，姜长城，纪世良，
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：

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