[发明专利]半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作工艺，特别涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，利用光刻胶曝光、显影形成图形化的光刻胶层，然后利用图形化的光刻胶层为掩膜对衬底或待刻蚀材料层进行刻蚀形成特定图案已成为本领域的惯用技术。

但是随着半导体工艺的不断发展，半导体器件的尺寸在不断缩小，用于形成图案的光刻胶层的宽度也变得越来越小，且为了适应线宽越来越小的要求，光刻胶的厚度、硬度也不断降低，对光刻胶的线宽粗糙度的控制越来越难。在刻蚀时，由于受到刻蚀气体的影响，靠近开口位置的光刻胶会变得倾斜或光刻胶顶部的直角会变成圆角，会影响后续形成的刻蚀图形的侧壁形貌。且由于靠近开口位置的光刻胶会变得倾斜甚至部分去除，光刻胶的开口尺寸会变大，从而使得待刻蚀材料层的图形的尺寸大于光刻时对应的开口尺寸。同时，当芯片上不同位置的器件密度不相同时，以相同开口尺寸的光刻胶为掩膜刻蚀形成的刻蚀图形的尺寸也会不同，会严重影响了半导体器件的电学性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，能形成具有均匀尺寸的刻蚀图形，且刻蚀图形的侧壁形貌较佳。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供待刻蚀材料层；在所述待刻蚀材料层上依次形成硬掩膜薄膜和光刻胶薄膜；对所述光刻胶薄膜进行曝光显影，形成具有开口的光刻胶层，所述光刻胶层暴露出部分硬掩膜薄膜；在所述光刻胶层表面和暴露出的硬掩膜薄膜表面形成侧墙薄膜；对所述侧墙薄膜进行回刻蚀，在所述光刻胶层的开口侧壁形成侧墙；以所述光刻胶层和侧墙为掩膜，对所述硬掩膜薄膜进行刻蚀，形成硬掩膜层；以所述硬掩膜层为掩膜，对所述待刻蚀材料层进行刻蚀，在待刻蚀材料层内形成对应的刻蚀图形。

可选的，所述侧墙的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛或氮化钽。

可选的，形成所述侧墙薄膜的工艺为原子层沉积、物理气相沉积或化学气相沉积。

可选的，当所述侧墙的材料为氮化硅时，形成所述侧墙薄膜的具体工艺包括：反应气体包括NH₃、SiCl₄，流量为10sccm～1000sccm，反应腔室温度为200度～800度，反应腔室压强为3毫托～1托。

可选的，所述侧墙的厚度范围小于或等于50埃。

可选的，还包括：在所述待刻蚀材料层表面形成有机分布薄膜，在所述有机分布薄膜表面形成所述硬掩膜薄膜。

可选的，所述有机分布薄膜的厚度范围为1000埃～2000埃。

可选的，还包括：形成所述硬掩膜层后，以所述硬掩膜层为掩膜，对所述有机分布薄膜进行刻蚀直到暴露出所述待刻蚀材料层，形成有机分布层；以所述有机分布层为掩膜对待刻蚀材料层进行刻蚀，在待刻蚀材料层内形成对应的待刻蚀图形。

可选的，还包括：在所述硬掩膜薄膜表面形成底部抗反射薄膜，在所述底部抗反射薄膜表面形成光刻胶薄膜。

可选的，还包括：在光刻胶层的开口侧壁形成侧墙后，以所述光刻胶层和侧墙为掩膜，对所述底部抗反射薄膜和硬掩膜薄膜进行刻蚀，分别形成底部抗反射层和硬掩膜层。

可选的，所述硬掩膜薄膜为氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氮化钛层或氮化钽层其中的一层或几层堆叠结构。

可选的，所述硬掩膜薄膜的厚度范围为200埃～800埃。

可选的，对所述硬掩膜薄膜进行刻蚀的刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。

可选的，对所述有机分布薄膜进行刻蚀的刻蚀气体为氧化性刻蚀气体和卤族刻蚀气体的混合物或氧化性刻蚀气体。

可选的，所述氧化性刻蚀气体为氮气、氢气、氧气、一氧化碳、二氧化硫其中的一种或几种。

可选的，所述卤族刻蚀气体包括氯气、氟气、氟化氢、四氟化碳、八氟化四碳、六氟化硫其中的一种或几种。

可选的，去除所述有机分布薄膜的具体工艺包括：刻蚀气体为CF₄、CHF₃、Cl₂、HBr，刻蚀气体的流量范围为10sccm～300sccm，射频功率为200瓦～1200瓦，反应腔压强为3毫托～200毫托，反应温度为10摄氏度～100摄氏度。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：