[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种半导体器件及其形成方法，其中方法包括：提供待刻蚀材料层，所述待刻蚀材料层上具有若干相互分立的牺牲层，所述牺牲层的顶部表面具有刻蚀阻挡层，相邻牺牲层之间具有凹槽；在所述牺牲层和刻蚀阻挡层的侧壁形成侧墙；在所述刻蚀阻挡层和侧墙的顶部表面、以及凹槽中形成保护层；平坦化所述保护层、侧墙和刻蚀阻挡层直至暴露出牺牲层的顶部表面；平坦化所述保护层、侧墙和刻蚀阻挡层后，去除所述保护层和牺牲层；去除所述保护层和牺牲层后，以所述侧墙为掩膜刻蚀待刻蚀材料层。所述方法使得半导体器件中图案的性能得到提高。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

在半导体器件制造的工艺中，通常利用光刻工艺将掩膜版上的图形转移到衬底上。光刻过程包括：提供衬底；在半导体衬底上形成光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影，形成图案化的光刻胶，使得掩膜版上的图案转移到光刻胶中；以图案化的光刻胶为掩膜对衬底进行刻蚀，使得光刻胶上的图案转印到衬底中；去除光刻胶。随着半导体器件尺寸的不断缩小，光刻关键尺寸逐渐接近甚至超出了光刻的物理极限，由此给光刻技术提出了更加严峻的挑战。双重构图技术的基本思想是通过两次构图形成最终的目标图案，以克服单次构图不能达到的光刻极限。

自对准型双重构图(SADP)技术是一种重要的双重构图技术，进行自对准型双重构图的步骤包括：提供待刻蚀材料层；在待刻蚀材料层上形成牺牲材料层；通过光刻工艺对牺牲材料层进行构图，形成牺牲层；然后在牺牲层和待刻蚀材料层上沉积间隙侧壁材料层；刻蚀间隙侧壁材料层，在牺牲材料层的侧壁形成间隙侧壁；去除牺牲材料层，保留间隙侧壁；以间隙侧壁作为掩膜，对待刻蚀材料层进行刻蚀。

然而，现有技术中的构图工艺形成的半导体器件中图案的性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件及其形成方法，以提高半导体器件中图案的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供待刻蚀材料层，所述待刻蚀材料层上具有若干相互分立的牺牲层，所述牺牲层的顶部表面具有刻蚀阻挡层，相邻牺牲层之间具有凹槽；在所述牺牲层和刻蚀阻挡层的侧壁形成侧墙；在所述刻蚀阻挡层和侧墙的顶部表面、以及凹槽中形成保护层；平坦化所述保护层、侧墙和刻蚀阻挡层直至暴露出牺牲层的顶部表面；平坦化所述保护层、侧墙和刻蚀阻挡层后，去除所述保护层和牺牲层；去除所述保护层和牺牲层后，以所述侧墙为掩膜刻蚀待刻蚀材料层。

可选的，所述保护层的材料为碳氟聚合物、碳氢氟聚合物或碳氮聚合物。

可选的，形成所述侧墙的方法包括：在所述牺牲层和刻蚀阻挡层的侧壁、刻蚀阻挡层的顶部表面、以及待刻蚀材料层表面形成侧墙材料层；回刻蚀所述侧墙材料层，在所述牺牲层和刻蚀阻挡层的侧壁形成侧墙；所述半导体器件的形成方法还包括：回刻蚀所述侧墙材料层的工艺和形成所述保护层的工艺在同一工艺机台中进行；刻蚀阻挡层和侧墙的顶部表面的保护层与凹槽中的保护层连接。

可选的，回刻蚀所述侧墙材料层的工艺和形成所述保护层的工艺在同一干刻机台中进行。

可选的，形成所述保护层的工艺参数包括：采用的气体包括碳氟基气体、碳氢氟基气体、C_l2和Ar，碳氟基气体的流量为10sccm～500sccm，碳氢氟基气体的流量为10sccm～500sccm，C_l2的流量为10sccm～500sccm，Ar的流量为10sccm～500sccm，等离子体化源功率为400瓦～2000瓦，偏置功率为0瓦，温度为30摄氏度～90摄氏度。

可选的，形成所述保护层的工艺参数包括：采用的气体包括CH₄和N₂，CH₄的流量为10sccm～500sccm，N₂的流量为10sccm～500sccm，等离子体化源功率为200瓦～2000瓦，偏置功率为0瓦～500瓦，温度为0摄氏度～80摄氏度。