[發明專利]半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201710457539.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109148272B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王士京;姚達林;張海洋
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

一種半導體器件及其形成方法，其中方法包括：提供待刻蝕材料層，所述待刻蝕材料層上具有頂層掩膜層；在所述頂層掩膜層中形成貫穿頂層掩膜層的第一開口，第一開口的側壁材料具有第一密度；對第一開口的側壁進行第一表面處理工藝，使第一開口的側壁材料具有第二密度，第二密度大于第一密度；進行第一表面處理工藝后，進行中間圖形化工藝；進行中間圖形化工藝后，在所述頂層掩膜層中形成貫穿頂層掩膜層的第二開口，第二開口和第一開口相互分立。所述方法使半導體器件的性能得到提高。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種半導體器件及其形成方法。

背景技術

在半導體器件制造的工藝中，通常利用光刻工藝把掩膜版上的圖形轉移到襯底上。光刻過程包括：提供襯底；在襯底上形成光刻膠層；對所述光刻膠層進行曝光和顯影，形成圖案化的光刻膠層；以圖案化的光刻膠層為掩膜對襯底進行刻蝕，使得光刻膠層上的圖案轉印到襯底中；去除光刻膠層。隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，光刻關鍵尺寸逐漸接近甚至超出了光刻的物理極限，由此給光刻技術提出了更加嚴峻的挑戰。雙重構圖技術的基本思想是通過兩次構圖形成最終的目標圖案，以克服單次構圖不能達到的光刻極限。

一種雙重構圖技術為litho(光刻)-etch(刻蝕)-litho(光刻)-etch(刻蝕)(LELE)。具體的，LELE的過程包括：在襯底上形成第一光刻膠層；在第一光刻膠層中形成第一掩膜圖案；然后以第一光刻膠層為掩膜對襯底進行第一次刻蝕，在襯底中形成第一目標圖案；進行第一次刻蝕后，去除第一光刻膠層；去除第一光刻膠層后，在襯底上形成第二光刻膠層；在第二光刻膠層中形成第二掩膜圖案；然后以第二光刻膠層為掩膜對襯底進行第二次刻蝕，在襯底中形成第二目標圖案；進行第二次刻蝕后，去除第二光刻膠層。

然而，采用上述LELE的雙重構圖技術形成的半導體器件的性能較差。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體器件及其形成方法，以提高半導體器件的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體器件的形成方法，包括：提供待刻蝕材料層，所述待刻蝕材料層上具有頂層掩膜層；在所述頂層掩膜層中形成貫穿頂層掩膜層的第一開口，第一開口的側壁材料具有第一密度；對第一開口的側壁進行第一表面處理工藝，使第一開口的側壁材料具有第二密度，第二密度大于第一密度；進行第一表面處理工藝后，進行中間圖形化工藝；進行中間圖形化工藝后，在所述頂層掩膜層中形成貫穿頂層掩膜層的第二開口，第二開口和第一開口相互分立。

可選的，在進行所述第一表面處理工藝的過程中激發紫外光和熱，所激發的紫外光和熱作用于第一開口的側壁，使第一開口的側壁材料由第一密度變為第二密度。

可選的，所述第一表面處理工藝為第一等離子體處理，所述第一等離子體處理產生第一等離子體，在形成第一等離子體的過程中激發紫外光和熱。

可選的，所述第一等離子體處理的參數包括：采用的氣體包括He，等離子體化功率為50瓦～1000瓦。

可選的，所述第一表面處理工藝為紫外線固化工藝；所述紫外線固化工藝的參數包括：固化溫度為300攝氏度～400攝氏度，紫外光源波長為 250nm～400nm。

可選的，所述待刻蝕材料層包括對準區；所述第二開口位于對準區的頂層掩膜層中；進行所述中間圖形化工藝的步驟包括：在所述第一開口中以及頂層掩膜層上形成中間平坦層；在所述中間平坦層上形成中間底部抗反射層；在所述中間底部抗反射層上形成中間光刻膠層，所述中間光刻膠層中具有貫穿中間光刻膠層的中間掩膜開口，所述中間光刻膠層覆蓋對準區的中間底部抗反射層；去除中間光刻膠層、中間底部抗反射層和中間平坦層；去除中間光刻膠層、中間底部抗反射層和中間平坦層后，進行中間清洗工藝。

可選的，所述中間清洗工藝為濕刻工藝，采用的刻蝕溶液為氫氟酸溶液。

可選的，所述頂層掩膜層的材料為氮氧化硅、碳氧化硅、氧化硅、碳化硅或無定型硅。