半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法包括：提供襯底，所述襯底表面具有待刻蝕層；在待刻蝕層表面形成第一圖形化掩膜層，所述第一圖形沿第一方向的尺寸和間距等于在第一方向上待刻蝕圖形的長度和間距；以第一圖形化掩膜層為掩膜刻蝕待刻蝕層，形成凹槽；在襯底表面形成與第一圖形化掩膜層的表面齊平的介質(zhì)層；刻蝕第一圖形化掩膜層和介質(zhì)層，形成第二圖形化掩膜層，所述第二圖形沿第二方向的尺寸和間距等于在第二方向上待刻蝕圖形的寬度和間距，所述待刻蝕圖形的寬度小于待刻蝕圖形的長度；以第二圖形化掩膜層為掩膜，刻蝕待刻蝕層，形成待刻蝕圖形。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法可以提高最終形成的待刻蝕圖形的準(zhǔn)確性。
【專利說明】半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸的減小，傳統(tǒng)光刻工藝條件下利用一個(gè)掩膜版作為掩膜 形成圖形化工藝遇到了限制，相鄰的圖形間距過小，由于光學(xué)鄰近效應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)相鄰圖形粘 連的現(xiàn)象。
[0003] 利用雙重圖形化（Doublepatterning)方法可以解決以上所述的問題。
[0004] 雙重圖形化方法是將需要形成的掩膜圖形拆分成兩套圖形，分別為第一圖形和第 二圖形，然后分別在掩膜層上進(jìn)行第一次圖形化形成第一圖形，進(jìn)行第二次圖形化形成第 二圖形，最終形成完整的掩膜圖形。通過這樣雙重圖形化的方法可以避免出現(xiàn)在曝光過程 中由于相鄰圖形間距過小而導(dǎo)致的光學(xué)鄰近效應(yīng)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用雙圖形化方法形成長條狀柵極。
[0006] 具體的，請參考圖1?圖4,為現(xiàn)有技術(shù)形成長條狀柵極的示意圖。
[0007] 請參考圖1，在位于襯底（圖中未示出）表面的多晶硅層（圖中未示出）表面形成硬 掩膜層20和位于所述硬掩膜層20表面的第一圖形化的光刻膠層30。所述第一圖形化光刻 膠層30在寬度方向上定義了長條柵極的寬度和相鄰兩個(gè)長條柵極之間的距離。
[0008] 請參考圖2,以所述第一圖形化光刻膠層30 (請參考圖1)為掩膜，對(duì)硬掩膜層20 (請參考圖1)進(jìn)行刻蝕，之后去除第一圖形化的光刻膠層30 (請參考圖1)，形成第一圖形化 硬掩膜層20a，暴露出部分多晶硅層10的表面。
[0009] 請參考圖3,在所述多晶硅層10 (請參考圖2)表面形成介質(zhì)層30,在所述介質(zhì)層 30表面形成第二圖形化光刻膠層40。所述第二圖形化光刻膠層40在長度方向定義出待形 成的柵極的長度和相鄰長條狀柵極之間的距離。
[0010] 請參考圖4,以所述第二圖形化光刻膠層40 (請參考圖3)為掩膜對(duì)介質(zhì)層30 (請 參考圖3)和第一圖形化硬掩膜層20a(請參考圖2)進(jìn)行刻蝕，然后去除所述第二圖形化光 刻膠層40和介質(zhì)層30,形成第二圖形化硬掩膜層20b。
[0011] 后續(xù)以所述第二圖形化掩膜層20b為掩膜，刻蝕所述多晶硅層10,形成長條狀的 柵極。
[0012] 然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)用以上方法形成的柵極結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸偏差較大，會(huì)影響 后續(xù)形成的器件性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，提高長條狀柵極尺寸的準(zhǔn) 確性。
[0014] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述 襯底表面具有待刻蝕層，所述待刻蝕層用于形成待刻蝕圖形，所述待刻蝕圖形為矩形，所述 待刻蝕圖形的長度沿第一方向，所述待刻蝕圖形的寬度沿第二方向，并且所述待刻蝕圖形 的長度大于寬度；在所述待刻蝕層表面形成第一圖形化掩膜層，所述第一圖形化掩膜層具 有第一圖形，所述第一圖形沿第一方向的尺寸等于待刻蝕圖形的長度，沿第一方向上的相 鄰第一圖形之間的間距等于第一方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距；以所述第一圖形化掩 膜層為掩膜刻蝕所述待刻蝕層，形成凹槽，所述凹槽暴露出部分襯底的表面；在所述襯底表 面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層填充滿凹槽，并且所述介質(zhì)層的表面與第一圖形化掩膜層的表 面齊平；刻蝕所述第一圖形化掩膜層和介質(zhì)層，形成第二圖形化掩膜層，所述第二圖形化掩 膜層具有第二圖形，所述第二圖形沿第二方向的尺寸等于待刻蝕圖形的寬度，沿第二方向 上的相鄰第二圖形之間的間距等于第二方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距；以所述第二圖 形化掩膜層為掩膜，刻蝕待刻蝕層，形成待刻蝕圖形。
[0015] 可選的，所述第一圖形沿第二方向上的尺寸等于第二方向上的待刻蝕圖形的寬度 與第二方向上的相鄰待刻蝕圖形的間距之和。
[0016] 可選的，所述第二圖形沿第一方向上的尺寸等于或大于第一方向上的待刻蝕圖形 的長度與第一方向上的相鄰待刻蝕圖形的間距之和。
[0017] 可選的，所述第一圖形化掩膜層的形成方法包括：在所述待刻蝕層表面形成硬掩 膜層和位于所述硬掩膜層表面的第一圖形化光刻膠層；以所述第一圖形化光刻膠層為掩 膜，刻蝕所述硬掩膜層，將第一圖形轉(zhuǎn)移到所述硬掩膜層上形成第一圖形化掩膜層。
[0018] 可選的，還包括：在刻蝕所述硬掩膜層之前，在所述第一圖形化光刻膠層側(cè)壁形成 聚合物層。
[0019] 可選的，所述聚合物層的材料包括碳、氫、氟、溴、氯元素中的一種或多種元素，采 用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述聚合物層。
[0020] 可選的，所述硬掩膜層的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硼或氮化鈦。
[0021] 可選的，所述待刻蝕層的材料為多晶硅。
[0022] 可選的，所述介質(zhì)層的形成方法包括：在所述凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料 填充滿凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層；以所述第一圖形化掩膜層為停止層，對(duì)所述介質(zhì)材 料進(jìn)行平坦化，使所述介質(zhì)材料的表面與第一圖形化掩膜層的表面齊平，形成介質(zhì)層。
[0023] 可選的，所述介質(zhì)材料的填充工藝為化學(xué)氣相沉積、爐管沉積、原子層沉積或旋涂 工藝。
[0024] 可選的，所述介質(zhì)層的材料為底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧化硅或氮化硅。
[0025] 可選的，所述介質(zhì)層包括：與待刻蝕層表面齊平的第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì) 層表面的與第一圖形化掩膜層表面齊平的第二介質(zhì)層。
[0026] 可選的，所述第一介質(zhì)層的材料為底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧化硅或氮化 硅。
[0027] 可選的，所述第二介質(zhì)層的材料為絕緣介質(zhì)材料、多晶硅或金屬。
[0028] 可選的，所述第二介質(zhì)層的材料與第一圖形化掩膜層的材料相同。
[0029] 可選的，所述介質(zhì)層的形成方法包括：在所述凹槽內(nèi)填充第一介質(zhì)材料，所述第一 介質(zhì)材料填充滿凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層；以所述第一圖形化掩膜層為停止層，對(duì)所 述第一介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化；回刻蝕所述第一介質(zhì)材料，使所述第一介質(zhì)材料的表面與待 刻蝕層表面齊平，形成第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成填充滿凹槽并覆蓋第一圖 形化掩膜層的第二介質(zhì)材料，以所述第一圖形化掩膜層為掩膜，對(duì)所述第二介質(zhì)材料進(jìn)行 平坦化，形成第二介質(zhì)層。
[0030] 可選的，所述第二圖形化掩膜層的形成方法包括：在第一圖形化掩膜層和與所述 第一圖形化掩膜層表面齊平的介質(zhì)層表面形成第二圖形化光刻膠層；以所述第二圖形化光 刻膠層為掩膜，刻蝕所述介質(zhì)層和第一圖形化掩膜層，形成第二圖形化掩膜層。
[0031] 可選的，所述第二圖形化光刻膠層橫跨所述第一圖形化掩膜層，并且所述第二圖 形化光刻膠層沿長度方向的兩端均位于所述介質(zhì)層表面。
[0032] 可選的，所述襯底包括半導(dǎo)體襯底和位于所述半導(dǎo)體襯底表面的刻蝕阻擋層。
[0033]可選的，所述刻蝕阻擋層的材料為Si02、Si3N4、SiON、Hf02、La203、HfSiON、HfA102、 Al203、TiN或TaN。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0035] 本發(fā)明的技術(shù)方案，在所述待刻蝕層表面形成第一圖形化掩膜層，所述第一圖形 化掩膜層的第一圖形沿第一方向的尺寸等于待刻蝕圖形的長度，沿第一方向上的相鄰第一 圖形之間的間距等于第一方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距，然后以所述第一圖形化掩膜 層為掩膜刻蝕所述待刻蝕層；然后在所述待刻蝕層表面形成第二圖形化掩膜層，第二圖形 化掩膜層具有第二圖形，所述第二圖形沿第二方向的尺寸等于待刻蝕圖形的寬度，沿第二 方向上的相鄰第二圖形之間的間距等于第二方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距。所以，在 以第一圖形化掩膜層為掩膜刻蝕時(shí)，由于所述第一圖形化掩膜的長度尺寸較大，圖形的收 縮效應(yīng)較小，從而刻蝕所述待刻蝕圖形沿第一方向上的長度和相鄰待刻蝕圖形的間距的尺 寸較為準(zhǔn)確。
[0036] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案在介質(zhì)層和第一圖形化掩膜層表面形成第二圖形化 光刻膠層，然后以所述第二圖形化光刻膠層為掩膜刻蝕所述介質(zhì)層和第一圖形化掩膜層， 形成第二圖形化掩膜層。其中所述第二圖形化光刻膠層橫跨所述第一圖形化掩膜層，并且 所述第二圖形化光刻膠層沿第一方向的兩端均位于介質(zhì)層表面。可以使形成的第二圖形化 掩膜層在第一方向上的尺寸大于待刻蝕圖形在第一方向上的長度與間距的尺寸之和，從而 避免后續(xù)刻蝕待刻蝕層的過程中形成的待刻蝕圖形的長度方向上產(chǎn)生線端收縮效應(yīng)，可以 提高刻蝕圖形的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 圖1至圖4是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的柵極形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖5至圖21是本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)形成長條狀柵極的尺寸與設(shè)計(jì)尺寸偏差較大，會(huì)影 響后續(xù)形成的器件的性能。
[0040] 研究發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)有技術(shù)中待刻蝕形成的長條狀柵極的寬度尺寸很小，刻蝕的過 程中，在柵極的長度方向會(huì)發(fā)生明顯的收縮效應(yīng)(線端收縮效應(yīng))，使得實(shí)際刻蝕得到的柵 極長度小于掩膜圖形的長度，從而使得形成的長條狀柵極的尺寸不精確，影響后續(xù)器件的 性能。并且，刻蝕過程中，所述柵極的寬度越小，收縮效應(yīng)越明顯。
[0041] 現(xiàn)有技術(shù)中，可以通過對(duì)掩膜層的圖形進(jìn)行光學(xué)鄰近校正以抵消線端收縮效應(yīng)， 例如在增加掩膜圖形在長度方向上的尺寸，從而抵消線端收縮效應(yīng)，使實(shí)際獲得的柵極尺 寸與設(shè)計(jì)值相符。但是，隨著芯片集成度的提高，相鄰圖形之間的間距越來越小，對(duì)掩膜層 的圖形進(jìn)行光學(xué)鄰近校正可能會(huì)導(dǎo)致掩膜圖形之間間距更小甚至使掩膜圖形之間發(fā)生粘 連，造成更顯著的光學(xué)鄰近效應(yīng)，使刻蝕形成的圖形不準(zhǔn)確。
[0042] 本發(fā)明的技術(shù)方案，提出一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，可以有效改善現(xiàn)有技術(shù)中 的線端收縮效應(yīng)，提高刻蝕圖形的準(zhǔn)確性。
[0043] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說明。
[0044] 請參考圖5,提供襯底，所述襯底包括半導(dǎo)體襯底100和位于所述半導(dǎo)體襯底表面 的刻蝕阻擋層101，所述襯底表面具有待刻蝕層200。
[0045] 所述半導(dǎo)體襯底100的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo) 體襯底100可以是體材料也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)如絕緣體上硅。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)半 導(dǎo)體襯底100上形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型，因此所述半導(dǎo)體襯底 的類型不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]所述刻蝕阻擋層 101 的材料為Si02、Si3N4、Si0N、Hf02、La203、HfSi0N、HfA102、Al203、 TiN或TaN。所述刻蝕阻擋101用于在后續(xù)刻蝕工藝中保護(hù)所述半導(dǎo)體襯底100,避免對(duì)半 導(dǎo)體襯底100造成過刻蝕。
[0047] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述襯底可以僅包括所述半導(dǎo)體襯底100。在本發(fā)明的 其他實(shí)施例中，所述襯底還可以具有鰭部結(jié)構(gòu)，后續(xù)再所述襯底上形成鰭式場效應(yīng)晶體管 的柵極結(jié)構(gòu)。
[0048] 所述待刻蝕層200的材料為多晶硅層，后續(xù)刻蝕所述待刻蝕層200,形成待刻蝕圖 形。所述待刻蝕圖形為矩形，所述待刻蝕圖形的長度沿第一方向，所述待刻蝕圖形的寬度沿 第二方向，并且所述待刻蝕圖形的長度大于寬度。所述待刻蝕圖形可以是多晶硅柵極，或者 是后柵工藝中的多晶硅偽柵極。所述待刻蝕層200與襯底之間還可以具有柵介質(zhì)材料層， 或者所述刻蝕阻擋層直接作為柵介質(zhì)材料層。
[0049] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述待刻蝕層200可以其他材料，例如單晶硅、金屬、 介質(zhì)材料等。
[0050] 請參考圖6和圖7,在所述待刻蝕層表面形成硬掩膜層300和位于所述硬掩膜層 300表面的第一圖形化光刻膠層400。其中，圖6為俯視示意圖，圖7為圖6沿割線AA'方 向的剖面示意圖。
[0051] 所述硬掩膜層300的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硼或氮化鈦等材料。 本實(shí)施例中，所述硬掩膜層300的材料為氮化硅。
[0052] 在所述硬掩膜層300表面旋涂形成光刻膠層，然后對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光顯影 形成第一圖形化光刻膠層400。后續(xù)將所述第一圖形化光刻膠層400的圖形轉(zhuǎn)移到硬掩膜 層300上，形成第一圖形化硬掩膜層。請參考圖6,所述第一圖形定義了后續(xù)形成的待刻蝕 圖形在第一方向（Y方向）上的尺寸(長度）和第一方向上的相鄰待刻蝕圖形的間距。
[0053] 請參考圖8和圖9,在所述第一圖形化光刻膠層400側(cè)壁形成聚合物層401。其中， 圖9為圖8沿割線BB'方向的剖面示意圖。
[0054] 在本實(shí)施例中，還在所述第一圖形化光刻膠層400的側(cè)壁表面形成聚合物層401， 以抵消后續(xù)刻蝕過程中的收縮效應(yīng)。如果不形成所述聚合物層時(shí)，采用所述第一圖形化光 刻膠層400作為掩膜刻蝕硬掩膜層300,由于刻蝕過程會(huì)對(duì)所述第一圖形化光刻膠層400的 側(cè)壁造成損傷，使所述第一圖形化光刻膠層400的尺寸縮小，從而在硬掩膜層300上形成的 第一圖形的尺寸會(huì)小于最初的第一圖形化光刻膠層400的圖形的尺寸。本實(shí)施例中，在第 一圖形化光刻膠層400的側(cè)壁形成聚合物層401，在刻蝕過程中保護(hù)可以第一圖形化光刻 膠層400的側(cè)壁，同時(shí)對(duì)第一圖形的尺寸進(jìn)行了補(bǔ)償，從而能夠抵消收縮效應(yīng)對(duì)圖形尺寸 的影響，使得最終刻蝕硬掩膜層300形成的第一圖形的尺寸較為準(zhǔn)確。
[0055] 聚合物層401的材料包括碳、氫、氟、溴、氯元素中的一種或多種元素，采用化學(xué)氣 相沉積工藝形成所述聚合物層401。所述聚合物層401的厚度為1〇人..500Λ:
[0056] 聚合物層401的形成工藝中，反應(yīng)壓強(qiáng)為5毫托?100毫托，激發(fā)功率為100W? 1500W，偏置電壓為0?100V，反應(yīng)氣體包括：CH4、HBr、Cl2、02、He或H2中的一種或幾種。 [0057] 如果直接將光刻膠層的圖形尺寸增加補(bǔ)償?shù)倪^程中，會(huì)導(dǎo)致曝光工藝窗口過小， 無法形成準(zhǔn)確的第一圖形。采用聚合物層對(duì)第一圖形的尺寸進(jìn)行補(bǔ)充，可以通過沉積均勻 的聚合物層，可以方便的縮小第一圖形的尺寸，并且不會(huì)增加曝光的難度。
[0058] 在其它實(shí)施例中，也可以不形成所述聚合物層401。
[0059] 請參考圖10和圖11，以所述第一圖形化光刻膠層400和聚合物層401 (請參考圖 8)為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層300 (請參考圖8)，將第一圖形轉(zhuǎn)移到所述硬掩膜層上形成第 一圖形化掩膜層301，然后去除所述第一圖形化光刻膠層400和聚合物層401。其中，圖11 為圖10沿割線CC'方向的剖面示意圖。
[0060] 具體的，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述硬掩膜層300(請參考圖8)，將第一圖形轉(zhuǎn)移到 所述硬掩膜層300上，形成第一圖形化掩膜層301。所述第一圖形化硬掩膜層301覆蓋部分 待刻蝕層200的表面，所述第一圖形化硬掩膜層301具有第一圖形，所述第一圖形沿第一方向 (Y方向）的尺寸Π等于待刻蝕圖形的長度，沿第一方向上的相鄰第一圖形之間的間距Dl等 于第一方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距，所述第一圖形沿第二方向（X方向）上的尺寸等于 第二方向（X方向）上的待刻蝕圖形的寬度與第二方向上的相鄰待刻蝕圖形的間距之和。
[0061] 所述第一圖形在寬度方向上的尺寸大于后續(xù)形成的若干待刻蝕圖形的寬度之和， 所以所述第一圖形在第一方向（Y方向）和第二方向（X方向）上的尺寸都較大，所以后續(xù)以 所述第一圖形化掩膜層301為掩膜刻蝕所述待刻蝕層200時(shí)，圖形的收縮效應(yīng)較小，從而刻 蝕所述待刻蝕圖形在Y方向上的長度Yl和間距Dl的尺寸較為準(zhǔn)確。
[0062] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在形成所述第一圖形化掩膜層301之后，可以保留所 述第一圖形化光刻膠層400和聚合物層401，后續(xù)以所述第一圖形化光刻膠層400、聚合物 層401和第一圖形化掩膜層301作為掩膜，刻蝕所述待刻蝕層。
[0063] 請參考圖12和圖13,以所述第一圖形化掩膜層301為掩膜刻蝕所述待刻蝕層 200,形成凹槽210,所述凹槽210暴露出刻蝕阻擋層101的部分表面。其中，圖13為圖12 沿割線DD'方向的剖面示意圖。
[0064] 采用干法刻蝕工藝，刻蝕所述待刻蝕層200 (請參考圖10)，并且以所述刻蝕阻擋 層101作為刻蝕停止層，在所述待刻蝕層內(nèi)形成第一圖形，形成第一圖形化待刻蝕層201。 本實(shí)施例中，所述待刻蝕層200的材料為多晶硅，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體為SF6、 〇2、Ar的混合氣體，亥Ij蝕腔室的壓強(qiáng)設(shè)定為5毫托?200毫托。
[0065] 由于所述第一圖形化掩膜層301在Y方向和X方向上的尺寸都比較大，所以以所 述第一圖形化掩膜層301為掩膜刻蝕所述待刻蝕層200可降低收縮效應(yīng)的影響，獲得的圖 形尺寸更為準(zhǔn)確。
[0066] 本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在形成所述第一圖形化掩膜層301之后，保留所述第一 圖形化光刻膠層400和聚合物層401 (請參考圖8)，并且以所述第一圖形化掩膜層301、第 一圖形化光刻膠層400和聚合物層401為掩膜刻蝕所述待刻蝕層200,形成第一圖形化待刻 蝕層201之后，再去除所述第一圖形化光刻膠層400和聚合物層401。所述第一圖形化光 刻膠層400和聚合物層401 (請參考圖8)在刻蝕過程中，可以保護(hù)所述第一圖形化掩膜層 301，避免在刻蝕過程中，所述第一圖形化掩膜層301的厚度減小，影響后續(xù)工藝的實(shí)現(xiàn)。
[0067] 請參考圖14和圖15,在所述刻蝕阻擋層表面形成介質(zhì)層500,所述介質(zhì)層填充滿 凹槽210(請參考圖13)，并且所述介質(zhì)層500的表面與第一圖形化掩膜層301的表面齊平。 圖15為圖14沿割線EE'方向上的剖面示意圖。
[0068] 所述介質(zhì)層500的材料可以是底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧化硅或氮化硅 等介質(zhì)材料。所述介質(zhì)層500的材料可以選擇與待刻蝕層201之間具有較低刻蝕選擇比的 材料，減少后續(xù)同時(shí)刻蝕介質(zhì)層500和待刻蝕層201過程中的刻蝕速率差。所述介質(zhì)層500 的形成方法可以是化學(xué)氣相沉積、爐管沉積、原子層沉積或旋涂工藝。
[0069] 具體的，形成所述介質(zhì)層500的方法包括：在所述凹槽210 (請參考圖13)內(nèi)填充 介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料填充滿凹槽210并覆蓋所述第一圖形化掩膜層301 ;以所述第一圖 形化掩膜層301為停止層，對(duì)所述介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化，使所述介質(zhì)材料的表面與第一圖 形化掩膜層301的表面齊平，形成介質(zhì)層500。
[0070] 所述介質(zhì)層500填充滿溝槽210,可以保護(hù)所述第一圖形化待刻蝕層201的側(cè)壁和 第一圖形化掩膜層301的側(cè)壁。在后續(xù)形成第二圖形化掩膜層的時(shí)候，使所述第一圖形化 待刻蝕層201和第一圖形化掩膜層301的側(cè)壁不會(huì)受到損傷，從而確保待刻蝕圖形的長度 Yl和間距Dl不發(fā)生變化。
[0071] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述介質(zhì)層500包括位于所述凹槽210內(nèi)、表面與第 一圖形化待刻蝕層201齊平的第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì)層表面與第一圖形化掩膜層 301表面齊平的第二介質(zhì)層。所述第一介質(zhì)層的材料為底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧 化硅或氮化硅，所述第二介質(zhì)層的材料為絕緣介質(zhì)材料、多晶硅或金屬。并且，所述第二介 質(zhì)層的材料與第一圖形化掩膜層301的材料相同，后續(xù)在刻蝕所述介質(zhì)層和第一圖形化掩 膜層，形成第二圖形化掩膜層的過程中，可以保證所述第二介質(zhì)層的刻蝕速率與第一圖形 化掩膜層的刻蝕速率相同，從而可以提高后續(xù)形成的第二圖形化掩膜層的圖形準(zhǔn)確性。
[0072] 具體的，形成所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的方法包括：在所述凹槽內(nèi)填充第一 介質(zhì)材料，所述第一介質(zhì)材料填充滿凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層；以所述第一圖形化掩 膜層為停止層，對(duì)所述第一介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化；回刻蝕所述第一介質(zhì)材料，使所述第一介 質(zhì)材料的表面與待刻蝕層表面齊平，形成第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成填充滿 凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層的第二介質(zhì)材料，以所述第一圖形化掩膜層為掩膜，對(duì)所述 第二介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化，形成第二介質(zhì)層。
[0073] 請參考圖16和圖17,在所述表面齊平的介質(zhì)層500和第一圖形化掩膜層301表面 形成第二圖形化光刻膠層410。其中，圖17為圖16沿割線FF'方向的剖面示意圖。
[0074] 所述第二圖形化光刻膠層410定義了后續(xù)形成的待刻蝕圖形在第二方向（X方向） 上的尺寸（寬度）Xl和相鄰待刻蝕圖形在第二方向（X方向）上的間距D2。本實(shí)施例中，所 述第二圖形化光刻膠層410的圖形為長條狀，并且所述長條狀圖形的長度方向沿Y方向，橫 跨所述第一圖形化掩膜層301，并且所述長條狀圖形沿長度方向的兩端均位于所述介質(zhì)層 500表面，可以使形成的第二圖形化掩膜層在長度方向上的尺寸大于待刻蝕圖形在長度方 向上的尺寸，從而避免后續(xù)刻蝕待刻蝕層的過程中形成的待刻蝕圖形的長度方向上產(chǎn)生線 端收縮效應(yīng)，可以提高刻蝕圖形的準(zhǔn)確性。
[0075] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以在所述第二圖形化光刻膠層410側(cè)壁表面形成 聚合物層，以保護(hù)所述第二圖形化光刻膠層的圖形尺寸不發(fā)生變化，使后續(xù)形成的第二圖 形化掩膜層的尺寸更準(zhǔn)確。
[0076] 請參考圖18和圖19,以所述第二圖形化光刻膠層410 (請參考圖16)為掩膜，刻 蝕所述介質(zhì)層500 (請參考圖16)和第一圖形化掩膜層410 (請參考圖16)，形成第二圖形 化掩膜層。其中，圖19為圖18沿割線GG'方向的剖面示意圖。
[0077] 請參考圖19,由于所述第二圖形化光刻膠層410部分位于介質(zhì)層500表面，所以刻 蝕所述介質(zhì)層500和第一圖形化掩膜層301之后形成的第二圖形化掩膜層包括：位于所述 第二圖形化光刻膠層410下方的第一部分介質(zhì)層501和部分第一圖形化掩膜層302。所述 第二圖形化掩膜層暴露出部分第一圖形化待刻蝕層201和與所述第一圖形化待刻蝕層201 表面齊平的第二部分介質(zhì)層502。所述第二圖形化掩膜層具有第二圖形，所述第二圖形沿第 二方向（X方向）的尺寸等于待刻蝕圖形的寬度，沿第二方向上的相鄰第二圖形之間的間距 等于第二方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距，所述第二圖形沿第一方向上的尺寸等于或大 于第一方向上的待刻蝕圖形的長度與第一方向上的相鄰待刻蝕圖形的間距之和。
[0078] 由于所述第二圖形化掩膜層的沿長度方向的頂端位置位于第一圖形化待刻蝕層 201沿長度方向的頂端位置外側(cè)，所述第一圖形化待刻蝕層201沿X方向上的兩端側(cè)壁被所 述第一部分介質(zhì)層501保護(hù)，在后續(xù)刻蝕過程中不會(huì)被刻蝕到，所以可以避免后續(xù)形成的 待刻蝕圖形的長度變小。
[0079] 請參考圖20和圖21，以所述第二圖形化光刻膠層410 (請參考圖19)和第二圖形 化掩膜層為掩膜，以所述半導(dǎo)體襯底100為刻蝕停止層，刻蝕所述第二部分介質(zhì)層502和第 一圖形化待刻蝕層201 (請參考圖19)形成待刻蝕圖形202,并去除所述第二圖形化光刻膠 層410。圖21為圖20沿割線HH'方向上的剖面示意圖。
[0080] 所述待刻蝕圖形202和第一部分介質(zhì)層501構(gòu)成長條形圖案。所述第一部分介質(zhì) 層501可以作為相鄰待刻蝕圖形202之間的隔離結(jié)構(gòu)。
[0081] 所述待刻蝕圖形202可以作為晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。后續(xù)可以在待刻蝕圖形202兩 側(cè)形成側(cè)墻，所述第二圖形化掩膜層可以在后續(xù)側(cè)墻形成過程中，保護(hù)柵極不被刻蝕。
[0082] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中，形成所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法可以有效改善刻蝕圖 形線端收縮效應(yīng)，可以提高形成的待刻蝕圖形的準(zhǔn)確度。
[0083] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括： 提供襯底，所述襯底表面具有待刻蝕層，所述待刻蝕層用于形成待刻蝕圖形，所述待刻 蝕圖形為矩形，所述待刻蝕圖形的長度沿第一方向，所述待刻蝕圖形的寬度沿第二方向，并 且所述待刻蝕圖形的長度大于寬度； 在所述待刻蝕層表面形成第一圖形化掩膜層，所述第一圖形化掩膜層具有第一圖形， 所述第一圖形沿第一方向的尺寸等于待刻蝕圖形的長度，沿第一方向上的相鄰第一圖形之 間的間距等于第一方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距； W所述第一圖形化掩膜層為掩膜刻蝕所述待刻蝕層，形成凹槽，所述凹槽暴露出部分 襯底的表面； 在所述襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層填充滿凹槽，并且所述介質(zhì)層的表面與第一 圖形化掩膜層的表面齊平； 刻蝕所述第一圖形化掩膜層和介質(zhì)層，形成第二圖形化掩膜層，所述第二圖形化掩膜 層具有第二圖形，所述第二圖形沿第二方向的尺寸等于待刻蝕圖形的寬度，沿第二方向上 的相鄰第二圖形之間的間距等于第二方向上相鄰待刻蝕圖形之間的間距； W所述第二圖形化掩膜層為掩膜，刻蝕待刻蝕層，形成待刻蝕圖形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一圖形沿第二 方向上的尺寸等于第二方向上的待刻蝕圖形的寬度與第二方向上的相鄰待刻蝕圖形的間 距之和。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二圖形沿第一 方向上的尺寸等于或大于第一方向上的待刻蝕圖形的長度與第一方向上的相鄰待刻蝕圖 形的間距之和。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一圖形化掩膜 層的形成方法包括；在所述待刻蝕層表面形成硬掩膜層和位于所述硬掩膜層表面的第一圖 形化光刻膠層；W所述第一圖形化光刻膠層為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層，將第一圖形轉(zhuǎn)移到 所述硬掩膜層上形成第一圖形化掩膜層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括；在刻蝕所述硬 掩膜層之前，在所述第一圖形化光刻膠層側(cè)壁形成聚合物層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述聚合物層的材料 包括碳、氨，氣、漠、氯元素中的一種或多種元素，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述聚合物 層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜層的材料 為氮化娃、氧化娃、氮氧化娃、氮化測或氮化鐵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述待刻蝕層的材料 為多晶娃。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的形成方 法包括：在所述凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料填充滿凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層； W所述第一圖形化掩膜層為停止層，對(duì)所述介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化，使所述介質(zhì)材料的表面 與第一圖形化掩膜層的表面齊平，形成介質(zhì)層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)材料的填充 工藝為化學(xué)氣相沉積、爐管沉積、原子層沉積或旋涂工藝。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料為 底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧化娃或氮化娃。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層包括；與 待刻蝕層表面齊平的第一介質(zhì)層、位于所述第一介質(zhì)層表面的與第一圖形化掩膜層表面齊 平的第二介質(zhì)層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的 材料為底部抗反射材料、有機(jī)絕緣材料、氧化娃或氮化娃。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的 材料為絕緣介質(zhì)材料、多晶娃或金屬。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的 材料與第一圖形化掩膜層的材料相同。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的形成 方法包括；在所述凹槽內(nèi)填充第一介質(zhì)材料，所述第一介質(zhì)材料填充滿凹槽并覆蓋第一圖 形化掩膜層；W所述第一圖形化掩膜層為停止層，對(duì)所述第一介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化；回刻 蝕所述第一介質(zhì)材料，使所述第一介質(zhì)材料的表面與待刻蝕層表面齊平，形成第一介質(zhì)層； 在所述第一介質(zhì)層表面形成填充滿凹槽并覆蓋第一圖形化掩膜層的第二介質(zhì)材料，W所述 第一圖形化掩膜層為掩膜，對(duì)所述第二介質(zhì)材料進(jìn)行平坦化，形成第二介質(zhì)層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二圖形化掩膜 層的形成方法包括；在第一圖形化掩膜層和與所述第一圖形化掩膜層表面齊平的介質(zhì)層表 面形成第二圖形化光刻膠層；W所述第二圖形化光刻膠層為掩膜，刻蝕所述介質(zhì)層和第一 圖形化掩膜層，形成第二圖形化掩膜層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二圖形化光 刻膠層橫跨所述第一圖形化掩膜層，并且所述第二圖形化光刻膠層沿長度方向的兩端均位 于所述介質(zhì)層表面。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述襯底包括半導(dǎo)體 襯底和位于所述半導(dǎo)體襯底表面的刻蝕阻擋層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的 材料為 Si〇2、SigN*、SiON、冊〇2、La2〇3、HfSiON、HfAl〇2、AI2O3、TiN 或 TaN。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104347371SQ201310315297
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】何其暘, 孟曉瑩 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司