半導體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制作領(lǐng)域，特別涉及一種半導體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體制造領(lǐng)域，光刻膠材料用于將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到一層或多層的材料層中，例如將掩膜圖像轉(zhuǎn)印到金屬層、介質(zhì)層或半導體襯底上。但隨著半導體工藝的特征尺寸的不斷縮小，利用光刻工藝在材料層中形成小特征尺寸的掩膜圖形變得越來越困難。
[0003]為了減小光學鄰近效應(yīng)的影響，工業(yè)界提出了光刻分辨率增強技術(shù)，其中的雙重圖形技術(shù)(DPT:Double Patterning Technology)被認為是填補浸入式光刻和極紫外光刻(EUV)之間鴻溝的有力保障。雙重圖形技術(shù)通常在待刻蝕層上形成犧牲層，在犧牲層的周圍形成側(cè)墻，去除所述犧牲層后，以所述側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述待刻蝕層，可以形成特征尺寸小的圖形。
[0004]圖1?圖3為以光刻膠作為犧牲層的雙重圖形的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005]請參考圖1，提供基底100，所述基底100上形成有待刻蝕層102 ;在所述待刻蝕層102上形成若干分立的光刻膠犧牲層103 ;形成覆蓋所述光刻膠犧牲層103的側(cè)壁和頂部表面、以及待刻蝕層102表面的側(cè)墻材料層104。
[0006]所述光刻膠犧牲層103的材料為光刻膠，所述側(cè)墻材料層104的材料為氮化硅等。
[0007]請參考圖2，采用無掩膜刻蝕工藝刻蝕所述側(cè)墻材料層104 (參考圖1)，在所述光刻膠犧牲層103的兩側(cè)側(cè)壁表面上形成側(cè)墻105。
[0008]請參考圖3，去除所述光刻膠犧牲層(參考圖2)，在相鄰側(cè)墻105之間形成開口107，所述開口 107暴露出底部的待刻蝕層表面，若干側(cè)墻105作為后續(xù)刻蝕待刻蝕層102時的雙圖形掩膜。
[0009]但是上述方法形成的雙圖形掩膜的形貌仍有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決的問題是怎么改善雙圖形掩膜的形貌。
[0011]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供基底，在所述基底上形成待刻蝕層；在所述待刻蝕層上形成若干分立的光刻膠犧牲層；對所述光刻膠犧牲層進行硅烷化處理，將光刻膠犧牲層的側(cè)壁和頂部部分光刻膠材料轉(zhuǎn)化為硅烷化層；對所述硅烷化層進行氧化處理，將硅烷化層轉(zhuǎn)化為氧化硅層；去除頂部的氧化硅層，暴露出未被娃燒化的光刻膠犧牲層的頂部表面，未被娃燒化的光刻膠犧牲層兩側(cè)側(cè)壁表面的氧化硅層作為氧化硅側(cè)墻；去除未被硅烷化的光刻膠犧牲層，在氧化硅側(cè)墻之間形成開口 ；以所述氧化硅側(cè)墻為掩膜刻蝕所述待刻蝕層，形成刻蝕圖形。
[0012]可選的，所述光刻膠犧牲層材料中包括羥基功能團、羧酸基功能團、胺基功能團或硫醇基功能團。
[0013]可選的，進行娃燒化處理時，部分光刻膠犧牲層材料中的功能團中的氣兀素被石圭烷基替代，形成硅烷化層。
[0014]可選的，所述硅烷化處理采用的反應(yīng)物為六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、雙二甲氨基甲基硅烷、二甲基硅基二甲胺、二甲基硅基二乙胺、三甲基硅烷基二甲胺、三甲基硅烷基二乙胺或二甲氨基五甲基二硅烷。
[0015]可選的，所述光刻膠材料中還包含樹脂，樹脂中具有功能團，在進行硅烷化處理時，20?80%的所述功能團被硅烷基替代。
[0016]可選的，進行硅烷化處理時，所述反應(yīng)物以氣體的形式供入反應(yīng)腔室，硅烷化處理的溫度為100?160攝氏度，時間為30-600秒。
[0017]可選的，所述硅烷化層中包括氧元素、硅元素、碳元素和氫元素。
[0018]可選的，所述氧化處理為含氧等離子體氧化處理。
[0019]可選的，所述氧化處理時，去除硅烷化層中的碳元素和氫元素，硅烷化層中的硅元素與氧等離子體中的氧元素反應(yīng)交聯(lián)形成氧化硅層。
[0020]可選的，所述氧等離子以第一角度入射對硅烷化層進行氧化處理。
[0021]可選的，所述氧等離子體入射的第一角度為30?80度。
[0022]可選的，所述氧化處理時，采用的氣體為O2或O30
[0023]可選的，所述硅烷化層中還包括氮元素或硫元素，所述所述氧化處理時，去除硅烷化層中的氮元素或硫元素。
[0024]可選的，去除頂部的氧化硅層采用各向異性的干法刻蝕工藝。
[0025]可選的，所述各向異性的干法刻蝕工藝采用的氣體為含碳氟的氣體。
[0026]可選的，去除未被硅烷化的光刻膠犧牲層采用濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝。
[0027]可選的，所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕溶液為硫酸溶液。
[0028]可選的，所述干法刻蝕工藝為等離子灰化工藝，所述等離子灰化工藝采用的氣體為O2或O3。
[0029]可選的，所述光刻膠犧牲層的形成過程為:采用旋涂工藝在所述待刻蝕層上形成光刻膠層；對所述光刻膠層進行曝光和顯影，在待刻蝕層上形成光刻膠犧牲層。
[0030]可選的，在形成光刻膠層之前，在所述待刻蝕層上形成底部抗反射涂層。
[0031]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:
[0032]本發(fā)明的半導體結(jié)構(gòu)的形成方法，在所述待刻蝕層上形成若干分立的光刻膠犧牲層后，通過對所述光刻膠犧牲層進行硅烷化處理，將光刻膠犧牲層的側(cè)壁和頂部部分光刻膠材料轉(zhuǎn)化為硅烷化層，然后，對所述硅烷化層進行氧化處理，將硅烷化層轉(zhuǎn)化為氧化硅層，接著，去除頂部的氧化硅層，暴露出未被硅烷化的光刻膠犧牲層的頂部表面，未被硅烷化的光刻膠犧牲層兩側(cè)側(cè)壁表面的氧化硅層作為氧化硅側(cè)墻。因而本發(fā)明的氧化硅側(cè)墻不是通過化學氣相沉積工藝形成，形成的氧化硅側(cè)墻與未被硅烷化的光刻膠犧牲層之間不會產(chǎn)生應(yīng)力作用或者氧化硅側(cè)墻對未被硅烷化的光刻膠犧牲層的應(yīng)力作用很小，因而在去除未被娃燒化的光刻膠犧牲層后，氧化娃側(cè)墻不會向未被娃燒化的光刻膠犧牲層所在的方向發(fā)生傾斜或變形，另外，硅烷化處理后形成的硅烷化層的硬度和致密度均較低，通過氧化處理將硅烷化層材料層轉(zhuǎn)化為硬度和致密度均較高的氧化硅層，形成的氧化硅側(cè)墻不容易變形，并且提高了去除未被硅烷化的光刻膠犧牲層和待刻蝕層時，未被硅烷化的光刻膠犧牲層和待刻蝕層相對于氧化硅側(cè)墻具有高的刻蝕選擇比。
[0033]進一步，所述光刻膠犧牲層材料中包括羥基功能團、羧酸基功能團、胺基功能團或硫醇基功能團，部分光刻膠犧牲層材料中的功能團中的氫元素被硅烷基替代，因而可以較為方便的改變光刻膠犧牲層表面部分材料的性質(zhì)，將光刻膠犧牲層的側(cè)壁和頂部部分光刻膠材料轉(zhuǎn)化為硅烷化層。
[0034]進一步，所述氧化處理為含氧等離子體氧化處理，氧等離子體具有較高的活性，容易氧化硅烷化層中的碳元素和氫元素，硅烷化層中的碳元素與氧等離子體中的氧元素結(jié)合生成CO或CO2、硅烷化層中的氫元素和氧等離子體中的氧元素結(jié)合生成H2O,硅烷化層中剩余的硅元素與氧等離子體中的氧元素反應(yīng)交聯(lián)形成氧化硅層，氧化處理后形成的氧化硅層相對于硅烷化層致密性和硬度更高，因而不容易發(fā)生變形，并且后續(xù)在去除未被硅烷化的光刻膠犧牲層時，氧化硅層相對于未被硅烷化的光刻膠犧牲層的刻蝕速率更低，使得形成的氧化硅側(cè)墻可以保持較好的形貌。
【附圖說明】
[0035]圖1?圖3為以光刻膠作為犧牲層的雙重圖形的形成過程的剖面結(jié)