半导体结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术：

1、随着集成电路制造技术的不断发展，为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，集成电路芯片朝向更高的器件密度、更高的集成度方向发展。

2、随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小，对光刻工艺的挑战越来越大。在中段金属接触电路(mol contact)的制造流程中，富硼硅(boron richlayer,brl)的选择性去除方法被引入用作金属接触的切断工艺中，以利用简单的光罩做出具有复杂图形的金属接触电路。所述金属接触的切断工艺，相比采用光刻工艺形成具有复杂目标图形的沟槽，而后填充金属材料的方法，可以避免目标图形过于复杂达到光刻工艺的极限。

3、然而，现有的光刻技术仍有待进一步的提高。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高形成的半导体结构的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成图形转移层、以及位于所述图形转移层上的掩膜层；采用多次光刻图形化工艺在所述掩膜层内形成若干开口，所述若干开口暴露出部分所述图形转移层；以所述掩膜层为掩膜，向所述若干开口底部的所述图形转移层内注入改性离子，使各所述开口底部的所述图形转移层形成改性层；形成所述若干改性层之后，去除所述掩膜层和所述掩膜层底部的所述图形转移层。

3、可选的，各次光刻图形化工艺包括：在部分所述掩膜层表面形成图形化层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述掩膜层，在所述掩膜层内形成一个所述开口；形成所述开口之后，去除所述图形化层。

4、可选的，所述图形化层包括抗反射层和位于所述抗反射层上的光刻胶层。

5、可选的，所述抗反射层包括第一抗反射层和位于所述第一抗反射层上的第二抗反射层。

6、可选的，所述图形化层的形成方法包括：在所述掩膜层表面形成第一抗反射材料层、位于所述第一抗反射材料层上的第二抗反射材料层和位于所述第二抗反射材料层上的光刻胶材料层；图形化所述光刻胶材料层，形成所述光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第二抗反射材料层和所述第一抗反射材料层，以所述第一抗反射材料层形成第一抗反射层，以所述第二抗反射材料层形成第二抗反射层。

7、可选的，所述第一抗反射层的材料包括有机碳；所述第二抗反射层的材料包括有机硅氧烷。

8、可选的，去除所述图形化层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一者或两者的结合。

9、可选的，所述注入改性离子工艺的工艺参数包括：所述改性离子包括硼离子，能量范围为2kev至15kev。

10、可选的，去除所述掩膜层的方法包括：在掩膜层表面和所述若干开口内形成保护材料层，所述保护材料层的材料和所述掩膜层的材料不同；回刻所述掩膜层和所述保护材料层，直到所述掩膜层厚度达到目标厚度，在所述回刻工艺中，所述掩膜层的刻蚀速率大于所述保护材料层的刻蚀速率；在所述回刻工艺之后，去除所述掩膜层和所述保护材料层，且所述掩膜层的去除速率低于所述保护材料层的去除速率。

11、可选的，所述保护材料层的材料包括有机碳。

12、可选的，去除所述掩膜层和所述保护材料层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一者或两者。

13、可选的，去除所述掩膜层和所述保护材料层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀液包括氢氟酸溶液。

14、可选的，所述目标厚度的范围为至

15、可选的，所述掩膜层的厚度范围为大于

16、可选的，所述掩膜层的材料包括介质材料，且与所述图形转移层的材料不同，所述介质材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。

17、可选的，所述图形转移层的材料包括无定形硅；所述掩膜层的材料包括氧化硅。

18、可选的，去除所述掩膜层底部的所述图形转移层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺。

19、可选的，去除所述掩膜层底部的所述图形转移层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀液包括氨水溶液。

20、可选的，在去除所述掩膜层底部的所述图形转移层之后，还包括：以所述改性层为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层。

21、可选的，所述待刻蚀层包括器件层、以及位于所述器件层表面的介质层，所述器件层包括源漏区，所述介质层内具有平行于第一方向的接触层，且所述接触层位于所述源漏区表面；所述开口暴露出部分所述接触层；所述方法还包括：以所述改性层为掩膜，刻蚀所述介质层，在所述介质层内形成平行于第二方向的沟槽，所述沟槽贯穿所述接触层，且所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

22、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

23、本发明技术方案提供的半导体结构的形成方法中，采用多次光刻图形化工艺在所述掩膜层内形成若干开口，所述若干开口暴露出部分所述图形转移层，以所述掩膜层为掩膜，向所述若干开口底部的所述图形转移层内注入改性离子，使各所述开口底部的所述图形转移层形成改性层，实现了通过一次离子注入工艺形成若干改性层，相对多次光刻和多次离子注入的方式，不仅降低了生产成本，也提高了各个改性层之间的改性离子浓度的一致性，提高了最后形成的改性层尺寸的均匀性，进而利于提高以改性层为掩膜的图形转移精度。

技术特征：

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，各次光刻图形化工艺包括：在部分所述掩膜层表面形成图形化层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述掩膜层，在所述掩膜层内形成一个所述开口；形成所述开口之后，去除所述图形化层。

3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述图形化层包括抗反射层和位于所述抗反射层上的光刻胶层。

4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述抗反射层包括第一抗反射层和位于所述第一抗反射层上的第二抗反射层。

5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述图形化层的形成方法包括：在所述掩膜层表面形成第一抗反射材料层、位于所述第一抗反射材料层上的第二抗反射材料层和位于所述第二抗反射材料层上的光刻胶材料层；图形化所述光刻胶材料层，形成所述光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第二抗反射材料层和所述第一抗反射材料层，以所述第一抗反射材料层形成第一抗反射层，以所述第二抗反射材料层形成第二抗反射层。

6.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一抗反射层的材料包括有机碳；所述第二抗反射层的材料包括有机硅氧烷。

7.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述图形化层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一者或两者的结合。

8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述注入改性离子工艺的工艺参数包括：所述改性离子包括硼离子，能量范围为2kev至15kev。

9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层的方法包括：在掩膜层表面和所述若干开口内形成保护材料层，所述保护材料层的材料和所述掩膜层的材料不同；回刻所述掩膜层和所述保护材料层，直到所述掩膜层厚度达到目标厚度，在所述回刻工艺中，所述掩膜层的刻蚀速率大于所述保护材料层的刻蚀速率；在所述回刻工艺之后，去除所述掩膜层和所述保护材料层，且所述掩膜层的去除速率低于所述保护材料层的去除速率。

10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述保护材料层的材料包括有机碳。

11.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层和所述保护材料层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一者或两者。

12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层和所述保护材料层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀液包括氢氟酸溶液。

13.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述目标厚度的范围为至

14.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的厚度范围为大于

15.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料包括介质材料，且与所述图形转移层的材料不同，所述介质材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。

16.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述图形转移层的材料包括无定形硅；所述掩膜层的材料包括氧化硅。

17.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层底部的所述图形转移层的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺。

18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述掩膜层底部的所述图形转移层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的工艺参数包括：刻蚀液包括氨水溶液。

19.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在去除所述掩膜层底部的所述图形转移层之后，还包括：以所述改性层为掩膜，刻蚀所述待刻蚀层。

20.如权利要求19所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述待刻蚀层包括器件层、以及位于所述器件层表面的介质层，所述器件层包括源漏区，所述介质层内具有平行于第一方向的接触层，且所述接触层位于所述源漏区表面；所述开口暴露出部分所述接触层；所述方法还包括：以所述改性层为掩膜，刻蚀所述介质层，在所述介质层内形成平行于第二方向的沟槽，所述沟槽贯穿所述接触层，且所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

技术总结一种半导体结构的形成方法，包括：提供待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成图形转移层、以及位于所述图形转移层上的掩膜层；采用多次光刻图形化工艺在所述掩膜层内形成若干开口，所述若干开口暴露出部分所述图形转移层；以所述掩膜层为掩膜，向所述若干开口底部的所述图形转移层内注入改性离子，使各所述开口底部的所述图形转移层形成改性层；形成所述若干改性层之后，去除所述掩膜层和所述掩膜层底部的所述图形转移层，不仅降低了生产成本，也提高了各个改性层之间的改性离子浓度的一致性，提高了最后形成的改性层尺寸的均匀性，进而利于提高以改性层为掩膜的图形转移精度。技术研发人员：余啸,易旭东,刘玄,高箐遥,轩园园受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18