半导体器件的形成方法技术

一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上由下至上依次形成介质层、掩膜层和光刻胶层；形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽；在所述凹槽内填充满第一硬掩膜层；去除剩余的所述光刻胶层；以所述第一硬掩膜层为掩模，对所述掩膜层和介质层进行刻蚀，直至在所述介质层中形成通孔或者沟槽。本发明专利技术所形成的通孔或者沟槽不易发生缺失，形貌较佳，包括所形成通孔或者沟槽的半导体器件的性能较佳。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，包括：提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上由下至上依次形成介质层、掩膜层和光刻胶层；形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽；在所述凹槽内填充满第一硬掩膜层；去除剩余的所述光刻胶层；以所述第一硬掩膜层为掩模，对所述掩膜层和介质层进行刻蚀，直至在所述介质层中形成通孔或者沟槽。本专利技术所形成的通孔或者沟槽不易发生缺失，形貌较佳，包括所形成通孔或者沟槽的半导体器件的性能较佳。【专利说明】
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着集成电路的制作向超大规模集成电路（ULSI)发展，其内部的电路密度越来 越大，所含元件数量不断增加，使得晶片的表面无法提供足够的面积来制作所需的互连线 (Interconnect)。为了配合元件缩小后所增加的互连线需求，利用通孔实现的两层以上的 多层金属互连线的设计，成为超大规模集成电路技术所必须采用的方法。 现有工艺形成通孔主要包括如下步骤：提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上 由下至上依次形成介质层和光刻胶层；形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽；以包含凹槽的 光刻胶层为掩模，对介质层进行刻蚀，直至在所述介质层中形成通孔。 而随着半导体器件特征尺寸的不断缩小，为了使形成于光刻胶层中凹槽的形貌较 佳，避免因凹槽底部残留部分厚度的光刻胶层或者杂质而导致的光刻胶层中图案无法完全 转移至介质中，以及避免形成于介质层中通孔发生缺失或变形，需不断缩小光刻胶层的厚 度。然而，在以包含凹槽的光刻胶层为掩模，刻蚀所述介质层形成通孔时，由于光刻胶层太 薄，在将凹槽完全转移至介质层中之前，部分光刻胶层被去除，导致形成于介质层中的部分 通孔缺失或形貌较差，影响后续半导体器件的形成工艺。 鉴于上述原因，现有工艺还提出了一种以包含掩膜层和掩膜层上方光刻胶层的多 层掩膜结构为掩模，对介质层进行刻蚀，在介质层中形成通孔的方法。其大致包括如下步 骤：先在光刻胶层中形成贯穿光刻胶层厚度的凹槽，然后将光刻胶层中凹槽转移至掩膜层 中；在光刻胶层被消耗完之后，再将掩膜层的凹槽转移至介质层中，直至在介质层中形成通 孔。 但是，由于光刻胶层的厚度较薄且硬度较低，仍无法保证光刻胶层中的凹槽能够 完全转移至其下方的掩膜层中，导致形成于掩膜层中凹槽发生缺失或者变形，最终导致形 成于介质层中的通孔缺失或形貌较差，影响所形成半导体器件的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，避免所形成通孔或者沟槽 发生缺失和变形，提高包括所形成通孔或者沟槽的半导体器件的性能。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括： 提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上由下至上依次形成介质层、掩膜层和光 刻胶层； 形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽； 在所述凹槽内填充满第一硬掩膜层； 去除剩余的所述光刻胶层； 以所述第一硬掩膜层为掩模，对所述掩膜层和介质层进行刻蚀，直至在所述介质 层中形成通孔或者沟槽。 可选的，所述第一硬掩膜层的材料为旋涂玻璃，在所述凹槽内填充满第一硬掩膜 层包括：在所述凹槽内以及凹槽两侧的光刻胶层上形成旋涂玻璃的聚合物；对旋涂玻璃的 聚合物进行固化处理，形成第一硬掩膜材料层；去除位于所述凹槽两侧光刻胶层上的第一 硬掩膜材料层。 可选的，形成所述旋涂玻璃的聚合物的方法为旋涂工艺；所述固化处理的方法为 紫外线照射或者烘烤。 可选的，在所述介质层上形成掩膜层包括：在所述介质层上由下至上依次形成有 机分布层和第二硬掩膜层。 可选的，在形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽之后，且在所述凹槽内填充满第一 硬掩膜层之前，还包括：在所述凹槽的底部和侧壁以及凹槽两侧光刻胶层的上表面形成保 护层。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 在介质层上形成掩膜层和光刻胶层之后，先形成贯穿光刻胶层厚度的凹槽，再在 凹槽内填充满第一硬掩膜层，并去除剩余的光刻胶层，以第一硬掩膜层为掩模，对掩膜层和 介质层进行刻蚀，直至在介质层中形成通孔或者沟槽；在以第一硬掩膜层为掩模，对掩膜层 进行刻蚀时，由于刻蚀工艺对第一硬掩膜层的刻蚀速率远小于对掩膜层的刻蚀速率，在将 包含凹槽的光刻胶层图案完全转移至掩膜层之前，保证第一硬掩膜层中图案的完整性，进 而保证包括凹槽的光刻胶层图案能够完整、准确的转移至介质层中，避免所形成通孔或者 沟槽发生缺失和变形，提高包括所形成通孔或者沟槽的半导体器件的性能。 进一步的，所述第一硬掩膜层的材料为旋涂玻璃；在所述凹槽内填充满第一硬掩 膜层包括：在所述凹槽内以及凹槽两侧的光刻胶层上形成旋涂玻璃的聚合物；对旋涂玻璃 的聚合物进行固化处理，形成第一硬掩膜材料层；去除位于所述凹槽两侧光刻胶层上的第 一硬掩膜材料层。由于可通过旋涂工艺在凹槽内以及凹槽两侧的光刻胶层上形成旋涂玻璃 的聚合物，即使光刻胶层中凹槽线宽较小，也能够保证凹槽的填充质量，简化第一硬掩膜层 的形成工艺。 进一步，在形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽之后，且在所述凹槽内填充满第一 硬掩膜层之前，在所述凹槽的底部和侧壁以及凹槽两侧光刻胶层的上表面形成保护层，以 在形成第一硬掩膜层过程中保护所述光刻胶层免受腐蚀，保证包含凹槽的光刻胶层图案的 完整性，使所形成通孔或者沟槽的形貌较佳，进而使包括所形成通孔或者沟槽的半导体器 件的性能较佳。 【专利附图】【附图说明】 图1至图5是本专利技术第一实施例的示意图； 图6至图9是本专利技术第二实施例的示意图。 【具体实施方式】 正如背景部分所述，现有工艺所形成的通孔易发生缺失或形貌较差，导致所形成 半导体器件的性能不佳。 专利技术人经过研究发现，可先在半导体衬底上形成介质层、掩膜层和光刻胶层，并形 成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽，使包含凹槽的光刻胶层图案与后续形成通孔或沟槽对 应；然后，在所述凹槽内填充满第一硬掩膜层，以及去除剩余的光刻胶层，以第一硬掩膜层 为掩模，刻蚀所述掩膜层和介质层。在对掩膜层和介质层刻蚀时，由于刻蚀工艺对第一硬掩 膜层的刻蚀速率远小于对掩膜层的刻蚀速率，在包括凹槽的光刻胶层图案完全转移至掩膜 层之前，能够保证第一硬掩膜层中图案的完整性，使形成于介质层中通孔或者沟槽的完整 且形貌较佳，最终提高包括所形成通孔或者沟槽的半导体器件的性能。 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施例做详细的说明。 需要说明的是，以下仅以在介质层中形成沟槽为例，对本专利技术半导体器件的形成 方法进行说明，在介质层中形成通孔的方法与形成沟槽的方法类似，在此不做赘述。 第一实施例 参考图1，提供半导体衬底（图未示)，并在所述半导体衬底上由下至上依次形成介 质层200a、掩膜层和光刻胶层206。 本实施例中，所述半导体衬底的材料可以为单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、绝缘体 上硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅等本领域技术人员公知的其他材料。 此外，所述半导体衬底中还可形成有器件结构（图未示)，所述器件结构可为半导 体前段工艺中形成的器件结构，例如M0S晶体管等。 本实施例中，所述介质层200a的材料为低k材料或者超低k材料，形成所述介质 层200a的方法可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上由下至上依次形成介质层、掩膜层和光刻胶层；形成贯穿所述光刻胶层厚度的凹槽；在所述凹槽内填充满第一硬掩膜层；去除剩余的所述光刻胶层；以所述第一硬掩膜层为掩模，对所述掩膜层和介质层进行刻蚀，直至在所述介质层中形成通孔或者沟槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬江，张翼英，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31