本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(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)：

半導(dǎo)體技術(shù)在摩爾定律的驅(qū)動下持續(xù)地朝更小的工藝節(jié)點邁進(jìn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，器件的功能不斷強(qiáng)大，但是半導(dǎo)體制造難度也與日俱增。光刻技術(shù)是半導(dǎo)體制造工藝中最為關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷減小，現(xiàn)有的光源光刻技術(shù)已經(jīng)無法滿足半導(dǎo)體制造的需求要，超紫外光光刻技術(shù)(EUV)、多波束無掩膜技術(shù)和納米壓印技術(shù)成為下一代光刻候選技術(shù)的研究熱點。但是上述的下一代光刻候選技術(shù)仍然存在有不便與缺陷，亟待加以進(jìn)一步的改進(jìn)。

當(dāng)摩爾定律繼續(xù)向前延伸的腳步不可逆轉(zhuǎn)的時候，雙重圖形化(DP：Double-Patterning)技術(shù)無疑成為了業(yè)界的最佳選擇之一，雙重圖形化技術(shù)只需要對現(xiàn)有的光刻基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行很小的改動，就可以有效地填補(bǔ)更小節(jié)點的光刻技術(shù)空白，改進(jìn)相鄰半導(dǎo)體圖形之間的最小間距(pitch)。雙重圖形化技術(shù)的原理是將一套高密度的圖形分解成兩套分立的、密度低一些的圖形，然后將它們制備到晶圓上?，F(xiàn)有技術(shù)的雙重圖形化技術(shù)主要有：自對準(zhǔn)雙重圖形化(SADP：Self-Aligned Double-Patterning)、二次光刻和刻蝕工藝(LELE：Litho-Eth-Litho-Eth)。由于自對準(zhǔn)雙重圖形化工藝更為簡單，成本更低，因此，在半導(dǎo)體器件的形成工藝中多采用自對準(zhǔn)雙重圖形化工藝。

然而，現(xiàn)有技術(shù)在以具有圖形的掩膜層刻蝕待刻蝕層，待刻蝕層內(nèi)形成的圖形質(zhì)量差，影響形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能和良率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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，改善形成的刻蝕層的形貌，優(yōu)化形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

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 基底、位于基底表面的待刻蝕層、以及位于待刻蝕層表面的金屬膜；在所述金屬膜表面形成金屬有機(jī)材料膜；圖形化所述金屬有機(jī)材料膜，在所述金屬膜表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層，所述金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第一線邊緣粗糙度；對所述金屬有機(jī)材料層側(cè)壁進(jìn)行氫還原處理，氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第二線邊緣粗糙度，且第二線邊緣粗糙度小于第一線邊緣粗糙度；以所述氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層為掩膜刻蝕所述金屬膜，在所述待刻蝕層表面形成若干分立的金屬層；采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝對所述待刻蝕層進(jìn)行刻蝕，刻蝕去除被所述金屬層覆蓋的待刻蝕層，保留未被所述金屬層覆蓋的待刻蝕層，在所述基底表面形成若干分立的刻蝕層。

可選的，所述金屬材料為鐵、金、銀或鉑。

可選的，所述待刻蝕層的材料為硅。

可選的，所述金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝采用的刻蝕液體為氫氟酸溶液和雙氧水溶液的混合溶液。

可選的，所述金屬有機(jī)材料層的材料為環(huán)烷酸鋯、環(huán)烷酸鎢、環(huán)烷酸鎳或環(huán)烷酸鈦。

可選的，所述氫還原處理的工藝參數(shù)為：H₂流量為10sccm至500sccm，腔室壓強(qiáng)為1毫托至50毫托，提供源功率200瓦至1000瓦，提供偏置功率0瓦。

可選的，圖形化所述金屬有機(jī)材料膜的工藝步驟包括：在所述金屬有機(jī)材料膜表面形成硬掩膜層；在所述硬掩膜層表面形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜刻蝕所述硬掩膜層，在所述金屬有機(jī)材料膜表面形成圖形化的硬掩膜層；以所述圖形化的硬掩膜層為掩膜，圖形化所述金屬有機(jī)材料膜。

可選的，所述硬掩膜層的材料為氧化硅。

可選的，刻蝕所述硬掩膜層的刻蝕氣體包括O₂、N₂和CHF₃。

可選的，圖形化所述金屬有機(jī)材料膜的工藝參數(shù)為：BCl₃流量為20sccm 至500sccm，CH₄流量為0sccm至200sccm，CH₂F₂流量為0sccm至100sccm，CF₄流量為0sccm至200sccm，腔室壓強(qiáng)為1毫托至50毫托，提供源功率200瓦至1000瓦，提供偏置功率0瓦至200瓦。

可選的，采用中性離子束刻蝕工藝刻蝕所述金屬膜，其中，中性離子束刻蝕工藝提供的氣體為O₂和C₂H₅OH。

可選的，在形成所述金屬層之后、對所述待刻蝕層進(jìn)行刻蝕之前，還包括步驟：在所述金屬層之間的部分待刻蝕層表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋金屬層側(cè)壁表面；在所述隔離層之間的待刻蝕層表面形成催化劑層，所述催化劑層覆蓋隔離層側(cè)壁表面。

可選的，在刻蝕去除被所述金屬層覆蓋的待刻蝕層的同時，還刻蝕去除被所述催化劑層覆蓋的待刻蝕層，保留被所述隔離層覆蓋的待刻蝕層，在所述基底表面形成若干分立的刻蝕層。

可選的，所述催化劑層的材料為鐵、金、銀或鉑。

可選的，采用旋轉(zhuǎn)涂覆工藝形成所述催化劑層。

可選的，所述隔離層的材料為非晶碳、氮化硅或氮氧化硅。

可選的，形成所述隔離層的工藝步驟包括：在所述金屬層頂部表面和側(cè)壁表面、待刻蝕層表面形成隔離膜；采用干法刻蝕工藝回刻蝕所述隔離膜，回刻蝕去除位于金屬頂部表面的隔離膜，且回刻蝕去除位于部分待刻蝕層表面的隔離膜，形成覆蓋金屬層側(cè)壁表面的隔離層。

可選的，所述隔離層的節(jié)距小于40納米。

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：

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的技術(shù)方案中，在待刻蝕層表面形成金屬膜，所述金屬膜用于形成金屬層；在金屬膜表面形成金屬有機(jī)材料膜，圖形化所述金屬有機(jī)材料膜以形成若干分立的金屬有機(jī)材料層，所述金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第一線邊緣粗糙度；接著對金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面進(jìn)行氫還原處理，氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第二線邊緣粗糙度，且第二線邊緣粗糙度小于第一線邊緣粗糙度；以所述具有第二線邊 緣粗糙度的金屬有機(jī)材料層為掩膜刻蝕金屬膜形成金屬層，相應(yīng)形成的金屬層側(cè)壁表面線邊緣粗糙度小。因此，當(dāng)采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝刻蝕去除位于金屬層下方的待刻蝕層之后，在基底表面形成的刻蝕層側(cè)壁表面也將具有較小的線邊緣粗糙度。同時，采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝，刻蝕去除金屬層覆蓋的待刻蝕層，形成的刻蝕層側(cè)壁表面與基底表面垂直。因此，本發(fā)明形成的刻蝕層具有良好的形貌，從而改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和性能。

進(jìn)一步，在形成所述金屬層之后、對所述待刻蝕層進(jìn)行刻蝕之前，還包括步驟：在所述金屬層之間的部分待刻蝕層表面形成隔離層，所述隔離層覆蓋金屬層側(cè)壁表面；在所述隔離層之間的待刻蝕層表面形成催化劑層，所述催化劑層覆蓋隔離層側(cè)壁表面。在刻蝕去除被金屬層覆蓋的待刻蝕層的同時，刻蝕去除被催化劑層覆蓋的待刻蝕層，保留被隔離層覆蓋的待刻蝕層，從而在基底表面形成若干分立的刻蝕層。由于刻蝕層的寬度尺寸與隔離層下方的待刻蝕層的寬度尺寸相同，且隔離層的寬度尺寸明顯小于相鄰金屬層之間的待刻蝕層的寬度尺寸，因此本發(fā)明形成的刻蝕層具有較小的寬度尺寸，從而滿足器件小型化微型化的發(fā)展趨勢。

更進(jìn)一步，形成隔離層的工藝步驟包括：在所述金屬層頂部表面和側(cè)壁表面、待刻蝕層表面形成隔離膜；采用干法刻蝕工藝回刻蝕所述隔離膜，回刻蝕去除位于金屬頂部表面的隔離膜，且回刻蝕去除位于部分待刻蝕層表面的隔離膜，形成覆蓋金屬層側(cè)壁表面的隔離層。因此，所述隔離層的寬度尺寸不受光刻工藝極限的限制，所述隔離層的寬度尺寸可以做的很小，相應(yīng)形成的刻蝕層的寬度尺寸也可以做的很小，進(jìn)一步滿足器件小型化微型化的發(fā)展趨勢。

附圖說明

圖1至圖9為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10至圖14為本發(fā)明另一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和性能有待提高， 主要體現(xiàn)在，刻蝕待刻蝕層后形成的刻蝕層的側(cè)壁線邊緣粗糙度(LER，Line Edge Roughness)大；隨著形成的刻蝕層的尺寸越小，刻蝕層側(cè)壁線邊緣粗糙度大的問題越顯著。

為此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，在待刻蝕層表面形成金屬膜；在金屬膜表面形成金屬有機(jī)材料膜；然后圖形化金屬有機(jī)材料膜，在金屬膜表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層，所述金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第一線邊緣粗糙度；接著對金屬有機(jī)材料層側(cè)壁進(jìn)行氫還原處理，氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層側(cè)壁表面具有第二線邊緣粗糙度，且第二線邊緣粗糙度小于第一線邊緣粗糙度；以氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層為掩膜刻蝕金屬膜，在待刻蝕層表面形成若干分立的金屬層；采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝對待刻蝕層進(jìn)行刻蝕，刻蝕去除被金屬層覆蓋的待刻蝕層，保留未被金屬層覆蓋的待刻蝕層，在基底表面形成若干分立的刻蝕層。本發(fā)明提高了形成的刻蝕層的形貌，使得刻蝕層的側(cè)壁表面的線邊緣粗糙度小，從而改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

圖1至圖9為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實施例將以刻蝕待刻蝕層形成鰭式場效應(yīng)管的鰭部作為示例進(jìn)行詳細(xì)說明。

參考圖1，提供基底100以及位于基底100表面的待刻蝕層101。

所述基底100的材料為硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵或鎵化銦；所述基底100還可以為絕緣體上的硅襯底、絕緣體上的鍺襯底或絕緣體上的鍺化硅襯底。

所述待刻蝕層101的材料為硅、鍺或鍺化硅。

本實施例中，所述基底100的材料為硅，所述待刻蝕層101的材料為硅。

參考圖2，在所述待刻蝕層101表面形成金屬膜102。

所述金屬膜102用于后續(xù)在待刻蝕層101表面形成若干分立的金屬層。所述金屬膜102的材料為金屬材料，其好處在于：

后續(xù)在待刻蝕層101表面形成金屬層，對待刻蝕層101進(jìn)行金屬輔助化學(xué)刻蝕，所述金屬輔助化學(xué)刻蝕對所述金屬層下方的待刻蝕層101的刻蝕速率大，而對未被金屬層覆蓋的待刻蝕層101的刻蝕速率很小甚至為零，因此能夠使金屬層下方的待刻蝕層101被刻蝕去除，從而形成具有目標(biāo)圖形的刻蝕層。

所述金屬膜102的材料為金屬材料，金屬材料為鐵、金、銀、鉑或鈀。本實施例中，所述金屬膜102的材料為銀，采用物理濺射工藝形成所述金屬膜102，所述金屬膜102的厚度為100埃至5000埃。

繼續(xù)參考圖2，在所述金屬膜102表面形成金屬有機(jī)材料膜103。

后續(xù)圖形化所述金屬有機(jī)材料膜103，在金屬膜102表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層，然后以金屬有機(jī)材料層為掩膜，圖形化所述金屬膜102。因此后續(xù)的刻蝕工藝對金屬有機(jī)材料膜103與金屬膜102具有較高的刻蝕選擇比，所述金屬有機(jī)材料膜103的材料與金屬膜102的材料不同。

所述金屬有機(jī)材料膜103的材料為金屬有機(jī)材料(metal organic material)，其好處在于：一方面，后續(xù)的刻蝕工藝對金屬有機(jī)材料與金屬材料具有較高的刻蝕選擇比，從而使得能夠以金屬有機(jī)材料層作為刻蝕金屬膜102的掩膜；另一方面，后續(xù)在圖形化金屬有機(jī)材料膜103形成若干分立的金屬有機(jī)材料層后，能夠?qū)饘儆袡C(jī)材料層的側(cè)壁表面進(jìn)行氫還原處理，減小金屬有機(jī)材料層側(cè)壁線邊緣粗糙度，從而改善刻蝕金屬膜102形成的金屬層側(cè)壁形貌，進(jìn)而提高刻蝕待刻蝕層101后形成的圖形形貌。

所述金屬有機(jī)材料膜103的材料為環(huán)烷酸鋯(Zirconium naphthenate)、環(huán)烷酸鎳(Nickel naphthenate)、環(huán)烷酸鎢(Tungsten naphthenate)或環(huán)烷酸鈦(Titanium naphthenate)。

本實施例中，所述金屬有機(jī)材料膜103的材料為環(huán)烷酸鎳，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝或旋轉(zhuǎn)涂覆工藝形成所述金屬有機(jī)材料膜103。

參考圖3，在所述金屬有機(jī)材料膜103表面形成硬掩膜層104。

所述硬掩膜層104的材料與金屬有機(jī)材料膜103的材料不同，后續(xù)會圖形化硬掩膜層104形成圖形化的硬掩膜層，然后以圖形化的硬掩膜層為掩膜， 刻蝕金屬有機(jī)材料膜103，在金屬膜102表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層。

所述硬掩膜層104的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實施例中，所述硬掩膜層104的材料為氧化硅。

參考圖4，在所述硬掩膜層104表面形成圖形化的光刻膠層105。

所述圖形化的光刻膠層105為后續(xù)刻蝕硬掩膜層104的掩膜。在一個具體實施例中，形成所述圖形化的光刻膠層105的工藝步驟包括：在所述硬掩膜層104表面形成光刻膠膜；對所述光刻膠膜進(jìn)行曝光處理以及顯影處理，去除部分光刻膠膜，在所述硬掩膜層104表面形成圖形化的光刻膠層105。

本實施例中，采用掃描探針電子束光刻技術(shù)(SPL，Scanning Probe Lithography)形成所述圖形化的光刻膠層105，使得形成的圖形化的光刻膠層105具有較低的線邊緣粗糙度，為后續(xù)形成圖形形貌良好的圖形化的硬掩膜層提供工藝基礎(chǔ)。

參考圖5，以所述圖形化的光刻膠層105(參考圖4)為掩膜刻蝕所述硬掩膜層104(參考圖4)，在所述金屬有機(jī)材料膜103表面形成圖形化的硬掩膜層106。

以圖形化的光刻膠層105為掩膜，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述硬掩膜層104，形成所述圖形化的硬掩膜層106。

由于前述形成的圖形化的光刻膠層105具有較低的線邊緣粗糙度，相應(yīng)形成的圖形化的硬掩膜層106側(cè)壁表面也將具有較低的線邊緣粗糙度，從而進(jìn)一步改善后續(xù)形成的刻蝕層的側(cè)壁形貌。

在形成所述圖形化的硬掩膜層106之后，采用濕法去膠或灰化工藝去除所述圖形化的光刻膠層105。

參考圖6，以所述圖形化的硬掩膜層106(參考圖5)為掩膜，圖形化所述金屬有機(jī)材料膜103(參考圖5)，在所述金屬膜102表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層107。

本實施例中，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述金屬有機(jī)材料膜103，在金屬膜102表面形成金屬有機(jī)材料層107。

在一個具體實施例中，所述干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)為：BCl₃流量為20sccm至500sccm，CH₄流量為0sccm至200sccm，CH₂F₂流量為0sccm至100sccm，CF₄流量為0sccm至200sccm，腔室壓強(qiáng)為1毫托至50毫托，源功率200瓦至1000瓦，偏置功率0瓦至200瓦。

上述干法刻蝕工藝對金屬有機(jī)材料膜103的刻蝕速率大，而對圖形化的硬掩膜層106以及金屬膜102的刻蝕速率小，從而能夠很好的將圖形化的硬掩膜層106的圖形傳遞至金屬有機(jī)材料膜103，提高形成的金屬有機(jī)材料層107的質(zhì)量，并且避免對金屬膜102造成過刻蝕。

由于受到光刻工藝的影響，前述形成的圖形化的光刻膠層105(參考圖4)側(cè)壁表面具有一定的線邊緣粗糙度，使得相應(yīng)形成的金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面也具有一定的線邊緣粗糙度。本實施例中，所述金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面具有第一線邊緣粗糙度。

在形成所述金屬有機(jī)材料層107之后，去除所述圖形化的硬掩膜層106。本實施例中，采用濕法刻蝕工藝去除所述圖形化的硬掩膜層106，濕法刻蝕工藝的刻蝕液體為氫氟酸溶液。

參考圖7，對所述金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面進(jìn)行氫還原處理，氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面具有第二線邊緣粗糙度，且第二線邊緣粗糙度小于第一線邊緣粗糙度。

在以圖形化的光刻膠層105為掩膜刻蝕硬掩膜層形成圖形化的硬掩膜層106時，由于受到刻蝕工藝條件的限制，使得形成的圖形化的硬掩膜層106的線邊緣粗糙度大于圖形化的光刻膠層105的線邊緣粗糙度。同樣的，金屬有機(jī)材料層107的線邊緣粗糙度大于圖形化的硬掩膜層106的線邊緣粗糙度。并且，受到光刻工藝的限制，前述形成的圖形化的光刻膠層105側(cè)壁具有一定的線邊緣粗糙度。

同時，金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面材料具有氧原子，使得金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁表面的線邊緣粗糙度較大。因此，本實施例中，金屬有機(jī)材料層107側(cè)壁的第一線邊緣粗糙度較大。在以金屬有機(jī)材料層107為掩膜刻蝕金屬膜102之前，對金屬有機(jī)材料層107進(jìn)行氫還原處理，以減小金屬有機(jī) 材料層107側(cè)壁邊緣粗糙度，從而改善后續(xù)形成的刻蝕層的形貌。

本實施例中，所述氫還原處理的工藝參數(shù)為：H₂流量為10sccm至500sccm，腔室壓強(qiáng)為1毫托至50毫托，提供源功率200瓦至1000瓦，提供偏置功率0瓦。

在一個具體實施例中，所述第一線邊緣粗糙度為2.5納米，所述第二線邊緣粗糙度為1.5納米。

參考圖8，以所述氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層107(參考圖7)為掩膜刻蝕所述金屬膜102(參考圖7)，在所述待刻蝕層表面形成若干分立的金屬層108。

采用中性離子束刻蝕工藝刻蝕所述金屬膜102，其中，中性離子束刻蝕工藝提供的氣體為O₂和C₂H₅OH。

在形成所述金屬層108之后，去除所述金屬有機(jī)材料層107。

在其他實施例中，也可以在形成金屬層之后，再去除位于金屬有機(jī)材料層表面的圖形化的硬掩膜層，去除金屬有機(jī)材料層。

參考圖9，采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝(MaCE，Metal-assisted Chemical Etching)對所述待刻蝕層101(參考圖8)進(jìn)行刻蝕，刻蝕去除被所述金屬層108(參考圖8)覆蓋的待刻蝕層101，保留未被所述金屬層108覆蓋的待刻蝕層101，在所述基底100表面形成若干分立的刻蝕層109。

具體的，將形成有金屬層108的待刻蝕層101浸入刻蝕溶液中，其中，刻蝕溶液為雙氧水溶液和氫氟酸溶液的混合溶液，在刻蝕溶液中浸入1分鐘至10分鐘，以刻蝕去除被金屬層108覆蓋的待刻蝕層101，在基底100表面形成刻蝕層109；接著，采用去離子水對所述刻蝕層109以及基底100進(jìn)行清洗處理。

刻蝕溶液中，雙氧水溶液和氫氟酸溶液的體積比為2:1至10:1，其中，雙氧水溶液中過氧化氫的質(zhì)量百分比為40％至70％，氫氟酸溶液中氟化氫的質(zhì)量百分比為30％至50％。

由于在金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝過程中，未被金屬層108覆蓋的待刻蝕層 101表面會形成有反應(yīng)副產(chǎn)物，相應(yīng)使得刻蝕層109表面形成有反應(yīng)副產(chǎn)物。為此，在采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝刻蝕待刻蝕層101形成刻蝕層109之后，采用硝酸溶液對刻蝕層109以及基底100進(jìn)行清洗處理，以去除位于刻蝕層109表面的反應(yīng)副產(chǎn)物。接著，采用去離子水對所述刻蝕層109以及基底100進(jìn)行清洗處理。

在金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝過程中，金屬層108具有催化作用，并且催化作用的產(chǎn)生是在待刻蝕層101部分表面存在電化學(xué)反應(yīng)，其中，金屬層108作為陰極，暴露的待刻蝕層102作為陽極，即未被金屬層108覆蓋的待刻蝕層102作為陽極。其中，陰極在金屬層108的催化作用下發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

H₂O₂+2H⁺+2e^-→2H₂O (1)

陽極在金屬層108的催化作用下發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

Si+2H₂O→SiO₂+4H⁺+4e- (2)

Si+2H₂O→4H⁺+4e- (3)

Si+6HF→H₂SiF₆+4H⁺+4e- (4)

在金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝中，總的化學(xué)反應(yīng)如下：

Si+H₂O₂+6HF→H₂SiF₆+4H₂O (5)

由于金屬層108下方的待刻蝕層101被刻蝕去除，因此所述金屬層108會從基底100上脫落。

采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝，能夠使得形成的刻蝕層109側(cè)壁表面垂直于基底100表面，且形成的刻蝕層109的側(cè)壁線邊緣粗糙度小，使得形成的刻蝕層109具有良好的形貌。

同時，由于前述采用了掃描探針電子束光刻技術(shù)形成圖形化的光刻膠層105，使得所述圖形化的光刻膠層105具有較小的線邊緣粗糙度，相應(yīng)使得形成的金屬層108的線邊緣粗糙度也較小。并且，在形成線邊緣粗糙度較小的金屬層108之后，還對金屬層108進(jìn)行了氫還原處理，從而進(jìn)一步減小了金屬層108側(cè)壁的線邊緣粗糙度。因此在金屬輔助刻蝕工藝刻蝕去除位于金屬層108下方的待刻蝕層101之后，形成的刻蝕層101側(cè)壁表面也具有較低的 線邊緣粗糙度。

綜上，本實施例改善了形成的刻蝕層109的形貌，使得形成的刻蝕層109不僅垂直于基底100表面，所述刻蝕層109側(cè)壁表面的線邊緣粗糙度小。

圖10至圖14為本發(fā)明另一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1至圖8，提供基底100以及位于基底100表面的待刻蝕層101；在所述待刻蝕層101表面形成金屬膜102；在所述金屬膜102表面形成金屬有機(jī)材料膜103；圖形化所述金屬有機(jī)材料膜103，在所述金屬膜102表面形成若干分立的金屬有機(jī)材料層106，所述金屬有機(jī)材料層106側(cè)壁表面具有第一線邊緣粗糙度；對所述金屬有機(jī)材料層106側(cè)壁進(jìn)行氫還原處理，氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層106側(cè)壁表面具有第二線邊緣粗糙度，且第二線邊緣粗糙度小于第一線邊緣粗糙度；以所述氫還原處理后的金屬有機(jī)材料層106為掩膜刻蝕金屬膜102，在所述待刻蝕層101表面形成若干分立的金屬層108。

有關(guān)基底100、待刻蝕層101、金屬膜102、金屬有機(jī)材料膜103、金屬有機(jī)材料層106、氫還原處理以及金屬層108的描述可參考前述實施例的說明，在此不再贅述。

結(jié)合參考圖8及圖10，在所述金屬層108頂部表面和側(cè)壁表面、待刻蝕層101表面形成隔離膜201。

所述隔離膜201用于為后續(xù)形成位于金屬層108側(cè)壁表面的隔離層提供工藝基礎(chǔ)。

所述隔離膜201的材料與金屬層108的材料不同，且后續(xù)在對待刻蝕層101進(jìn)行金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝時，位于金屬層108側(cè)壁表面的隔離層不會起到催化作用，所述隔離層下方的待刻蝕層101不會被刻蝕去除。也就是說，后續(xù)在金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝過程中，隔離層以及位于隔離層下方的待刻蝕層101不會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

并且，在后續(xù)的金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝中，所述金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝提供的刻蝕液體不會對隔離層造成刻蝕。

所述隔離膜201的材料與待刻蝕層101的材料不同，使得在形成刻蝕層之后，位于刻蝕層表面的隔離層容易被刻蝕去除，而不會對刻蝕層造成刻蝕損傷。

綜合上述分析，所述隔離膜201的材料為氮化硅、氮氧化硅或非晶碳。本實施例中，所述隔離膜201的材料為氮化硅。

采用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積工藝形成所述隔離膜201。本實施例中，采用物理氣相沉積工藝形成所述隔離膜201。

所述隔離膜201的厚度決定了后續(xù)形成的隔離層的寬度尺寸，而所述隔離層的寬度尺寸決定了后續(xù)形成的刻蝕層的寬度尺寸。為此，本實施例中，可以根據(jù)需要形成的刻蝕層的寬度尺寸來確定隔離膜201的厚度。

由上一實施例中的描述可知，本實施例中金屬層108側(cè)壁表面的線邊緣粗糙度小，因此所述隔離膜201與金屬層108相接觸的側(cè)壁表面也具有較小的線邊緣粗糙度。

參考圖11，采用干法刻蝕工藝回刻蝕所述隔離膜201(參考圖10)，回刻蝕去除位于金屬層108頂部表面的隔離膜201，且回刻蝕去除位于部分待刻蝕層101表面的隔離膜201，形成覆蓋金屬層108側(cè)壁表面的隔離層202。

所述隔離層202的材料為氮化硅、氮氧化硅或非晶碳。本實施例中，所述隔離層202的材料為氮化硅，后續(xù)的金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝提供的刻蝕液體不會對隔離層202造成刻蝕。

采用同步脈沖干法刻蝕工藝進(jìn)行所述回刻蝕，其好處在于：采用同步脈沖刻蝕工藝對隔離膜201進(jìn)行刻蝕時，位于金屬層108頂部表面和位于待刻蝕層101表面的隔離膜201被同時刻蝕去除，防止對待刻蝕層101表面造成過刻蝕，從而使得后續(xù)在形成刻蝕層后，刻蝕層兩側(cè)的基底100表面高度一致。

所述隔離層202的寬度尺寸決定了后續(xù)形成的刻蝕層的寬度尺寸。由于沉積的隔離膜201的厚度尺寸可以做的很小，因此相應(yīng)回刻蝕隔離膜201形成的隔離層202的寬度尺寸也可以做的很小，所述隔離層202的寬度尺寸不受光刻工藝極限的影響，因此后續(xù)形成的刻蝕層的寬度尺寸很小，從而滿足 器件小型化微型化的發(fā)展趨勢。

本實施例中，所述隔離層202的節(jié)距(pitch)小于40納米。

參考圖12，在所述隔離層202之間的待刻蝕層101表面形成催化劑層203，所述催化劑層203覆蓋隔離層202側(cè)壁表面。

所述催化劑層203在后續(xù)的金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝中起到催化作用，從而使得位于催化劑層203下方的待刻蝕層101被刻蝕去除。

所述催化劑層203的材料為鐵、金、銀、鉑或鈀。本實施例中，所述催化劑層203的材料為金，采用旋轉(zhuǎn)涂覆工藝形成所述催化劑層203。在其他實施例中，也可以材料物理濺射工藝形成所述催化劑層。

本實施例中，所述催化劑層203頂部與金屬層108頂部齊平。在其他實施例中，催化劑層頂部還可以低于金屬層108頂部。

在一個具體實施例中，形成所述催化劑層203的工藝步驟包括：采用旋轉(zhuǎn)涂覆工藝，在所述隔離層202之間的待刻蝕層101表面形成催化劑膜，所述催化劑膜還覆蓋于隔離層202頂部以及金屬層108頂部，且所述催化劑膜頂部高于金屬層108頂部；回刻蝕所述催化劑膜，刻蝕去除位于金屬層108頂部表面以及隔離層202頂部表面的催化劑膜，在隔離層202之間的待刻蝕層101表面形成催化劑層203，且所述催化劑層203覆蓋隔離層202側(cè)壁表面。

參考圖13，采用金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝對所述待刻蝕層101(參考圖12)進(jìn)行刻蝕，刻蝕去除被所述金屬層108(參考圖12)覆蓋的待刻蝕層101的同時，還刻蝕去除被所述催化劑層203(參考圖12)覆蓋的待刻蝕層101，保留被所述隔離層202覆蓋的待刻蝕層101，在所述基底100表面形成若干分立的刻蝕層204。

有關(guān)金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝的描述可參考前一實施例，在此不再贅述。

在金屬輔助化學(xué)刻蝕工藝中，所述金屬層108起到催化作用的同時，所述催化劑層203也起到催化作用，從而使得金屬層108下方的待刻蝕層101被刻蝕去除，且催化劑層203下方的待刻蝕層101也被刻蝕去除，僅保留位于隔離層202下方的待刻蝕層101。位于隔離層202下方的待刻蝕層101即為 刻蝕層204。

因此本實施例中，所述刻蝕層204的寬度尺寸與隔離層202的寬度尺寸一致，使得刻蝕層204的寬度尺寸可以做的很小，而不受光刻工藝極限的限制。

并且，本實施例還具有前一實施例具有的優(yōu)點，形成的刻蝕層204的側(cè)壁表面垂直于基底100表面，且刻蝕層204側(cè)壁線邊緣粗糙度小。

參考圖14，去除所述隔離層202(參考圖13)。

本實施例中，所述隔離層202的材料為氮化硅，采用濕法刻蝕工藝刻蝕去除所述隔離層202，濕法刻蝕工藝提供的刻蝕液體為磷酸溶液，其中，磷酸的質(zhì)量百分比為60％至85％，溶液溫度為120攝氏度至200攝氏度。

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