本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，器件尺寸不斷縮小，為了增加半導(dǎo)體存儲裝置的集成密度，現(xiàn)有技術(shù)中采用了許多不同的方法，例如通過減小晶片尺寸和/或改變內(nèi)結(jié)構(gòu)單元而在單一晶片上形成多個存儲單元，對于通過改變單元結(jié)構(gòu)增加集成密度的方法來說，已經(jīng)進行嘗試溝通過改變有源區(qū)的平面布置或改變單元布局來減小單元面積。

NAND閃存是一種比硬盤驅(qū)動器更好的存儲方案，由于NAND閃存以頁為單位讀寫數(shù)據(jù)，所以適合于存儲連續(xù)的數(shù)據(jù)，如圖片、音頻或其他文件數(shù)據(jù)；同時因其成本低、容量大且寫入速度快、擦除時間短的優(yōu)點在移動通訊裝置及便攜式多媒體裝置的存儲領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前，為了提高NAND閃存的容量，需要在制備過程中提高NAND閃存的集成密度。

在制備NAND閃存過程中，間隔物圖案化技術(shù)(Spacer patterning technology，SPT)以及自對準雙圖案技術(shù)(self aligned double patterning，SaDP)均可以用來制備納米尺度的晶體管，采用所述方法處理半導(dǎo)體的晶片時通常使用公知的圖案化和蝕刻工藝在晶片中形成半導(dǎo)體器件的特征，得到所需要的圖案。

但是對于無定形碳(amorphous carbon)，在雙圖案自對準后得到的圖案存在嚴重的變形，常規(guī)的方法通常是蝕刻無定形碳，并且在蝕刻過程中會在其表面產(chǎn)生高壓應(yīng)力層，從而進一步加劇其變形，變形的圖案將影響后續(xù)的工藝，例如變形的無定形碳將影響硬掩膜層的蝕刻。

因此需要對目前所述半導(dǎo)體器件及其制備方法作進一步的改進，以便消除上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：

步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有功能材料層、硬掩膜層、無定形材料層以及圖案化的掩膜層；

步驟S2：以所述圖案化的掩膜層為掩膜部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成凹槽，接著在所述凹槽的側(cè)壁上形成間隙壁，以使所述無定形材料層更加堅固；

步驟S3：重復(fù)所述步驟S2至在所述無定形材料層中形成目標圖案并露出所述硬掩膜層，同時所述間隙壁向下延伸至所述目標圖案的底部。

可選地，所述方法還包括：

步驟S4：以所述無定形材料層為掩膜，蝕刻所述硬掩膜層，以在所述硬掩膜層中形成所述目標圖案；

步驟S5：以所述無定形材料層和所述硬掩膜層為掩膜蝕刻所述功能材料層，以將所述目標圖案轉(zhuǎn)移至所述功能材料層中。

可選地，所述步驟S2包括：

步驟S21：以所述圖案化的掩膜層為掩膜部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成所述凹槽；

步驟S22：去除所述凹槽側(cè)壁上在蝕刻過程中形成的應(yīng)力層，以露出所述凹槽的側(cè)壁；

步驟S23：在露出的所述凹槽的側(cè)壁上形成間隙壁，以使所述無定形材料層更加堅固。

可選地，所述步驟S2包括：

步驟S21：選用包含硫化羰的等離子體部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成所述凹槽；

步驟S22：在所述凹槽的表面沉積間隙壁材料層，以覆蓋所述凹槽的表面并使所述無定形材料層更加堅固。

可選地，在所述步驟S22中選用Ar、CH₄、N₂和CO₂中的一種或多種沖刷以去除所述應(yīng)力層。

可選地，所述間隙壁選用硅。

可選地，所述間隙壁在N₂和Ar氣氛中，在直流電的條件下沉積。

可選地，所述無定形材料層選用無定形碳。

本發(fā)明還提供了一種如上述方法制備得到的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法為了防止所述無定形碳變形，在蝕刻過程中所述蝕刻分為多個步驟，在每一個步驟中去除其表面的應(yīng)力層，然后在其側(cè)壁上形成間隙壁或者在其表面沉積間隙壁材料層，以使所述無定形碳更加堅固，然后循環(huán)執(zhí)行所述步驟，至在所述無定形碳中形成圖案，通過所述方法可以避免在蝕刻過程中造成無定形碳的變形，進一步提高LER、LWR，進一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖

圖1a-1e為本發(fā)明一具體實施方式中所述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a-2d為本發(fā)明一具體實施方式中所述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一具體實施方式中半導(dǎo)體器件的制備工藝流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應(yīng)當明白，當元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的元件或?qū)?。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

實施例一

本發(fā)明提供了一種所述半導(dǎo)體器件的制備方法，下面結(jié)合附圖對所述方法做進一步的說明，其中圖1a-1e為本發(fā)明一具體實施方式中所述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一具體實施方式中半導(dǎo)體器件的制備工藝流程圖。

首先，執(zhí)行步驟101，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有功能材料層、硬掩膜層101、無定形材料層102以及圖案化的掩膜層103。

具體地，如圖1a所示，在該步驟中，所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

在該實施例中所述半導(dǎo)體襯底選用硅。

其中，所述硬掩膜層101可以選用氧化物、氮化物或者金屬層等，并不局限于某一種。例如可以選用SiN或氧化硅等。

其中，所述無定形材料層102可以選用無定形碳或者無定形硅等，并不局限于某一種。

在該實施例中，所述無定形材料層102選用無定形碳。

其中，所述圖案化的掩膜層103可以選用PR、BARC和Si-ARC中的一種或多種，并不局限于某一種。

執(zhí)行步驟102，以所述圖案化的掩膜層為掩膜部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成所述凹槽。

具體地，如圖1b所示，在該步驟中所述蝕刻分為多個步驟，在每一步中均蝕刻一部分所述無定形材料層。

其中，所述蝕刻可以選用干法蝕刻，在本發(fā)明的一具體實施方式中可以選用HBr、Cl₂、O₂、N₂、NF₃、Ar、He和CF₄中的一種或多種作為蝕刻氣體，作為優(yōu)選，所述蝕刻中選用CF₄、NF₃氣體，另外還可以加上N₂、O₂中的一種作為蝕刻氣氛，其中所述氣體的流量為20-100sccm，優(yōu)選為50-80sccm，所述蝕刻壓力為30-150mTorr，蝕刻時間為5-120s。

在該蝕刻步驟中會在所述凹槽的側(cè)壁上形成應(yīng)力層104，所述壓應(yīng)力層會導(dǎo)致進一步的無定型材料層的變形。

執(zhí)行步驟103，去除所述凹槽側(cè)壁上在蝕刻過程中形成的應(yīng)力層104，以露出所述凹槽的側(cè)壁。

具體地，如圖1c所示，在該步驟中選用較大蝕刻選擇比的方法去除所述應(yīng)力層104。

執(zhí)行步驟104，在露出的所述凹槽的側(cè)壁上形成間隙壁105，以使所述無定形材料層更加堅固。

具體地，如圖1d所示，在該步驟中所述間隙壁所起到的作用以及選用的材料和常規(guī)的間隙壁并不相同。

在本發(fā)明中所述間隙壁選用硅，所述間隙壁在N₂和Ar氣氛中，在直流電的條件下沉積。

在本發(fā)明中所述間隙壁的作用是起到支撐作用，使所述無定形材料層更加堅固，防止所述無定形材料發(fā)生變形，例如發(fā)生扭曲、搖擺等。

但是所述間隙壁的形成方法可以和常規(guī)間隙壁的形成方法相同，例如共形沉積間隙壁材料層，以覆蓋所述凹槽，然后進行蝕刻，僅保留所述凹槽側(cè)壁上的所述間隙壁材料層，以形成間隙壁105。

執(zhí)行步驟105，重復(fù)步驟102-104，即重復(fù)的蝕刻無定型材料-去除應(yīng)力層-形成間隙壁的步驟，至在所述無定形材料層中形成目標圖案為止，通過所述方法在形成目標圖案之后，在所述目標圖案的側(cè)壁上最終形成有間隙壁，以進一步固化所述無形定圖案，防止其變形，如圖1e所示。

執(zhí)行步驟106，以所述無定形材料層為掩膜，蝕刻所述硬掩膜層，以在所述硬掩膜層中形成所述目標圖案；然后以所述無定形材料層和所述硬掩膜層為掩膜蝕刻所述功能材料層，以將所述目標圖案轉(zhuǎn)移至所述功能材料層中，具體地，所述蝕刻方法并不局限于某一種。

至此，完成了本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件制備的相關(guān)步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實現(xiàn)，此處不 再贅述。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法為了防止所述無定形碳變形，在蝕刻過程中所述蝕刻分為多個步驟，在每一個步驟中去除其表面的應(yīng)力層，然后在其側(cè)壁上形成間隙壁或者在其表面沉積間隙壁材料層，以使所述無定形碳更加堅固，然后循環(huán)執(zhí)行所述步驟，至在所述無定形碳中形成圖案，通過所述方法可以避免在蝕刻過程中造成無定形碳的變形，進一步提高LER、LWR，進一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。

圖3為本發(fā)明一具體實施方式中所述半導(dǎo)體器件的制備工藝流程圖，具體包括以下步驟：

步驟S1：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有功能材料層、硬掩膜層、無定形材料層以及圖案化的掩膜層；

步驟S2：以所述圖案化的掩膜層為掩膜部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成凹槽，接著在所述凹槽的側(cè)壁上形成間隙壁，以使所述無定形材料層更加堅固；

步驟S3：重復(fù)所述步驟S2至在所述無定形材料層中形成目標圖案并露出所述硬掩膜層，同時所述間隙壁向下延伸至所述目標圖案的底部。

實施例二

本發(fā)明提供了一種所述半導(dǎo)體器件的制備方法，下面結(jié)合附圖對所述方法做進一步的說明，其中圖2a-2d為本發(fā)明一具體實施方式中所述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

首先，執(zhí)行步驟201，提供半導(dǎo)體襯底201，在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有功能材料層、硬掩膜層204、無定形材料層205以及圖案化的掩膜層206。

具體地，如圖2a所示，在該步驟中，所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

在該實施例中所述半導(dǎo)體襯底選用硅。

所述功能材料層包括用于形成NAND的各種功能材料，例如在所述半導(dǎo)體襯底201上形成有柵極氧化物層202、浮柵材料層203等，但并不局限于所述示例。

其中，所述硬掩膜層204可以選用氧化物、氮化物或者金屬層等，并不局限于某一種。例如可以選用SiN或氧化硅等。

其中，所述無定形材料層205可以選用無定形碳或者無定形硅等，并不局限于某一種。

在該實施例中，所述無定形材料層205選用無定形碳。

其中，所述圖案化的掩膜層206可以選用PR、BARC和Si-ARC中的一種或多種，并不局限于某一種。

執(zhí)行步驟202，以所述圖案化的掩膜層為掩膜部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成所述凹槽，在該步驟中選用包含硫化羰的等離子體部分地蝕刻所述無定形材料層，以形成所述凹槽。

具體地，如圖2b所示，在該步驟中所述蝕刻分為多個步驟，在每一步中均蝕刻一部分所述無定形材料層。

其中，所述蝕刻可以選用干法蝕刻，在本發(fā)明的一具體實施方式中可以選用O₂等離子體并且蝕刻氣氛包含硫化羰，以改善所述蝕刻凹槽的輪廓。

執(zhí)行步驟203，在所述凹槽的表面沉積間隙壁材料層207，以覆蓋所述凹槽的表面并使所述無定形材料層更加堅固。

具體地，如圖2c所示，在該步驟中所述間隙壁材料層所起到的作用以及選用的材料和常規(guī)的間隙壁并不相同。

在本發(fā)明中所述間隙壁材料層選用硅，所述間隙壁材料層在N₂和Ar氣氛中，在直流電的條件下沉積。

在本發(fā)明中所述間隙壁材料層的作用是起到支撐作用，使所述無定形材料層更加堅固，防止所述無定形材料發(fā)生變形，例如發(fā)生扭曲、搖擺等。

可選地，在該步驟中可以不需要另外蝕刻去除所述凹槽底部的所述間隙壁材料層的步驟。

執(zhí)行步驟104，重復(fù)步驟102-103，即重復(fù)的蝕刻無定型材料-沉積間隙壁材料層的步驟，至在所述無定形材料層中形成目標圖案為止，通過所述方法在形成目標圖案之后，在所述目標圖案的側(cè)壁上最終形成有間隙壁，以進一步固化所述無形定圖案，防止其變形，如圖2d所示。

執(zhí)行步驟105，以所述無定形材料層為掩膜，蝕刻所述硬掩膜層，以在所述硬掩膜層中形成所述目標圖案；然后以所述無定形材料層和所述硬掩膜層為掩膜蝕刻所述功能材料層，以將所述目標圖案轉(zhuǎn)移至所述功能材料層中，具體地，所述蝕刻方法并不局限于某一種。

至此，完成了本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件制備的相關(guān)步驟的介紹。在上述步驟之后，還可以包括其他相關(guān)步驟，此處不再贅述。并且，除了上述步驟之外，本實施例的制備方法還可以在上述各個步驟之中或不同的步驟之間包括其他步驟，這些步驟均可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種工藝來實現(xiàn)，此處不再贅述。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法為了防止所述無定形碳變形，在蝕刻過程中所述蝕刻分為多個步驟，在每一個步驟中去除其表面的應(yīng)力層，然后在其側(cè)壁上形成間隙壁或者在其表面沉積間隙壁材料層，以使所述無定形碳更加堅固，然后循環(huán)執(zhí)行所述步驟，至在所述無定形碳中形成圖案，通過所述方法可以避免在蝕刻過程中造成無定形碳的變形，進一步提高LER、LWR，進一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。

實施例三

本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件通過實施例一或二的所述方法制備得到，所述半導(dǎo)體器件，包括：

半導(dǎo)體襯底201；

在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成有功能材料層、硬掩膜層204、無定形材料層205以及圖案化的掩膜層206。

所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上 硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

在該實施例中所述半導(dǎo)體襯底選用硅。

所述功能材料層包括用于形成NAND的各種功能材料，例如在所述半導(dǎo)體襯底201上形成有柵極氧化物層202、浮柵材料層203等，但并不局限于所述示例。

其中，所述硬掩膜層204可以選用氧化物、氮化物或者金屬層等，并不局限于某一種。例如可以選用SiN或氧化硅等。

其中，所述無定形材料層205可以選用無定形碳或者無定形硅等，并不局限于某一種。

在該實施例中，所述無定形材料層205選用無定形碳。

其中，所述圖案化的掩膜層206可以選用PR、BARC和Si-ARC中的一種或多種，并不局限于某一種。

在選用自對準雙圖案制備所述半導(dǎo)體器件的過程中了防止所述無定形碳變形，在蝕刻過程中所述蝕刻分為多個步驟，在每一個步驟中去除其表面的應(yīng)力層，然后在其側(cè)壁上形成間隙壁或者在其表面沉積間隙壁材料層，以使所述無定形碳更加堅固，然后循環(huán)執(zhí)行所述蝕刻-沉積間隙壁的步驟，至在所述無定形碳中形成圖案，通過所述方法可以避免在蝕刻過程中造成無定形碳的變形，進一步提高LER、LWR，進一步提高了所述半導(dǎo)體器件的良率和性能。

實施例四

本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括實施例三所述的半導(dǎo)體器件。其中，半導(dǎo)體器件為實施例三所述的半導(dǎo)體器件，或根據(jù)實施例一或二所述的制備方法得到的半導(dǎo)體器件。

本實施例的電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機、攝像機、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括所述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。本發(fā)明實施例的電子裝置，由于使用了上述的半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。