CN106328513B - 半导体结构的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底、位于基底表面的待刻蚀层、以及位于待刻蚀层表面的金属膜；在金属膜表面形成金属有机材料膜；图形化金属有机材料膜，在金属膜表面形成具有第一线边缘粗糙度的金属有机材料层；对金属有机材料层侧壁进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层侧壁表面具有小于第一线边缘粗糙度的第二线边缘粗糙度；以氢还原处理后的金属有机材料层为掩膜刻蚀所述金属膜，在待刻蚀层表面形成若干分立的金属层；采用金属辅助化学刻蚀工艺对待刻蚀层进行刻蚀，刻蚀去除被金属层覆盖的待刻蚀层，在基底表面形成若干分立的刻蚀层。本发明减小刻蚀层侧壁表面的线边缘粗糙度，提高半导体结构的良率和性能。

Description

半导体结构的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制作技术领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
背景技术
半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着半导体技术的不断进步，器件的功能不断强大，但是半导体制造难度也与日俱增。光刻技术是半导体制造工艺中最为关键的生产技术，随着半导体工艺节点的不断减小，现有的光源光刻技术已经无法满足半导体制造的需求要，超紫外光光刻技术(EUV)、多波束无掩膜技术和纳米压印技术成为下一代光刻候选技术的研究热点。但是上述的下一代光刻候选技术仍然存在有不便与缺陷，亟待加以进一步的改进。
当摩尔定律继续向前延伸的脚步不可逆转的时候，双重图形化(DP：Double-Patterning)技术无疑成为了业界的最佳选择之一，双重图形化技术只需要对现有的光刻基础设施进行很小的改动，就可以有效地填补更小节点的光刻技术空白，改进相邻半导体图形之间的最小间距(pitch)。双重图形化技术的原理是将一套高密度的图形分解成两套分立的、密度低一些的图形，然后将它们制备到晶圆上。现有技术的双重图形化技术主要有：自对准双重图形化(SADP：Self-Aligned Double-Patterning)、二次光刻和刻蚀工艺(LELE：Litho-Eth-Litho-Eth)。由于自对准双重图形化工艺更为简单，成本更低，因此，在半导体器件的形成工艺中多采用自对准双重图形化工艺。
然而，现有技术在以具有图形的掩膜层刻蚀待刻蚀层，待刻蚀层内形成的图形质量差，影响形成的半导体结构的性能和良率。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，改善形成的刻蚀层的形貌，优化形成的半导体结构的性能。
为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底、位于基底表面的待刻蚀层、以及位于待刻蚀层表面的金属膜；在所述金属膜表面形成金属有机材料膜；图形化所述金属有机材料膜，在所述金属膜表面形成若干分立的金属有机材料层，所述金属有机材料层侧壁表面具有第一线边缘粗糙度；对所述金属有机材料层侧壁进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度；以所述氢还原处理后的金属有机材料层为掩膜刻蚀所述金属膜，在所述待刻蚀层表面形成若干分立的金属层；采用金属辅助化学刻蚀工艺对所述待刻蚀层进行刻蚀，刻蚀去除被所述金属层覆盖的待刻蚀层，保留未被所述金属层覆盖的待刻蚀层，在所述基底表面形成若干分立的刻蚀层。
可选的，所述金属材料为铁、金、银或铂。
可选的，所述待刻蚀层的材料为硅。
可选的，所述金属辅助化学刻蚀工艺采用的刻蚀液体为氢氟酸溶液和双氧水溶液的混合溶液。
可选的，所述金属有机材料层的材料为环烷酸锆、环烷酸钨、环烷酸镍或环烷酸钛。
可选的，所述氢还原处理的工艺参数为：H2流量为10sccm至500sccm，腔室压强为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。
可选的，图形化所述金属有机材料膜的工艺步骤包括：在所述金属有机材料膜表面形成硬掩膜层；在所述硬掩膜层表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层，在所述金属有机材料膜表面形成图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，图形化所述金属有机材料膜。
可选的，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。
可选的，刻蚀所述硬掩膜层的刻蚀气体包括O2、N2和CHF3。
可选的，图形化所述金属有机材料膜的工艺参数为：BCl3流量为20sccm至500sccm，CH4流量为0sccm至200sccm，CH2F2流量为0sccm至100sccm，CF4流量为0sccm至200sccm，腔室压强为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。
可选的，采用中性离子束刻蚀工艺刻蚀所述金属膜，其中，中性离子束刻蚀工艺提供的气体为O2和C2H5OH。
可选的，在形成所述金属层之后、对所述待刻蚀层进行刻蚀之前，还包括步骤：在所述金属层之间的部分待刻蚀层表面形成隔离层，所述隔离层覆盖金属层侧壁表面；在所述隔离层之间的待刻蚀层表面形成催化剂层，所述催化剂层覆盖隔离层侧壁表面。
可选的，在刻蚀去除被所述金属层覆盖的待刻蚀层的同时，还刻蚀去除被所述催化剂层覆盖的待刻蚀层，保留被所述隔离层覆盖的待刻蚀层，在所述基底表面形成若干分立的刻蚀层。
可选的，所述催化剂层的材料为铁、金、银或铂。
可选的，采用旋转涂覆工艺形成所述催化剂层。
可选的，所述隔离层的材料为非晶碳、氮化硅或氮氧化硅。
可选的，形成所述隔离层的工艺步骤包括：在所述金属层顶部表面和侧壁表面、待刻蚀层表面形成隔离膜；采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述隔离膜，回刻蚀去除位于金属顶部表面的隔离膜，且回刻蚀去除位于部分待刻蚀层表面的隔离膜，形成覆盖金属层侧壁表面的隔离层。
可选的，所述隔离层的节距小于40纳米。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的半导体结构的形成方法的技术方案中，在待刻蚀层表面形成金属膜，所述金属膜用于形成金属层；在金属膜表面形成金属有机材料膜，图形化所述金属有机材料膜以形成若干分立的金属有机材料层，所述金属有机材料层侧壁表面具有第一线边缘粗糙度；接着对金属有机材料层侧壁表面进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度；以所述具有第二线边缘粗糙度的金属有机材料层为掩膜刻蚀金属膜形成金属层，相应形成的金属层侧壁表面线边缘粗糙度小。因此，当采用金属辅助化学刻蚀工艺刻蚀去除位于金属层下方的待刻蚀层之后，在基底表面形成的刻蚀层侧壁表面也将具有较小的线边缘粗糙度。同时，采用金属辅助化学刻蚀工艺，刻蚀去除金属层覆盖的待刻蚀层，形成的刻蚀层侧壁表面与基底表面垂直。因此，本发明形成的刻蚀层具有良好的形貌，从而改善半导体结构的良率和性能。
进一步，在形成所述金属层之后、对所述待刻蚀层进行刻蚀之前，还包括步骤：在所述金属层之间的部分待刻蚀层表面形成隔离层，所述隔离层覆盖金属层侧壁表面；在所述隔离层之间的待刻蚀层表面形成催化剂层，所述催化剂层覆盖隔离层侧壁表面。在刻蚀去除被金属层覆盖的待刻蚀层的同时，刻蚀去除被催化剂层覆盖的待刻蚀层，保留被隔离层覆盖的待刻蚀层，从而在基底表面形成若干分立的刻蚀层。由于刻蚀层的宽度尺寸与隔离层下方的待刻蚀层的宽度尺寸相同，且隔离层的宽度尺寸明显小于相邻金属层之间的待刻蚀层的宽度尺寸，因此本发明形成的刻蚀层具有较小的宽度尺寸，从而满足器件小型化微型化的发展趋势。
更进一步，形成隔离层的工艺步骤包括：在所述金属层顶部表面和侧壁表面、待刻蚀层表面形成隔离膜；采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述隔离膜，回刻蚀去除位于金属顶部表面的隔离膜，且回刻蚀去除位于部分待刻蚀层表面的隔离膜，形成覆盖金属层侧壁表面的隔离层。因此，所述隔离层的宽度尺寸不受光刻工艺极限的限制，所述隔离层的宽度尺寸可以做的很小，相应形成的刻蚀层的宽度尺寸也可以做的很小，进一步满足器件小型化微型化的发展趋势。
附图说明
图1至图9为本发明一实施例提供的半导体结构形成过程的结构示意图；
图10至图14为本发明另一实施例提供的半导体结构形成过程的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术形成的半导体结构的良率和性能有待提高，主要体现在，刻蚀待刻蚀层后形成的刻蚀层的侧壁线边缘粗糙度(LER，Line Edge Roughness)大；随着形成的刻蚀层的尺寸越小，刻蚀层侧壁线边缘粗糙度大的问题越显著。
为此，本发明提供一种半导体结构的形成方法，在待刻蚀层表面形成金属膜；在金属膜表面形成金属有机材料膜；然后图形化金属有机材料膜，在金属膜表面形成若干分立的金属有机材料层，所述金属有机材料层侧壁表面具有第一线边缘粗糙度；接着对金属有机材料层侧壁进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度；以氢还原处理后的金属有机材料层为掩膜刻蚀金属膜，在待刻蚀层表面形成若干分立的金属层；采用金属辅助化学刻蚀工艺对待刻蚀层进行刻蚀，刻蚀去除被金属层覆盖的待刻蚀层，保留未被金属层覆盖的待刻蚀层，在基底表面形成若干分立的刻蚀层。本发明提高了形成的刻蚀层的形貌，使得刻蚀层的侧壁表面的线边缘粗糙度小，从而改善半导体结构的良率和性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图9为本发明一实施例提供的半导体结构形成过程的结构示意图。
本实施例将以刻蚀待刻蚀层形成鳍式场效应管的鳍部作为示例进行详细说明。
参考图1，提供基底100以及位于基底100表面的待刻蚀层101。
所述基底100的材料为硅、锗、锗化硅、砷化镓或镓化铟；所述基底100还可以为绝缘体上的硅衬底、绝缘体上的锗衬底或绝缘体上的锗化硅衬底。
所述待刻蚀层101的材料为硅、锗或锗化硅。
本实施例中，所述基底100的材料为硅，所述待刻蚀层101的材料为硅。
参考图2，在所述待刻蚀层101表面形成金属膜102。
所述金属膜102用于后续在待刻蚀层101表面形成若干分立的金属层。所述金属膜102的材料为金属材料，其好处在于：
后续在待刻蚀层101表面形成金属层，对待刻蚀层101进行金属辅助化学刻蚀，所述金属辅助化学刻蚀对所述金属层下方的待刻蚀层101的刻蚀速率大，而对未被金属层覆盖的待刻蚀层101的刻蚀速率很小甚至为零，因此能够使金属层下方的待刻蚀层101被刻蚀去除，从而形成具有目标图形的刻蚀层。
所述金属膜102的材料为金属材料，金属材料为铁、金、银、铂或钯。本实施例中，所述金属膜102的材料为银，采用物理溅射工艺形成所述金属膜102，所述金属膜102的厚度为100埃至5000埃。
继续参考图2，在所述金属膜102表面形成金属有机材料膜103。
后续图形化所述金属有机材料膜103，在金属膜102表面形成若干分立的金属有机材料层，然后以金属有机材料层为掩膜，图形化所述金属膜102。因此后续的刻蚀工艺对金属有机材料膜103与金属膜102具有较高的刻蚀选择比，所述金属有机材料膜103的材料与金属膜102的材料不同。
所述金属有机材料膜103的材料为金属有机材料(metal organic material)，其好处在于：一方面，后续的刻蚀工艺对金属有机材料与金属材料具有较高的刻蚀选择比，从而使得能够以金属有机材料层作为刻蚀金属膜102的掩膜；另一方面，后续在图形化金属有机材料膜103形成若干分立的金属有机材料层后，能够对金属有机材料层的侧壁表面进行氢还原处理，减小金属有机材料层侧壁线边缘粗糙度，从而改善刻蚀金属膜102形成的金属层侧壁形貌，进而提高刻蚀待刻蚀层101后形成的图形形貌。
所述金属有机材料膜103的材料为环烷酸锆(Zirconium naphthenate)、环烷酸镍(Nickel naphthenate)、环烷酸钨(Tungsten naphthenate)或环烷酸钛(Titaniumnaphthenate)。
本实施例中，所述金属有机材料膜103的材料为环烷酸镍，采用金属有机化学气相沉积工艺或旋转涂覆工艺形成所述金属有机材料膜103。
参考图3，在所述金属有机材料膜103表面形成硬掩膜层104。
所述硬掩膜层104的材料与金属有机材料膜103的材料不同，后续会图形化硬掩膜层104形成图形化的硬掩膜层，然后以图形化的硬掩膜层为掩膜，刻蚀金属有机材料膜103，在金属膜102表面形成若干分立的金属有机材料层。
所述硬掩膜层104的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本实施例中，所述硬掩膜层104的材料为氧化硅。
参考图4，在所述硬掩膜层104表面形成图形化的光刻胶层105。
所述图形化的光刻胶层105为后续刻蚀硬掩膜层104的掩膜。在一个具体实施例中，形成所述图形化的光刻胶层105的工艺步骤包括：在所述硬掩膜层104表面形成光刻胶膜；对所述光刻胶膜进行曝光处理以及显影处理，去除部分光刻胶膜，在所述硬掩膜层104表面形成图形化的光刻胶层105。
本实施例中，采用扫描探针电子束光刻技术(SPL，Scanning Probe Lithography)形成所述图形化的光刻胶层105，使得形成的图形化的光刻胶层105具有较低的线边缘粗糙度，为后续形成图形形貌良好的图形化的硬掩膜层提供工艺基础。
参考图5，以所述图形化的光刻胶层105(参考图4)为掩膜刻蚀所述硬掩膜层104(参考图4)，在所述金属有机材料膜103表面形成图形化的硬掩膜层106。
以图形化的光刻胶层105为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层104，形成所述图形化的硬掩膜层106。
由于前述形成的图形化的光刻胶层105具有较低的线边缘粗糙度，相应形成的图形化的硬掩膜层106侧壁表面也将具有较低的线边缘粗糙度，从而进一步改善后续形成的刻蚀层的侧壁形貌。
在形成所述图形化的硬掩膜层106之后，采用湿法去胶或灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层105。
参考图6，以所述图形化的硬掩膜层106(参考图5)为掩膜，图形化所述金属有机材料膜103(参考图5)，在所述金属膜102表面形成若干分立的金属有机材料层107。
本实施例中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述金属有机材料膜103，在金属膜102表面形成金属有机材料层107。
在一个具体实施例中，所述干法刻蚀工艺的工艺参数为：BCl3流量为20sccm至500sccm，CH4流量为0sccm至200sccm，CH2F2流量为0sccm至100sccm，CF4流量为0sccm至200sccm，腔室压强为1毫托至50毫托，源功率200瓦至1000瓦，偏置功率0瓦至200瓦。
上述干法刻蚀工艺对金属有机材料膜103的刻蚀速率大，而对图形化的硬掩膜层106以及金属膜102的刻蚀速率小，从而能够很好的将图形化的硬掩膜层106的图形传递至金属有机材料膜103，提高形成的金属有机材料层107的质量，并且避免对金属膜102造成过刻蚀。
由于受到光刻工艺的影响，前述形成的图形化的光刻胶层105(参考图4)侧壁表面具有一定的线边缘粗糙度，使得相应形成的金属有机材料层107侧壁表面也具有一定的线边缘粗糙度。本实施例中，所述金属有机材料层107侧壁表面具有第一线边缘粗糙度。
在形成所述金属有机材料层107之后，去除所述图形化的硬掩膜层106。本实施例中，采用湿法刻蚀工艺去除所述图形化的硬掩膜层106，湿法刻蚀工艺的刻蚀液体为氢氟酸溶液。
参考图7，对所述金属有机材料层107侧壁表面进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层107侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度。
在以图形化的光刻胶层105为掩膜刻蚀硬掩膜层形成图形化的硬掩膜层106时，由于受到刻蚀工艺条件的限制，使得形成的图形化的硬掩膜层106的线边缘粗糙度大于图形化的光刻胶层105的线边缘粗糙度。同样的，金属有机材料层107的线边缘粗糙度大于图形化的硬掩膜层106的线边缘粗糙度。并且，受到光刻工艺的限制，前述形成的图形化的光刻胶层105侧壁具有一定的线边缘粗糙度。
同时，金属有机材料层107侧壁表面材料具有氧原子，使得金属有机材料层107侧壁表面的线边缘粗糙度较大。因此，本实施例中，金属有机材料层107侧壁的第一线边缘粗糙度较大。在以金属有机材料层107为掩膜刻蚀金属膜102之前，对金属有机材料层107进行氢还原处理，以减小金属有机材料层107侧壁边缘粗糙度，从而改善后续形成的刻蚀层的形貌。
本实施例中，所述氢还原处理的工艺参数为：H2流量为10sccm至500sccm，腔室压强为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。
在一个具体实施例中，所述第一线边缘粗糙度为2.5纳米，所述第二线边缘粗糙度为1.5纳米。
参考图8，以所述氢还原处理后的金属有机材料层107(参考图7)为掩膜刻蚀所述金属膜102(参考图7)，在所述待刻蚀层表面形成若干分立的金属层108。
采用中性离子束刻蚀工艺刻蚀所述金属膜102，其中，中性离子束刻蚀工艺提供的气体为O2和C2H5OH。
在形成所述金属层108之后，去除所述金属有机材料层107。
在其他实施例中，也可以在形成金属层之后，再去除位于金属有机材料层表面的图形化的硬掩膜层，去除金属有机材料层。
参考图9，采用金属辅助化学刻蚀工艺(MaCE，Metal-assisted ChemicalEtching)对所述待刻蚀层101(参考图8)进行刻蚀，刻蚀去除被所述金属层108(参考图8)覆盖的待刻蚀层101，保留未被所述金属层108覆盖的待刻蚀层101，在所述基底100表面形成若干分立的刻蚀层109。
具体的，将形成有金属层108的待刻蚀层101浸入刻蚀溶液中，其中，刻蚀溶液为双氧水溶液和氢氟酸溶液的混合溶液，在刻蚀溶液中浸入1分钟至10分钟，以刻蚀去除被金属层108覆盖的待刻蚀层101，在基底100表面形成刻蚀层109；接着，采用去离子水对所述刻蚀层109以及基底100进行清洗处理。
刻蚀溶液中，双氧水溶液和氢氟酸溶液的体积比为2:1至10:1，其中，双氧水溶液中过氧化氢的质量百分比为40％至70％，氢氟酸溶液中氟化氢的质量百分比为30％至50％。
由于在金属辅助化学刻蚀工艺过程中，未被金属层108覆盖的待刻蚀层101表面会形成有反应副产物，相应使得刻蚀层109表面形成有反应副产物。为此，在采用金属辅助化学刻蚀工艺刻蚀待刻蚀层101形成刻蚀层109之后，采用硝酸溶液对刻蚀层109以及基底100进行清洗处理，以去除位于刻蚀层109表面的反应副产物。接着，采用去离子水对所述刻蚀层109以及基底100进行清洗处理。
在金属辅助化学刻蚀工艺过程中，金属层108具有催化作用，并且催化作用的产生是在待刻蚀层101部分表面存在电化学反应，其中，金属层108作为阴极，暴露的待刻蚀层102作为阳极，即未被金属层108覆盖的待刻蚀层102作为阳极。其中，阴极在金属层108的催化作用下发生如下化学反应：
H2O2+2H++2e-→2H2O (1)
阳极在金属层108的催化作用下发生如下化学反应：
Si+2H2O→SiO2+4H++4e- (2)
Si+2H2O→4H++4e- (3)
Si+6HF→H2SiF6+4H++4e- (4)
在金属辅助化学刻蚀工艺中，总的化学反应如下：
Si+H2O2+6HF→H2SiF6+4H2O (5)
由于金属层108下方的待刻蚀层101被刻蚀去除，因此所述金属层108会从基底100上脱落。
采用金属辅助化学刻蚀工艺，能够使得形成的刻蚀层109侧壁表面垂直于基底100表面，且形成的刻蚀层109的侧壁线边缘粗糙度小，使得形成的刻蚀层109具有良好的形貌。
同时，由于前述采用了扫描探针电子束光刻技术形成图形化的光刻胶层105，使得所述图形化的光刻胶层105具有较小的线边缘粗糙度，相应使得形成的金属有机材料层107的线边缘粗糙度也较小。并且，在形成线边缘粗糙度较小的金属有机材料层107之后，还对金属有机材料层107进行了氢还原处理，从而进一步减小了金属有机材料层107侧壁的线边缘粗糙度。因此在金属辅助刻蚀工艺刻蚀去除位于金属层108下方的待刻蚀层101之后，形成的刻蚀层101侧壁表面也具有较低的线边缘粗糙度。
综上，本实施例改善了形成的刻蚀层109的形貌，使得形成的刻蚀层109不仅垂直于基底100表面，所述刻蚀层109侧壁表面的线边缘粗糙度小。
图10至图14为本发明另一实施例提供的半导体结构形成过程的结构示意图。
参考图1至图8，提供基底100以及位于基底100表面的待刻蚀层101；在所述待刻蚀层101表面形成金属膜102；在所述金属膜102表面形成金属有机材料膜103；图形化所述金属有机材料膜103，在所述金属膜102表面形成若干分立的金属有机材料层106，所述金属有机材料层106侧壁表面具有第一线边缘粗糙度；对所述金属有机材料层106侧壁进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层106侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度；以所述氢还原处理后的金属有机材料层106为掩膜刻蚀金属膜102，在所述待刻蚀层101表面形成若干分立的金属层108。
有关基底100、待刻蚀层101、金属膜102、金属有机材料膜103、金属有机材料层106、氢还原处理以及金属层108的描述可参考前述实施例的说明，在此不再赘述。
结合参考图8及图10，在所述金属层108顶部表面和侧壁表面、待刻蚀层101表面形成隔离膜201。
所述隔离膜201用于为后续形成位于金属层108侧壁表面的隔离层提供工艺基础。
所述隔离膜201的材料与金属层108的材料不同，且后续在对待刻蚀层101进行金属辅助化学刻蚀工艺时，位于金属层108侧壁表面的隔离层不会起到催化作用，所述隔离层下方的待刻蚀层101不会被刻蚀去除。也就是说，后续在金属辅助化学刻蚀工艺过程中，隔离层以及位于隔离层下方的待刻蚀层101不会发生电化学反应。
并且，在后续的金属辅助化学刻蚀工艺中，所述金属辅助化学刻蚀工艺提供的刻蚀液体不会对隔离层造成刻蚀。
所述隔离膜201的材料与待刻蚀层101的材料不同，使得在形成刻蚀层之后，位于刻蚀层表面的隔离层容易被刻蚀去除，而不会对刻蚀层造成刻蚀损伤。
综合上述分析，所述隔离膜201的材料为氮化硅、氮氧化硅或非晶碳。本实施例中，所述隔离膜201的材料为氮化硅。
采用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积工艺形成所述隔离膜201。本实施例中，采用物理气相沉积工艺形成所述隔离膜201。
所述隔离膜201的厚度决定了后续形成的隔离层的宽度尺寸，而所述隔离层的宽度尺寸决定了后续形成的刻蚀层的宽度尺寸。为此，本实施例中，可以根据需要形成的刻蚀层的宽度尺寸来确定隔离膜201的厚度。
由上一实施例中的描述可知，本实施例中金属层108侧壁表面的线边缘粗糙度小，因此所述隔离膜201与金属层108相接触的侧壁表面也具有较小的线边缘粗糙度。
参考图11，采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述隔离膜201(参考图10)，回刻蚀去除位于金属层108顶部表面的隔离膜201，且回刻蚀去除位于部分待刻蚀层101表面的隔离膜201，形成覆盖金属层108侧壁表面的隔离层202。
所述隔离层202的材料为氮化硅、氮氧化硅或非晶碳。本实施例中，所述隔离层202的材料为氮化硅，后续的金属辅助化学刻蚀工艺提供的刻蚀液体不会对隔离层202造成刻蚀。
采用同步脉冲干法刻蚀工艺进行所述回刻蚀，其好处在于：采用同步脉冲刻蚀工艺对隔离膜201进行刻蚀时，位于金属层108顶部表面和位于待刻蚀层101表面的隔离膜201被同时刻蚀去除，防止对待刻蚀层101表面造成过刻蚀，从而使得后续在形成刻蚀层后，刻蚀层两侧的基底100表面高度一致。
所述隔离层202的宽度尺寸决定了后续形成的刻蚀层的宽度尺寸。由于沉积的隔离膜201的厚度尺寸可以做的很小，因此相应回刻蚀隔离膜201形成的隔离层202的宽度尺寸也可以做的很小，所述隔离层202的宽度尺寸不受光刻工艺极限的影响，因此后续形成的刻蚀层的宽度尺寸很小，从而满足器件小型化微型化的发展趋势。
本实施例中，所述隔离层202的节距(pitch)小于40纳米。
参考图12，在所述隔离层202之间的待刻蚀层101表面形成催化剂层203，所述催化剂层203覆盖隔离层202侧壁表面。
所述催化剂层203在后续的金属辅助化学刻蚀工艺中起到催化作用，从而使得位于催化剂层203下方的待刻蚀层101被刻蚀去除。
所述催化剂层203的材料为铁、金、银、铂或钯。本实施例中，所述催化剂层203的材料为金，采用旋转涂覆工艺形成所述催化剂层203。在其他实施例中，也可以材料物理溅射工艺形成所述催化剂层。
本实施例中，所述催化剂层203顶部与金属层108顶部齐平。在其他实施例中，催化剂层顶部还可以低于金属层108顶部。
在一个具体实施例中，形成所述催化剂层203的工艺步骤包括：采用旋转涂覆工艺，在所述隔离层202之间的待刻蚀层101表面形成催化剂膜，所述催化剂膜还覆盖于隔离层202顶部以及金属层108顶部，且所述催化剂膜顶部高于金属层108顶部；回刻蚀所述催化剂膜，刻蚀去除位于金属层108顶部表面以及隔离层202顶部表面的催化剂膜，在隔离层202之间的待刻蚀层101表面形成催化剂层203，且所述催化剂层203覆盖隔离层202侧壁表面。
参考图13，采用金属辅助化学刻蚀工艺对所述待刻蚀层101(参考图12)进行刻蚀，刻蚀去除被所述金属层108(参考图12)覆盖的待刻蚀层101的同时，还刻蚀去除被所述催化剂层203(参考图12)覆盖的待刻蚀层101，保留被所述隔离层202覆盖的待刻蚀层101，在所述基底100表面形成若干分立的刻蚀层204。
有关金属辅助化学刻蚀工艺的描述可参考前一实施例，在此不再赘述。
在金属辅助化学刻蚀工艺中，所述金属层108起到催化作用的同时，所述催化剂层203也起到催化作用，从而使得金属层108下方的待刻蚀层101被刻蚀去除，且催化剂层203下方的待刻蚀层101也被刻蚀去除，仅保留位于隔离层202下方的待刻蚀层101。位于隔离层202下方的待刻蚀层101即为刻蚀层204。
因此本实施例中，所述刻蚀层204的宽度尺寸与隔离层202的宽度尺寸一致，使得刻蚀层204的宽度尺寸可以做的很小，而不受光刻工艺极限的限制。
并且，本实施例还具有前一实施例具有的优点，形成的刻蚀层204的侧壁表面垂直于基底100表面，且刻蚀层204侧壁线边缘粗糙度小。
参考图14，去除所述隔离层202(参考图13)。
本实施例中，所述隔离层202的材料为氮化硅，采用湿法刻蚀工艺刻蚀去除所述隔离层202，湿法刻蚀工艺提供的刻蚀液体为磷酸溶液，其中，磷酸的质量百分比为60％至85％，溶液温度为120摄氏度至200摄氏度。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底、位于基底表面的待刻蚀层、以及位于待刻蚀层表面的金属膜；
在所述金属膜表面形成金属有机材料膜；
图形化所述金属有机材料膜，在所述金属膜表面形成若干分立的金属有机材料层，所述金属有机材料层侧壁表面具有第一线边缘粗糙度；
对所述金属有机材料层侧壁进行氢还原处理，氢还原处理后的金属有机材料层侧壁表面具有第二线边缘粗糙度，且第二线边缘粗糙度小于第一线边缘粗糙度；
以所述氢还原处理后的金属有机材料层为掩膜刻蚀所述金属膜，在所述待刻蚀层表面形成若干分立的金属层；
采用金属辅助化学刻蚀工艺对所述待刻蚀层进行刻蚀，刻蚀去除被所述金属层覆盖的待刻蚀层，保留未被所述金属层覆盖的待刻蚀层，在所述基底表面形成若干分立的刻蚀层。
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，所述金属材料为铁、金、银或铂。
3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述待刻蚀层的材料为硅。
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，所述金属辅助化学刻蚀工艺采用的刻蚀液体为氢氟酸溶液和双氧水溶液的混合溶液。
5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金属有机材料层的材料为环烷酸锆、环烷酸钨、环烷酸镍或环烷酸钛。
6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氢还原处理的工艺参数为：H2流量为10sccm至500sccm，腔室压强为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。
7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述金属有机材料膜的工艺步骤包括：在所述金属有机材料膜表面形成硬掩膜层；在所述硬掩膜层表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层，在所述金属有机材料膜表面形成图形化的硬掩膜层；以所述图形化的硬掩膜层为掩膜，图形化所述金属有机材料膜。
8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。
9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述硬掩膜层的刻蚀气体包括O2、N2和CHF3。
10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述金属有机材料膜的工艺参数为：BCl3流量为20sccm至500sccm，CH4流量为0sccm至200sccm，CH2F2流量为0sccm至100sccm，CF4流量为0sccm至200sccm，腔室压强为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。
11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用中性离子束刻蚀工艺刻蚀所述金属膜，其中，中性离子束刻蚀工艺提供的气体为O2和C2H5OH。
12.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述金属层之后、对所述待刻蚀层进行刻蚀之前，还包括步骤：
在所述金属层之间的部分待刻蚀层表面形成隔离层，所述隔离层覆盖金属层侧壁表面；
在所述隔离层之间的待刻蚀层表面形成催化剂层，所述催化剂层覆盖隔离层侧壁表面。
13.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在刻蚀去除被所述金属层覆盖的待刻蚀层的同时，还刻蚀去除被所述催化剂层覆盖的待刻蚀层，保留被所述隔离层覆盖的待刻蚀层，在所述基底表面形成若干分立的刻蚀层。
14.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述催化剂层的材料为铁、金、银或铂。
15.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用旋转涂覆工艺形成所述催化剂层。
16.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述隔离层的材料为非晶碳、氮化硅或氮氧化硅。
17.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述隔离层的工艺步骤包括：在所述金属层顶部表面和侧壁表面、待刻蚀层表面形成隔离膜；采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述隔离膜，回刻蚀去除位于金属顶部表面的隔离膜，且回刻蚀去除位于部分待刻蚀层表面的隔离膜，形成覆盖金属层侧壁表面的隔离层。
18.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述隔离层的节距小于40纳米。
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