[发明专利]一种孔形成方法

说明书

本发明提供一种孔形成方法，包括：提供衬底和设置在所述衬底上的待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成第一刻蚀材料层；刻蚀所述第一刻蚀材料层以形成第一掩膜层；在所述第一掩膜层的间隙内形成辅助掩膜层；以及以所述第一掩膜层以及所述辅助掩膜层为掩膜对所述待刻蚀层进行刻蚀来形成孔。通过采用辅助掩膜层，能够降低每一个步骤对设备和工艺的要求，有利于控制每一步骤中获得的结构的形貌，最终形成的孔具有良好的形貌特征，能避免参考例那样底部尺寸与顶部尺寸有较大差异的情况，而且能改善各个孔的孔径圆度不一致的情况。

技术领域

本发明涉及半导体制造过程中的孔形成方法，尤其涉及三维存储器中硬掩膜上的深孔形成方法。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维存储器结构应运而生，通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在三维存储器的制造过程中，有时需要密集地形成小尺寸的沟道孔。在利用传统的光刻工艺来一次性形成这些沟道孔时，需要通过光刻来形成小关键尺寸(CD：CriticalDimension)的光阻，这对光刻技术和设备都有极高的要求。而且在利用光阻继续进行刻蚀的情况下，难以控制形貌，最终会导致刻蚀出的孔的底部尺寸远小于顶部尺寸，且难以保证各个孔的孔径圆度。

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种孔形成方法，能容易地刻蚀出密集且小尺寸的孔，并能抑制孔内部的尺寸不均。

解决技术问题所采用的技术手段

本发明的孔形成方法包括：提供衬底和设置在所述衬底上的待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成第一刻蚀材料层；刻蚀所述第一刻蚀材料层以形成第一掩膜层；在所述第一掩膜层的间隙内形成辅助掩膜层；以及以所述第一掩膜层以及所述辅助掩膜层为掩膜对所述待刻蚀层进行刻蚀来形成孔。

在本发明的至少一实施例中，形成所述辅助掩膜层的步骤包括：形成第二刻蚀材料层，以覆盖所述第一掩膜层和所述待刻蚀层；在所述第二刻蚀材料层上方形成第三刻蚀材料层；刻蚀所述第三刻蚀材料层，使得所述第二刻蚀材料层的顶部露出，剩余的所述第三刻蚀材料层作为第三掩膜层；以所述第三掩膜层为掩膜刻蚀所述第二刻蚀材料层，使得所述第一掩膜层露出；以及以所述第一掩膜层和所述第三掩膜层为掩膜进一步刻蚀所述第二刻蚀材料层，使得所述待刻蚀层露出，剩余的所述第二刻蚀材料层作为第二掩膜层，所述第二掩膜层和所述第三掩膜层构成所述辅助掩膜层。

在本发明的至少一实施例中，所述第二刻蚀材料层共形地形成在所述第一掩膜层和所述待刻蚀层上。

在本发明的至少一实施例中，所述第三刻蚀材料层的顶部平坦。

在本发明的至少一实施例中，通过控制覆盖于所述第一掩膜层的侧壁的第二刻蚀材料层的厚度来控制所述孔的尺寸。

在本发明的至少一实施例中，对所述待刻蚀层进行刻蚀后，包括去除剩余的所述第一掩膜层以及所述辅助掩膜层的步骤。

在本发明的至少一实施例中，所述第三刻蚀材料层的材料与所述第一刻蚀材料层相同。

在本发明的至少一实施例中，所述衬底为氧化硅层。

在本发明的至少一实施例中，所述待刻蚀层为无定形碳层。

在本发明的至少一实施例中，所述第二刻蚀材料层的材料相对于所述第一刻蚀材料层具有高刻蚀选择比。

在本发明的至少一实施例中，所述第一刻蚀材料层和所述第三刻蚀材料层包含掺氧氮化硅。