半导体结构的制作方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构的制作方法。


背景技术：

2.光掩膜版是一种由石英材料制成的，可以用在半导体曝光制程上的母版。光掩膜版的制备成本除包括石英等原材料的成本，还包括光掩膜版写入机的使用成本、检测光掩膜版相关数据的软件、服务器成本以及人工开发成本，因而光掩膜版的制备成本高。
3.半导体结构的制作步骤包括许多道工序，不同工序中掩膜层所具有的图案往往不同，因而制备掩膜层所需的光掩膜版也不同；所需光掩膜版的数量越多，半导体结构的制作成本越高。
4.此外，随着半导体制程的微缩，相邻导电结构之间的距离逐渐缩短，这使得相邻位线之间、位线与接触结构之间、相邻接触结构之间都存在寄生电容问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种半导体结构的制作方法，解决半导体结构制作成本高以及相邻位线和接触结构之间寄生电容大的问题。
6.为解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上形成具有第一掩膜图案的第一掩膜层，以所述第一掩膜层为掩膜刻蚀所述基底形成有源区；在所述有源区上形成若干分立的位线；在所述位线侧壁依次堆叠形成第一间隔层和第二间隔层；在相邻所述第二间隔层之间形成牺牲层；在所述牺牲层上形成具有第二掩膜图案的第二掩膜层，且所述第一掩膜图案和所述第二掩膜图案互补；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀所述牺牲层，形成多个接触孔结构；刻蚀所述第一间隔层，以在所述第二间隔层和所述位线之间形成空隙。
7.另外，所述第二间隔层还形成于所述位线顶部；在刻蚀所述第一间隔层之前，还包括：刻蚀去除位于高于所述位线顶部的所述第二间隔层，以暴露出所述第一间隔层。
8.另外，还包括：在所述位线侧壁和所述第一间隔层之间形成第三间隔层，且所述第三间隔层的材料与所述第一间隔层的材料不同，所述第一间隔层的材料与所述第二间隔层的材料不同。
9.另外，所述第一间隔层和所述第三间隔层还形成于所述位线顶部；在形成所述牺牲层之前，还包括：去除位于所述位线顶部的第二间隔层，以暴露出所述第一间隔层。
10.另外，所述第一间隔层和所述第三间隔层还形成于所述位线顶部；在形成所述牺牲层之后，还包括：去除位于所述位线顶部的第二间隔层，以露出所述第一间隔层。
11.另外，还包括：形成盖层，且所述盖层封住所述空隙。
12.另外，形成所述盖层的工艺步骤包括：形成覆盖所述位线顶部以及所述第二隔离层顶部的所述盖层，且所述盖层还位于所述接触孔结构底部；在向所述接触孔结构中填充导电材料之前，去除位于所述接触孔结构底部的所述盖层。
13.另外，形成所述盖层之前，还包括：向所述接触孔结构中填充导电材料形成接触结构，且所述接触结构位于所述位线和所述第二间隔层的顶部；在去除高于所述第二间隔层顶部的所述接触结构之后，在所述位线顶部以及所述第二间隔层的顶部形成盖层。
14.另外，形成所述第一掩膜图案和所述第二掩膜图案的光掩模版相同。
15.另外，所述第一掩膜图案包括长条状图形，所述第二掩膜图案包括长条状开口。
16.另外，所述长条状图形和所述长条状开口的大小和形状一致，且在所述基底上的投影重叠。
17.另外，利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成所述第一掩膜图案；利用所述第一光掩膜版和所述第二光掩膜版形成所述第二掩膜图案。
18.另外，所述利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成所述第一掩膜图案，包括：在所述基底上形成未图案化的所述第一掩膜层；利用第一光掩膜版在所述第一掩膜层上形成沿第一方向延伸的第一光刻胶线条；利用所述第一光刻胶线条刻蚀所述第一掩膜层形成第一掩膜线条；利用第二光掩膜版在所述第一掩膜线条上形成沿第二方向延伸的第二光刻胶线条；利用所述第二光刻胶线条刻蚀所述第一掩膜线条形成所述长条状图形。
19.另外，所述利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成所述第二掩膜图案，包括：在所述牺牲层上形成未图案化的第二掩膜层；在所述第二掩膜层上形成第三掩膜层；利用第一光掩膜版在所述第三掩膜层上形成沿第一方向延伸的第一光刻胶开口；利用所述第一光刻胶开口刻蚀所述第三掩膜层形成第一掩膜开口；利用第二光掩膜版在所述第一掩膜开口上形成沿第二方向延伸的第二光刻胶开口；利用所述第二光刻胶开口和所述第一掩膜开口刻蚀所述第二掩膜层形成所述长条状开口。
20.另外，形成所述第一光刻胶线条和所述第一光刻胶开口的光刻胶性质不同；形成所述第二光刻胶线条和所述第二光刻胶开口的光刻胶性质不同。
21.另外，在所述长条状图形侧壁形成修复层。
22.另外，所述第二掩膜图案在所述基底上的投影完全覆盖所述第一掩膜图案在所述基底上的投影。
23.另外，所述第二掩膜图案的延伸方向与第一掩膜图案的延伸方向的夹角小于30度。
24.另外，形成所述第一掩膜图案和所述第二掩膜图案的方法包括：双重图案自对准工艺和反向双重图案自对准工艺中的一种或其组合。
25.与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：
26.一方面，在以具有第一掩膜图案的第一掩膜层为掩膜刻蚀基底形成有源区的工序，和以具有第二掩膜图案的第二掩膜层为掩膜刻蚀牺牲层形成接触结构的工序中，由于第一掩膜图案和第二掩膜图案互补，因而可利用相同的光掩膜版制备第一掩膜层和第二掩膜层，也就是说，形成有源区和接触结构所采用的光掩膜版相同，因而可通过减少所制备的光掩膜版的数量，降低半导体结构的制作成本。另一方面，在以第二掩膜层刻蚀牺牲层以形成接触孔结构的工艺步骤中，还刻蚀了第一间隔层，使得第二间隔层和位线之间形成空隙，后续在接触孔结构中形成接触结构时，该空隙提高了位线和接触结构间的隔离效果，降低了位线和接触结构之间的寄生电容，从而有利于提高半导体结构的电学性能。
27.另外，由于第一掩膜图案中的长条状图形和第二掩膜图案中的长条状开口在基底
上的投影重合，则以第一掩膜层为掩膜刻蚀基底形成的有源区与以第二掩膜层为掩膜刻蚀牺牲层形成的接触结构在基底上的投影是重叠的，有利于有源区与接触结构的对准。
28.另外，在位线侧壁和第一间隔层之间形成第三间隔层，且第三间隔层的材料与第一间隔层的材料不同，第一间隔层的材料与第二间隔层的材料不同。当以第二掩膜层为掩膜刻蚀牺牲层的过程中，第二掩膜层的长条状开口不仅会露出位于第二掩膜层下的牺牲层，还会露出第一间隔层、第二间隔层以及第三间隔层，由于第一间隔层的材料与第二间隔层的材料和第三间隔层的材料都不同，则可以选择性刻蚀长条状开口露出的牺牲层和第一间隔层，即一个长条状开口对应可形成同一位线两侧的两个接触孔结构和两个空隙。
附图说明
29.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
30.图1为本发明实施例中第一掩膜层的俯视结构示意图；
31.图2为本发明实施例中第一掩膜层的剖面结构示意图；
32.图3为本发明实施例中第一掩膜图案的俯视结构示意图；
33.图4-图11为本发明实施例中利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第一掩膜图案各步骤对应的俯视结构示意图；
34.图12为本发明实施例中刻蚀基底形成有源区的剖面结构示意图；
35.图13为本发明实施例中有源区上形成有位线和牺牲层的俯视结构示意图；
36.图14为有源区上形成有位线的局部剖面结构示意图；
37.图15为图13在本发明实施例中沿cc1方向的局部剖面结构示意图；
38.图16为图13在本发明又一实施例中沿cc1方向的局部剖面结构示意图；
39.图17为本发明实施例中牺牲层上具有第二掩膜层的俯视结构示意图；
40.图18为图17在本发明实施例中沿dd1方向上的局部剖面结构示意图；
41.图19为图17在本发明又一实施例中沿dd1方向上的局部剖面结构示意图；
42.图20-图26为本发明实施例中利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第二掩膜图案各步骤对应的俯视结构示意图；
43.图27为本发明实施例中形成接触孔结构和空隙的剖面结构示意图；
44.图28为在本发明又一实施例中形成接触孔结构和空隙的剖面结构示意图；
45.图29为本发明实施例中在空隙上形成有盖层的剖面结构示意图；
46.图30为图29基础上形成接触结构的剖面结构示意图；
47.图31为本发明又一实施例中在空隙上形成有盖层的剖面结构示意图。
具体实施方式
48.由背景技术可知，现有技术中半导体结构的制作成本高，且相邻位线和接触结构之间寄生电容大。
49.具体而言，制作半导体结构的过程中，形成有源区所需的第一掩膜层与形成接触结构所需的第二掩膜层不同，且第一掩膜层所具有的第一掩膜图案与第二掩膜层所具有的第二掩膜图案之间没有关联，因而制备第一掩膜层和第二掩膜层所需要的光掩膜版不同。
由于光掩膜版的制备成本高，因而依赖光掩膜版制备的半导体结构的制备成本也高。此外，由于位线间隔层的介电常数较大，因而后续形成的接触结构与位线间的寄生电容大。
50.为解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体结构的制作方法，以具有第一掩膜图案的第一掩膜层为掩膜刻蚀基底形成有源区，以具有第二掩膜图案的第二掩膜层和位线的盖层为掩膜刻蚀牺牲层形成接触结构。其中第一掩膜图案和第二掩膜图案互补，可利用相同的光掩膜版制备第一掩膜层和第二掩膜层，因而可通过减少所制备的光掩膜版的数量，降低半导体结构的制作成本。此外，以第二掩膜层刻蚀牺牲层以形成接触孔结构的工艺步骤中，还刻蚀了第一间隔层，使得第二间隔层和位线之间形成空隙，通过形成的空隙降低后续形成的接触结构和位线间的介电常数，从而降低接触结构与位线之间的寄生电容，提高半导体结构的电学性能。
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
52.以下将结合附图对本实施例提供的半导体结构的制造方法进行详细说明。
53.参考图1至图3，图1为第一掩膜层的俯视结构示意图，图2为图1中沿aa1方向的剖面结构示意图，图3为第一掩膜图案的俯视结构示意图。提供基底100，在基底100上形成具有第一掩模图案111的第一掩膜层101。
54.本实施例中，基底100为硅衬底。在其他实施例中，基底也可以为锗衬底、锗化硅衬底、碳化硅衬底或者绝缘体上的硅衬底等半导体衬底。
55.第一掩膜图案111用于定义后续形成的有源区的图形和位置。具体地，本实施例中，第一掩膜图案111包括长条状图形，第一掩膜层101具有多个长条状图形，且多个长条状图形呈阵列排布。在后续形成有源区的工艺步骤中，该长条状图形正下方的基底100未被刻蚀，而相邻长条状图形之间的区域正下方的基底100被刻蚀，从而形成多个有源区。
56.本实施例中，第一掩膜层101为单层结构，且第一掩膜层101的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮化钛等硬掩膜材料。在其他实施例中，第一掩膜层也可以为叠层结构。
57.本实施例中利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第一掩膜图案。以下将结合附图对形成第一掩膜图案的步骤进行详细说明。
58.图4-图11为本实施例中利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第一掩膜图案各步骤对应的结构示意图。
59.参考图4，在基底100上形成未图案化的第一掩膜层101。
60.具体地，第一掩膜层101位于基底100上，用于为后续形成图形化的第一掩膜层提供工艺基础。本实施例中，第一掩膜层101为单层结构。
61.为了提高图形传递的准确性，本实施例中，还可以在未图案化的第一掩膜层101上形成第四掩膜层102，且第四掩膜层102的材料与第一掩膜层101的材料不同。
62.后续图形传递过程中，后续形成的第一光刻胶线条与第四掩膜层102之间具有高刻蚀选择性，第四掩膜层102与第一掩膜层101之间具有高刻蚀选择性，且第一掩膜层101与为基底100之间具有高刻蚀选择性，从而提高后续形成的第一光刻胶线条中的图形传递至基底100内形成的有源区的图形精度。
63.参考图5和图6，图5为第一光掩膜版的俯视结构示意图，图6为具有第一光刻胶线条的第四掩膜层的俯视结构示意图，提供第一光掩膜版2；利用第一光掩膜版2在第一掩膜层101上形成沿第一方向延伸的第一光刻胶线条103。
64.第一光掩膜版2具有第一遮光区21以及第一透光区22。第一遮光区21以及第一透光区22的位置与第一光刻胶线条103的光刻胶性质有关。具体地，第一光刻胶线条103为正性光刻胶，则第一遮光区21的位置与第一光刻胶线条103的位置对应，第一透光区22用于定义相邻第一光刻胶线条的位置；在其他实施例中，第一光刻胶线条为负性光刻胶，则第一透光区的位置与第一光刻胶线条的位置对应，第一透光区用于定义相邻第一光刻胶线条的位置。
65.本实施例中，以第一光刻胶线条103为正性光刻胶为例，形成第一光刻胶线条103的工艺步骤包括：在第一掩膜层101上形成光刻胶膜；利用第一光掩膜版2对光刻胶膜进行曝光处理，光刻胶膜具有曝光区以及非曝光区，曝光区与第一透光区22正对，非曝光区域与第一遮光区21正对，曝光处理过程中，曝光区的光刻胶膜的材料性质发生变化；在曝光处理之后，进行显影处理，去除曝光区的光刻胶膜，形成第一光刻胶线条103。
66.可以理解的是，在其他实施例中，第一光刻胶线条也可以为负性光刻胶。
67.参考图7和图8，图7为图6中沿bb1方向的剖面结构示意图，图8为具有第一掩膜线条的基底的剖面结构示意图，利用第一光刻胶线条103刻蚀第一掩膜层101形成第一掩膜线条121。
68.本实施例中，由于在第一光刻胶线条103与第一掩膜层101之间还形成有第四掩膜层102，因此，先采用第一光刻胶线条103刻蚀第四掩膜层102，将第一光刻胶线条103中的图形传递至第四掩膜层102，然后采用第四掩膜层102刻蚀第一掩膜层101，形成第一掩膜线条121。
69.由于第一光刻胶线条103与第四掩膜层102之间、第四掩膜层102与第一掩膜层101之间均具有高的刻蚀选择性，因此形成的第一掩膜线条121的图形精度高，从而有利于提高第一掩膜线条121与第一光刻胶线条103的图形一致性。
70.本实施例中，刻蚀第四掩膜层102和第一掩膜层101均可采用干法刻蚀，以形成第一掩膜线条121。
71.参考图9和图10，图9为第二光掩膜版的俯视结构示意图，图10为具有第二光刻胶线条的第一掩膜线条的俯视结构示意图，提供第二光掩膜版3；利用第二光掩膜版3在第一掩膜线条121上形成沿第二方向延伸的第二光刻胶线条104。
72.第二光掩膜版3具有第二遮光区31以及第二透光区32。第二遮光区31以及第二透光区32的位置与第二光刻胶线条104的光刻胶性质有关。具体地，第二光刻胶线条104为正性光刻胶，则第二遮光区31的位置与第二光刻胶线条104的位置对应，第二透光区32用于定义相邻第二光刻胶线条104的位置；在其他实施例中，第二光刻胶线条为负性光刻胶，则第二透光区的位置与第二光刻胶线条的位置对应，第二遮光区用于定义相邻第二光刻胶线条的位置。
73.本实施例中，以第二光刻胶线条104为正性光刻胶为例，形成第二光刻胶线条104的工艺步骤包括：在第一掩膜线条121上和相邻第一掩膜线条121的间隔中形成光刻胶膜；利用第二光掩膜版3对光刻胶膜进行曝光处理，光刻胶膜具有曝光区以及非曝光区，曝光区
与第二透光区32正对，非曝光区域与第二遮光区31正对，曝光处理过程中，曝光区的光刻胶膜的材料性质发生变化；在曝光处理之后，进行显影处理，去除曝光区的光刻胶膜，形成第二光刻胶线条104。
74.可以理解的是，在其他实施例中，第二光刻胶线条也可以为负性光刻胶。
75.结合参考图10和图3，利用第二光刻胶线条104刻蚀第一掩膜线条121形成长条状图形。
76.本实施例中，形成长条状图形的工艺步骤包括：利用第二光刻胶线条104刻蚀相邻第二光刻胶线条104间隔中的第四掩膜层102(参考图8)；然后以剩余的第四掩膜层102为掩膜刻蚀第一掩膜层101(参考图8)；去除第二光刻胶线条104和剩余的第四掩膜层102，形成长条状图形。
77.参考图11，图11为长条状图形的侧壁具有修复层的剖面结构示意图，在长条状图形侧壁形成修复层105。
78.本实施例中，形成修复层105的工艺步骤包括：在长条状图形的顶部和间隔中形成初始修复层，且初始修复层填充满长条状图形的间隔；去除部分初始修复层，保留长条状图形侧壁和顶部的初始修复层，以形成修复层105，使得后续以具有第一掩膜图案111(参考图2)的第一掩膜层101(参考图2)为掩膜刻蚀基底100形成有源区时，有源区的边缘较圆润。在其他实施例中，可以只保留长条状图形侧壁的初始修复层，以形成修复层。
79.本实施例中，修复层105与基底100之间具有高的刻蚀选择性，使得具有修复层105的第一掩膜图案111能准确地传递到基底100上，修复层105的材料包括氧化硅，且修复层105的厚度为0.1nm～5nm。参考图11和图12，以具有第一掩膜图案111(参考图2)的第一掩膜层101(参考图2)为掩膜刻蚀基底100形成有源区106。
80.本实施例中，在形成有源区106的步骤中，由于相邻的长条状图形是错开分布的，则相邻的长条状图形之间的间距不相等。当相邻的长条状图形之间的间隔较小时，图形分布密集，该区域被刻蚀的开口宽度较小；当相邻的长条状图形之间的间隔较大时，图形分布稀松，该区域被刻蚀的开口宽度较大，随着刻蚀深度的增加，刻蚀的开口宽度较小的区域的有效反应成分的更新速率下降，导致刻蚀速率也下降。
81.具体地，当刻蚀生成的挥发成分从深槽中被排出，并使充足的有效反应成分进入深槽以补充消耗掉的部分时，刻蚀顺利进行。但随着刻蚀深度的增加，当刻蚀的开口的宽度较小时，挥发成分排出速度变慢，有效反应成分更新速率变慢，因而刻蚀速率下降，则在相同的刻蚀时间内，图形分布密集的区域被刻蚀的深度比图形分布稀松的区域被刻蚀的深度小。
82.本实施例中，刻蚀基底100采用干法刻蚀，且刻蚀基底100结束后，去除第一掩膜层101(参考图2)，则形成有源区106。
83.参考图13至图16，图13为有源区上形成有位线和牺牲层的俯视结构示意图，图14为有源区上形成有位线的局部剖面结构示意图，图15为图13在本实施例中沿cc1方向的局部剖面结构示意图，图16为图13在其他实施例中沿cc1方向的局部剖面结构示意图。
84.本实施例中，在有源区106上形成若干分立的位线107，在位线107侧壁依次堆叠形成第一间隔层117和第二间隔层127。在形成位线107之前，有源区106中还形成隔离结构118和字线128。
85.本实施例中，参考图14，在形成牺牲层之前，第二间隔层127还形成于位线107顶部，后续刻蚀第一间隔层117之前，先刻蚀去除位于高于位线107顶部的第二间隔层127，以暴露出第一间隔层117。
86.此外，在位线107侧壁和第一间隔层117之间还形成第三间隔层137，且第三间隔层137的材料与第一间隔层117的材料不同，第一间隔层117的材料与第二间隔层127的材料不同。位线结构147包括位线107、第一间隔层117、第二间隔层127以及第三间隔层137。
87.其中，第一间隔层117的材料包括氧化硅，第二间隔层127的材料包括氮化硅，第三间隔层137的材料包括氮化硅。
88.关于第一间隔层117的去除时间，可存在多种选择。具体如下：
89.本实施例中，参考图15，第一间隔层117和第三间隔层137还形成于位线107顶部，在形成牺牲层108之后，去除位于位线107顶部的第二间隔层127和牺牲层108，以暴露出第一间隔层117。
90.具体地，在形成牺牲层108之后，以第二掩膜层为掩膜刻蚀牺牲层108的过程中，当刻蚀牺牲层108至露出第二间隔层127时，改变刻蚀气体或刻蚀液体，刻蚀位于位线107顶部的第二间隔层127，以暴露出被第二间隔层127遮盖的第一间隔层117；在暴露出第一间隔层117之后，又一次更换刻蚀气体或刻蚀液体，一次性刻蚀剩余的牺牲层108和第一间隔层117，以形成接触孔结构和空隙。
91.此外，第二间隔层127还位于有源区106的表面，在去除牺牲层108和第一间隔层117之后，还需要再一次更换刻蚀气体或刻蚀液体，去除位于有源区106表面的第二间隔层127，使得后续形成的接触结构能够和有源区106直接接触。
92.本实施例中，形成牺牲层108的材料包括二氧化硅，且牺牲层108还位于位线107的上方。在其他实施例中，牺牲层的顶部也可以与位线的顶部齐平。
93.在其他实施例中，参考图16，第一间隔层217和第三间隔层237还形成于位线207顶部，且在形成牺牲层208之前，去除位于位线207顶部的第二间隔层227，以暴露出第一间隔层217，牺牲层208的材料与第一间隔层217的材料相同。因而后续利用第二掩膜层109中的长条状开口对其正下方结构进行刻蚀的过程中，由于牺牲层208的材料与第一间隔层217的材料相同，而第一间隔层的材料与第二间隔层的材料和第三间隔层的材料都不同，因而刻蚀液可以一次性将长条状开口正下方对应的牺牲层208和第一间隔层217刻蚀掉，保留第二间隔层227和第三间隔层237，以形成接触孔结构和空隙，实现一个长条状开口对应可形成同一位线207两侧的两个接触孔结构和两个空隙。
94.此外，第二间隔层227还位于有源区206的表面，在形成牺牲层208之前，还去除了位于有源区206表面的第二间隔层227，使得后续形成的接触结构能够和有源区206直接接触。
95.参考图17至图19，图17为牺牲层上具有第二掩膜层的俯视结构示意图，图18为图17在本实施例中沿dd1方向上的局部剖面结构示意图，图19为图17在其他实施例中沿dd1方向上的局部剖面结构示意图。
96.本实施例中，在牺牲层108上形成具有第二掩膜图案119的第二掩膜层109，且所述第一掩膜图案111(参考图3)和所述第二掩膜图案119互补。
97.具体地，所述第一掩膜图案111和所述第二掩膜图案119具有大致相同的大小和形
状，但是掩膜图案的性质相反，例如，第一掩膜图案111为刻蚀第一掩膜层101后保留的掩膜，第二掩膜图案119为刻蚀第二掩膜层109形成的开口。
98.第二掩膜图案119用于定义后续形成的接触孔结构的图形和位置。具体地，本实施例中，第二掩膜图案119包括长条状开口，且多个长条状开口呈阵列排布。在后续形成接触孔结构的工艺步骤中，该长条状开口正下方的牺牲层108被刻蚀，而相邻长条状开口之间的区域正下方的牺牲层108不会被刻蚀，从而形成多个与有源区相对应的接触孔结构。此外，后续形成接触孔结构的工艺步骤中，还刻蚀了第一间隔层117，使得第二间隔层127和位线107之间形成空隙。
99.长条状图形(参考图3)和长条状开口的大小和形状一致，且长条状图形和长条状开口在基底100(参考图1)上的投影重合。本实施例中，长条状图形和长条状开口在基底100(参考图1)上的投影为正投影。
100.本实施例中还利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第二掩膜图案。以下将结合附图对形成第二掩膜图案的步骤进行详细说明。
101.图20-图26为本实施例中利用第一光掩膜版和第二光掩膜版形成第二掩膜图案各步骤对应的结构示意图。
102.参考图20，在牺牲层108上形成未图案化的第二掩膜层109。
103.具体地，第二掩膜层109位于牺牲层108上，用于为后续形成图形化的第二掩膜层提供工艺基础。此外，第二掩膜层109的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮化钛等硬掩膜材料。
104.为形成具有第二掩膜图案119的第二掩膜层109，本实施例中，在第二掩膜层109上还形成第三掩膜层118，且第三掩膜层118的材料与第二掩膜层109的材料不同。
105.参考图21及图22，图21为具有第一光刻胶开口的第四掩膜层的俯视结构示意图，图22为图21中沿ff1方向的剖面结构示意图，提供第一光掩膜版2(参考图5)，利用第一光掩膜版2在第三掩膜层118上形成沿第一方向延伸的第一光刻胶开口129。
106.第一光掩膜版2包括第一遮光区21和第一透光区22。本实施例中，形成第一光刻胶线条103(参考图6)和第一光刻胶开口129的光刻胶性质不同，如此，第一光刻胶开口129与第一光刻胶线条103在平行于基底表面的位置相同。
107.具体地，第一光刻胶开口129位于光刻胶139中。本实施例中，前述第一光刻胶线条为正性光刻胶，相应的，形成第一光刻胶开口129的光刻胶139为负性光刻胶。
108.形成第一光刻胶开口129的步骤包括：形成覆盖的光刻胶139，光刻胶139具有曝光区以及非曝光区；利用第一光掩膜版2对光刻胶139进行曝光处理，第一透光区22与曝光区对应，第一遮光区21与非曝光区对应，曝光处理过程中，曝光区的光刻胶139的材料性质发生变化；曝光处理之后进行显影处理，去除非曝光区的光刻胶139，即去除与第一遮光区21对应的光刻胶139，形成第一光刻胶开口129。
109.需要说明的是，在其他实施例中，形成第一光刻胶线条的光刻胶可以为负性光刻胶，形成第一光刻胶开口的光刻胶相应为正性光刻胶。
110.参考23和图24，图23为被刻蚀后的第三掩膜层的俯视结构示意图，图24为图23沿ee1方向的剖面结构示意图，利用第一光刻胶开口129刻蚀第三掩膜层118形成第一掩膜开口149。
111.本实施例中，形成第一掩膜开口149的工艺步骤包括：以形成第一光刻胶开口129的光刻胶139为掩膜刻蚀第三掩膜层118，使得第三掩膜层118中具有第一掩膜开口149。
112.本实施例中，第一掩膜开口149和前述第一光刻胶线条103(参考图6)均与第一遮光区21正对，因而第一掩膜开口149与第一光刻胶线条103的大小，形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合。本实施例中，第一掩膜开口149与第一光刻胶线条103在基底100(参考图1)上的投影为正投影。
113.参考图25至图26，图25为具有第二光刻胶开口的第一掩膜开口的俯视结构示意图，图26为图25沿gg1方向的剖面结构示意图，提供第二光掩膜版3，利用第二光掩膜版3在第一掩膜开口149上形成沿第二方向延伸的第二光刻胶开口159。
114.第二光掩膜版3包括第二遮光区31和第二透光区32。
115.本实施例中，形成第二光刻胶线条104(参考图10)和第二光刻胶开口159的光刻胶性质也不同。具体地，本实施例中，形成第二光刻胶线条104的光刻胶为正性光刻胶，形成第二光刻胶开口159的光刻胶为负性光刻胶。
116.形成第二光刻胶开口的工艺步骤包括：形成覆盖的光刻胶139，光刻胶139具有曝光区以及非曝光区；利用第二光掩膜版3对光刻胶139进行曝光处理，第二透光区32与曝光区对应，第二遮光区31与非曝光区对应，曝光处理过程中，曝光区的光刻胶139的材料性质发生变化；曝光处理之后进行显影处理，去除非曝光区的光刻胶139，即去除与第二遮光区31对应的光刻胶139，形成第二光刻胶开口159。
117.需要说明的是，在其他实施例中，形成第二光刻胶线条的光刻胶可以为负性光刻胶，形成第二光刻胶开口的光刻胶相应为正性光刻胶。
118.本实施例中，曝光区的光刻胶139还位于第一掩膜开口149的部分区域，使得后续以第二光刻胶开口159和第一掩膜开口149为掩膜刻蚀第二掩膜层109时，能形成如图17所示的一段一段的长条状开口。
119.本实施例中，第二光刻胶开口159和前述第二光刻胶线条104(参考图10)均与第二遮光区31正对，因而第二光刻胶开口159与第二光刻胶线条104的大小，形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合。本实施例中，第二光刻胶开口159与第二光刻胶线条104在基底100(参考图1)上的投影为正投影。
120.参考图18和图26，利用第二光刻胶开口159和第一掩膜开口149刻蚀第二掩膜层109形成长条状开口。
121.具体地，以第二光刻胶开口159和第一掩膜开口149的组合图案为掩膜刻蚀第二掩膜层109时，第二光刻胶开口159和第一掩膜开口149相重叠处的开口露出其正下方的第二掩膜层109，并将该处的第二掩膜层109刻蚀掉，形成如图17所示的长条状开口。
122.本实施例中，由于第一掩膜开口149与第一光刻胶线条103的大小、形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合，且第二光刻胶开口159与第二光刻胶线条104的大小、形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合，因而后续形成的长条状图形和长条状开口的大小、形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合。
123.本实施例中，长条状图形的侧壁具有修复层105(参考图11)，则以具有修复层105(参考图11)的第一掩膜层101(参考图2)为掩膜刻蚀基底100(参考图1)形成有源区106(参考图13)时，有源区106(参考图13)图案的尺寸比与长条状开口的尺寸大，但有源区106(参
考图13)在基底100(参考图1)上的投影完全覆盖长条状开口在基底100(参考图1)上的投影，便于后续形成的接触孔结构与有源区106(参考图13)的对准。
124.参考图27，图27为本实施例中形成接触孔结构和空隙的剖面结构示意图，以第二掩膜层109为掩膜刻蚀牺牲层108，形成多个接触孔结构40；刻蚀第一间隔层117，以在第二间隔层127和位线107之间形成空隙157。
125.本实施例中，在形成牺牲层108之后，在以第二掩膜层109为掩膜刻蚀牺牲层108的过程中，将第二掩膜版109的长条状开口正下方对应的第二间隔层127去除，未被去除的牺牲层108和有源区106之间还存在第二间隔层127。
126.在其他实施例中，参考图28，图28为其他实施例中形成接触孔结构和空隙的剖面结构示意图，在以第二掩膜层209为掩膜刻蚀牺牲层208之前，位于有源区206表面的第二间隔层227已被去除，则后续未被去除的牺牲层208与有源区206直接接触。
127.本实施例中，位线107的侧壁还形成第三间隔层137，空隙157位于第二间隔层127和第三间隔层137之间。后续在接触孔结构40中形成接触结构后，空隙157能提高接触结构和位线107之间的隔离效果，由于空隙157的介电常数小，能降低接触结构和位线间的介电常数，从而降低接触结构与位线之间的寄生电容，提高半导体结构的电学性能。
128.本实施例中，刻蚀牺牲层108和第一间隔层117均采用干法刻蚀，且将位于长条状开口正下方的牺牲层108和第一间隔层117全部刻蚀掉，以形成接触孔结构40和空隙157。
129.参考图29至图31，图29为一个例子中在空隙上形成有盖层的剖面结构示意图，图30为在图29基础上形成接触结构的剖面结构示意图，图31为又一个例子中在空隙上形成有盖层的剖面结构示意图。
130.本实施例中，参考图29，形成盖层167，且盖层167封住空隙157。
131.具体地，形成盖层167的工艺步骤包括：形成覆盖位线107顶部以及第二隔离层127顶部的盖层167，且盖层167还位于接触孔结构40底部；在向所述接触孔结构40中填充导电材料之前，去除位于接触孔结构40底部的盖层167。
132.进一步地，参考图30，去除位于接触孔结构40底部的盖层167之后，在接触孔结构40中填充初始第一导电层，初始第一导电层填充满接触孔结构40，且初始第一导电层顶部与牺牲层108顶部齐平；机械研磨牺牲层108和初始第一导电层，使得牺牲层108和初始第一导电层的顶部与盖层顶部167齐平；对初始第一导电层进行刻蚀形成第一导电层41；在第一导电层41上依次形成扩散阻挡层42和第二导电层43，以形成接触结构。
133.本实施例中，第一导电层41的材料包括多晶硅，扩散阻挡层42的材料包括氮化钛，第二导电层43的材料包括钨。
134.在其他实施例中，参考图31，形成盖层267之前，还包括：向接触孔结构中填充导电材料形成接触结构，且接触结构位于位线207和第二间隔层227的顶部；在去除高于第二间隔层227顶部的接触结构之后，在位线207顶部以及第二间隔层227的顶部形成盖层。
135.具体地，在形成盖层267之前，先向接触孔结构中填充第一导电层51，且第一导电层51的顶部低于位线207的顶部；在第一导电层51上形成扩散阻挡层52，且扩散阻挡层52还位于第二间隔层227和空隙257的顶部，则扩散阻挡层52封住空隙257；在扩散阻挡层52的表面覆盖一层第二导电层53，且第二导电层53顶部与牺牲层208顶部齐平；机械研磨牺牲层208、第二导电层53和扩散阻挡层52，使得牺牲层208、第二导电层53和扩散阻挡层52的顶部
均与第二间隔层227齐平；最后在第二间隔层227、空隙257以及第三间隔层237的顶部形成盖层267。
136.本实施例中，通过第一光掩膜版2和第二光掩膜版3制备具有第一掩膜图案111的第一掩膜层101，利用第一掩膜层101制备半导体结构的有源区106；再次利用第一光掩膜版2和第二光掩膜版3制备具有第二掩膜图案119的第二掩膜层109，利用第二掩膜层109制备半导体结构的接触孔结构40，从而减少了制备半导体结构中有源区106和接触孔结构40所需的光掩膜版的数量，从而降低半导体结构的制作成本。
137.此外，由于第一掩膜图案111和第二掩膜图案119的互补，即后续形成的长条状图形和长条状开口的大小、形状一致，且在基底100(参考图1)上的投影重合，有利于后续形成的有源区106和接触孔结构40的对准，且第二掩膜层109中的一个长条状开口对应可形成同一位线107两侧的两个接触孔结构40。
138.在其他实施例中，第二掩膜图案119的尺寸大于第一掩膜图案111，使得第二掩膜图案119在基底100上的投影完全覆盖第一掩膜图案111在基底100上的投影，增大后续形成的接触孔结构40的开口尺寸，在增加接触结构和有源区106的接触面积同时增加形成接触结构的工艺窗口。具体地，微调光刻工艺或刻蚀工艺条件可以调整第二掩膜图案119的尺寸，使得第二掩膜图案119的尺寸略大于第一掩膜图案111，例如，增大曝光能量，延长刻蚀时间等。
139.在其他实施例中，第二掩膜图案119的延伸方向与第一掩膜图案111的延伸方向的夹角小于30度。通过调整曝光时第一光掩膜版和第二光掩膜版的旋转角度，可以调整形成的第二掩膜图案119的延伸方向与第一掩膜图案111的延伸方向的夹角，使得后续形成的接触孔结构40落在有源区106上的位置能够可调，进一步增加工艺的灵活性。
140.在其他实施例中，第一掩膜图案111和第二掩膜图案109也可以通过双重图案自对准(sadp)工艺和反向双重图案自对准(reverse-sadp)工艺形成。例如，第一掩膜图案111由reverse-sadp工艺形成的第一一掩膜图案和由reverse-sadp工艺形成的第二二掩膜图案交叠刻蚀形成；第二掩膜图案109由sadp工艺形成的第二一膜图案和由sadp工艺形成的第二二掩膜图案交叠刻蚀形成；形成第一一掩膜图案和第二一掩膜图案的光掩模版相同，形成第一二掩膜图案和第二二掩膜图案的光掩模版相同。
141.本实施例中，由于第一间隔层117的材料与第二间隔层127的材料和第三间隔层137的材料都不同，且牺牲层108的材料与第一间隔层117的材料相同，因而可以选择性刻蚀长条状开口正下方的牺牲层108和第一间隔层117，保留第二间隔层127，从而在形成接触孔结构40的同时，形成空隙157，实现一个长条状开口对应可形成同一位线107两侧的两个接触孔结构40和两个空隙157。
142.此外，在接触孔结构40中形成接触结构后，空隙157能提高接触结构和位线107之间的隔离效果，由于空隙157的介电常数小，能降低接触结构和位线间的介电常数，从而降低接触结构与位线之间的寄生电容，提高半导体结构的电学性能。
143.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。