接觸孔的兩次圖形曝光方法

2023-06-10 06:52:41

專利名稱：接觸孔的兩次圖形曝光方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路製造領域中的光刻技術，特別是涉及一種 接觸孔的兩次圖形曝光方法。
背景技術：
隨著晶片尺寸的縮小，晶片的線寬也越來越細。傳統的光學投影光刻
系統一般是193nm的，現有的單次光刻成像技術已經不能滿足半導體技術 發展的需求。
為了解決上述問題，兩次圖形曝光技術已經被提出。如圖1所示，現 有的兩次圖形曝光技術包括以下步驟第一步，在形成刻蝕阻擋層之後， 在矽襯底上塗覆光刻膠並光刻；第二步，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，刻 蝕掉非光刻膠保護區域的待刻蝕襯底；第三步，剝離剩餘的光刻膠和刻蝕 阻擋層；第四步，填充光刻膠或者抗反射層；第五步，利用抗反射層或者 光刻膠作為刻蝕隱蔽層，進行第二次刻蝕，刻蝕掉不被抗反射層或光刻膠 保護的區域的襯底；最後，剝離剩餘的光刻膠或者抗反射層，並進行清洗。
現有的兩次圖形曝光技術在第二步刻蝕之前採用光刻膠或者抗反射層 作為填充物，其填充性能受到深寬比的約束，使得第一次刻蝕後的間隙不 能被很好的填充，從而影響了第二次圖形曝光的效果。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種接觸孔的兩次圖形曝光方法，減少第一次刻蝕間隙的填充物填充性能差的不利影響，提高第二次圖形曝 光效果。
為解決上述技術問題，本發明接觸孔的兩次圖形曝光方法的技術方案 是，包括以下步驟第一步，在待刻蝕襯底上方塗覆光刻膠並進行第一次 光刻；第二步，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第一次刻蝕，刻蝕多晶 矽柵極的接觸孔；第三步，剝離剩餘的光刻膠；第四步，採用溼法可顯影 填充材料塗覆矽片表面，填充第一次刻蝕後的間隙；第五步，用顯影液顯 影塗覆了溼法可顯影填充材料後的矽片，並移除待刻蝕襯底表面的填充材 料，實現矽片的表面平整表現；第六步，檢測顯影表現，如發現前層介質 膜上仍然存在第四步中的填充材料，則繼續用顯影液顯影，直至填充材料 被全部去除；第七步塗覆光刻膠，並進行第二次光刻；第八步，利用光 刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第二次刻蝕，刻蝕源漏區域的接觸孔；第九步， 剝離剩餘的光刻膠、溼法可顯影填充材料，並清洗。
作為本發明的進一步改進是，第四步中所述的溼法可顯影的填充材料， 其填充材料由酮類、醚類、烷烴類有機溶劑、抗反射吸收材料、可與標準 四甲基氫氧化銨顯影液反應的有機酸基團樹脂以及含氧、氟元素的有機基 團樹脂、交聯樹脂構成，分子量在1000到50000之間，其折射率在1.0到 3.0之間，其消光係數在O. 1到3.0之間。
本發明利用溼法可顯影的填充材料填充第一次刻蝕的間隙，它的高的 深寬比，具有良好的填充性能，提高了第二次圖形曝光的效果。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明 圖1為已有的兩次圖形曝光方法流程示意圖； 圖2為本發明兩次圖形曝光方法流程示意圖； 圖3至圖8為本發明實施例工藝方法示意圖。
圖中附圖標記中，10為襯底，20為溼法可顯影材料，30為多晶矽側牆， 40為源'漏注入區，50為柵極氧化層，60為多晶矽柵極，70為正性光刻膠， 80為前層介質膜。
具體實施例方式
如圖2所示，本實施例包括如下的步驟
在矽襯底上形成源漏區域、柵極氧化層和多晶矽柵極以及側牆和前層 介質膜之後，在待刻蝕襯底上塗覆光刻膠，並進行第一次光刻，所成形態 如圖3所示。
接著，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第一次刻蝕，刻蝕非光刻膠 保護區域的待刻蝕襯底，形成多晶矽柵極的接觸孔。然後，剝離掉剩餘的 光刻膠，形成如圖4所示的結構。
然後，採用溼法可顯影填充材料塗覆矽片表面，用以填充第一次刻蝕 後的間隙，其結構如圖5所示。此處的溼法可顯影的填充材料，由酮類、 醚類、烷烴類有機溶劑、抗反射吸收材料、可與標準四甲基氫氧化銨顯影 液反應的有機酸基團樹脂以及含氧、氟元素的有機基團樹脂、交聯樹脂構 成，分子量在1000到50000之間，其折射率在1.0到3.0之間，其消光系 數在0. 1到3. 0之間。並且填充溼法可顯影的填充材料時的工藝參數為每次溼法可顯影的填充材料塗布劑量為0. 5ml到5ml，塗布次數為1到3次， 烘烤溫度為6(TC到25(rC，烘烤次數為1到3次，烘烤時間為10秒到120秒。
然後，用顯影液顯影塗覆了溼法可顯影填充材料後的矽片，並移除待 刻蝕襯底表面的填充材料，實現矽片的表面平整表現。其中，使用的顯影 液量為lml到100ml，顯影液的溫度為1(TC到3(TC，顯影浸泡時間為10秒 到120秒，隨後使用去離子水衝洗矽片表面移除顯影液的時間為10秒到120 秒。
再這之後，檢測顯影表現，如發現前層介質膜上仍然存在溼法可顯影 填充材料，則繼續用顯影液顯影，直至填充材料被全部去除。此時，用顯 影液顯影的次數為1至3次，每次的顯影液使用量為lml到100ml，顯影液 的溫度為l(TC到3CTC，顯影浸泡時間為10秒到120秒，隨後使用去離子 水衝洗矽片表面移除顯影液的時間為10秒到120秒。所得到的結構如圖6 所示。
接著，再次塗覆光刻膠，並進行第二次光刻，其結構如圖7所示。然 後，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第二次刻蝕，刻蝕非光刻膠保護區 域的待刻蝕襯底，形成刻蝕源漏區域的接觸孔。最後，剝離剩餘的光刻膠、 溼法可顯影填充材料，並清洗，實現對接觸孔圖形的兩次曝光，得到如圖8 所示的結構。
本發明採用了兩次圖形曝光技術，先刻蝕多晶矽柵極的接觸孔再刻蝕 源漏區域的接觸孔，實現更細小的空間周期的光刻，解決了隨著接觸孔尺寸見效而日益提高的圖形深寬比的問題，而且本發明採用溼法可顯影的填 充材料填充第一次刻蝕的間隙，它的高的深寬比，具有良好的填充性能， 提高了第二次圖形曝光的效果，解決了兩次圖形曝光技術中的深寬比問題。
權利要求
1. 一種接觸孔的兩次圖形曝光方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步，在待刻蝕襯底上方塗覆光刻膠並進行第一次光刻；第二步，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第一次刻蝕，刻蝕多晶矽柵極的接觸孔；第三步，剝離剩餘的光刻膠；第四步，採用溼法可顯影填充材料塗覆矽片表面，填充第一次刻蝕後的間隙；第五步，用顯影液顯影塗覆了溼法可顯影填充材料後的矽片，並移除待刻蝕襯底表面的填充材料，實現矽片的表面平整表現；第六步，檢測顯影表現，如發現前層介質膜上仍然存在第四步中的填充材料，則繼續用顯影液顯影，直至填充材料被全部去除；第七步塗覆光刻膠，並進行第二次光刻；第八步，利用光刻膠作為刻蝕掩蔽層，進行第二次刻蝕，刻蝕源漏區域的接觸孔；第九步，剝離剩餘的光刻膠、溼法可顯影填充材料，並清洗。
2. 根據權利要求1所述的接觸孔的兩次圖形曝光方法，其特徵在於， 第四步中所述的溼法可顯影的填充材料，其填充材料由酮類、醚類、烷烴 類有機溶劑、抗反射吸收材料、可與標準四甲基氫氧化銨顯影液反應的有 機酸基團樹脂以及含氧、氟元素的有機基團樹脂、交聯樹脂構成，分子量 在1000到50000之間，其折射率在1.0到3.0之間，其消光係數在O. l到 3.0之間。
3. 根據權利要求1所述的接觸孔的兩次圖形曝光方法，其特徵在於， 第四步中填充溼法可顯影的填充材料的工藝參數為每次溼法可顯影的填 充材料塗布劑量為0. 5ml到5ml，塗布次數為1到3次，烘烤溫度為60°C 到25(TC，烘烤次數為1到3次，烘烤時間為IO秒到120秒。
4. 根據權利要求1所述的接觸孔的兩次圖形曝光方法，其特徵在於， 第五步中用顯影液顯影塗覆了溼法可顯影填充材料後的矽片，使用的顯影液量為lml到100ml，顯影液的溫度為l(TC到30°C，顯影浸泡時間為10秒 到120秒，隨後使用去離子水衝洗矽片表面移除顯影液的時間為10秒到120 秒。
5. 根據權利要求1所述的接觸孔的兩次圖形曝光方法，其特徵在於， 第六步中用顯影液顯影的次數為1至3次，每次的顯影液使用量為lml到 lOOml，顯影液的溫度為1(TC到3(TC，顯影浸泡時間為10秒到120秒，隨 後使用去離子水衝洗矽片表面移除顯影液的時間為10秒到120秒。
全文摘要
本發明公開了一種接觸孔的兩次圖形曝光方法，步驟為1，光刻；2，刻蝕；3，剝離剩餘的光刻膠；4，採用溼法可顯影填充材料塗覆矽片表面，填充第一次刻蝕後的間隙；5，顯影塗覆了溼法可顯影填充材料後的矽片，並實現矽片的表面平整表現；6，則繼續顯影，直至填充材料被全部去除；7塗覆光刻膠，第二次光刻；8，第二次刻蝕；9，剝離光刻膠、溼法可顯影填充材料，並清洗。本發明採用溼法可顯影的填充材料填充第一次刻蝕的間隙，提高了第二次圖形曝光的效果。
文檔編號G03F7/20GK101452213SQ20071009439
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月6日 優先權日2007年12月6日
發明者駿 朱, 陳福成 申請人:上海華虹Nec電子有限公司