CN101452213B - 接触孔的两次图形曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接触孔的两次图形曝光方法，步骤为：1.光刻；2.刻蚀；3.剥离剩余的光刻胶；4.采用湿法可显影填充材料涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙；5.显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并实现硅片的表面平整表现；6.则继续显影，直至填充材料被全部去除；7.涂覆光刻胶，第二次光刻；8.第二次刻蚀；9.剥离光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。本发明采用湿法可显影的填充材料填充第一次刻蚀的间隙，提高了第二次图形曝光的效果。

Description

接触孔的两次图形曝光方法 
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域中的光刻技术，特别是涉及一种接触孔的两次图形曝光方法。 
背景技术
随着芯片尺寸的缩小，芯片的线宽也越来越细。传统的光学投影光刻系统一般是193nm的，现有的单次光刻成像技术已经不能满足半导体技术发展的需求。 
为了解决上述问题，两次图形曝光技术已经被提出。如图1所示，现有的两次图形曝光技术包括以下步骤：第一步，在形成刻蚀阻挡层之后，在硅衬底上涂覆光刻胶并光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，刻蚀掉非光刻胶保护区域的待刻蚀衬底；第三步，剥离剩余的光刻胶和刻蚀阻挡层；第四步，填充光刻胶或者抗反射层；第五步，利用抗反射层或者光刻胶作为刻蚀隐蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀掉不被抗反射层或光刻胶保护的区域的衬底；最后，剥离剩余的光刻胶或者抗反射层，并进行清洗。 
现有的两次图形曝光技术在第二步刻蚀之前采用光刻胶或者抗反射层作为填充物，其填充性能受到深宽比的约束，使得第一次刻蚀后的间隙不能被很好的填充，从而影响了第二次图形曝光的效果。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种接触孔的两次图形曝光方法， 减少第一次刻蚀间隙的填充物填充性能差的不利影响，提高第二次图形曝光效果。 
为解决上述技术问题，本发明接触孔的两次图形曝光方法的技术方案是，包括以下步骤：第一步，在待刻蚀的表面形成有前层介质膜的硅衬底上方涂覆光刻胶并进行第一次光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀多晶硅栅极的接触孔；第三步，剥离剩余的光刻胶；第四步，采用湿法可显影填充材料涂覆硅衬底表面，填充第一次刻蚀后的间隙；第五步，用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅衬底，并移除待刻蚀硅衬底表面的填充材料，实现硅衬底的表面平整表现；第六步，检测显影表现，如发现硅衬底表面即前层介质膜上仍然存在第四步中的填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料被全部去除；第七步：涂覆光刻胶，并进行第二次光刻；第八步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀源漏区域的接触孔；第九步，剥离剩余的光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。 
作为本发明的进一步改进是，第四步中所述的湿法可显影的填充材料，其填充材料由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基团树脂、以及含氧、氟元素的交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，其折射率在1.0到3.0之间，其消光系数在0.1到3.0之间。 
本发明利用湿法可显影的填充材料填充第一次刻蚀的间隙，它的高的 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明： 
图1为已有的两次图形曝光方法流程示意图； 
图2为本发明两次图形曝光方法流程示意图； 
图3至图8为本发明实施例工艺方法示意图。 
图中附图标记中，10为衬底，20为湿法可显影材料，30为多晶硅侧墙，40为源漏注入区，50为栅极氧化层，60为多晶硅栅极，70为正性光刻胶，80为前层介质膜。 
具体实施方式
如图2所示，本实施例包括如下的步骤： 
在硅衬底上形成源漏区域、栅极氧化层和多晶硅栅极以及侧墙和前层介质膜之后，在待刻蚀衬底上涂覆光刻胶，并进行第一次光刻，所成形态如图3所示。 
接着，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀非光刻胶保护区域的待刻蚀硅衬底，形成多晶硅栅极的接触孔。然后，剥离掉剩余的光刻胶，形成如图4所示的结构。 
然后，采用湿法可显影填充材料涂覆硅衬底表面，用以填充第一次刻蚀后的间隙，其结构如图5所示。此处的湿法可显影的填充材料，由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基 团树脂、以及含氧、氟元素的交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，其折射率在1.0到3.0之间，其消光系数在0.1到3.0之间。并且填充湿法可显影的填充材料时的工艺参数为：每次湿法可显影的填充材料涂布剂量为0.5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60℃到250℃，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。 
然后，用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并移除待刻蚀衬底表面的填充材料，实现硅片的表面平整表现。其中，使用的显影液量为1ml到100ml，显影液的温度为10℃到30℃，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。 
再这之后，检测显影表现，如发现硅衬底表面即前层介质膜上仍然存在湿法可显影填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料被全部去除。此时，用显影液显影的次数为1至3次，每次的显影液使用量为1ml到100ml，显影液的温度为10℃到30℃，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。所得到的结构如图6所示。 
接着，再次涂覆光刻胶，并进行第二次光刻，其结构如图7所示。然后，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀非光刻胶保护区域的待刻蚀硅衬底，形成刻蚀源漏区域的接触孔。最后，剥离剩余的光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗，实现对接触孔图形的两次曝光，得到如图8所示的结构。 
本发明采用了两次图形曝光技术，先刻蚀多晶硅栅极的接触孔再刻蚀源漏区域的接触孔，实现更细小的空间周期的光刻，解决了随着接触孔尺寸见效而日益提高的图形深宽比的问题，而且本发明采用湿法可显影的填充材料填充第一次刻蚀的间隙，它的高的深宽比，具有良好的填充性能，提高了第二次图形曝光的效果，解决了两次图形曝光技术中的深宽比问题。 

Claims (3)

1.一种接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，在待刻蚀的表面形成有前层介质膜的硅衬底上方涂覆光刻胶并进行第一次光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀多晶硅栅极的接触孔；第三步，剥离剩余的光刻胶；第四步，采用湿法可显影填充材料涂覆硅衬底表面，填充第一次刻蚀后的间隙；第五步，用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅衬底，并移除待刻蚀硅衬底表面的填充材料，实现硅衬底的表面平整表现；第六步，检测显影表现，如发现硅衬底表面上仍然存在第四步中的填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料被全部去除；第七步：涂覆光刻胶，并进行第二次光刻；第八步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀源漏区域的接触孔；第九步，剥离剩余的光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。
2.根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于，第四步中所述的湿法可显影的填充材料，其填充材料由酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基团树脂、以及含氧、氟元素的交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，其折射率在1.0到3.0之间，其消光系数在0.1到3.0之间。
3.根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于，第四步中填充湿法可显影的填充材料的工艺参数为：每次湿法可显影的填充材料涂布剂量为0.5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60℃到250℃，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。
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