CN102314077A - 一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法，包括如下步骤：(1)采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，在该结构的基础上进行负性光刻胶的旋涂，烘烤；(2)利用负性光刻胶酸离子对能量反应的曲线进行非充分曝光显影，去掉部分负性光刻胶，使其刚好露出地形(gate poly)，实现平坦化；(3)底部抗反射材料BARC的旋涂，烘烤；(4)光刻胶的旋涂，烘烤，曝光，显影。该方法能改善巨大的台阶差工艺中光刻工艺的窗口及关键尺寸的控制能力。

Description

一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，具体涉及一种光刻工艺方法，尤其涉及一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法。

背景技术

目前，在一些特殊工艺(例如BCS13G)存在跨越地形(gate poly)台阶差d＞2700埃的飞线(runner poly)，同时根据器件性能要求该层的线宽很小(0.13um(微米))，如图1和图2A所示。如图2A所示的结构按以下工艺步骤形成：在硅衬底1上沉积多晶硅，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅极(gate poly)，即地形2，在地形2上沉积300埃氧化硅3，在氧化硅3上沉积1500埃多晶硅，形成飞线4(runner poly)。在工艺实施过程中，直接做光刻工艺，旋涂BARC(Bottom Anti-Reflective Coating，底部抗反射材料)和光刻胶，因巨大的台阶差不能实现平坦化，飞线(runnerpoly)的光刻胶走线在显影后会倒塌，如图2B。简单的增加BARC厚度相应增加后续刻蚀工艺难度，而光刻胶厚度的增加将直接影响整个光刻工艺的窗口及关键尺寸的控制能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法，该方法能改善巨大的台阶差工艺中光刻工艺的窗口及关键尺寸的控制能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法，包括如下步骤：

(1)采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，在该结构的基础上进行负性光刻胶的旋涂，烘烤；

(2)利用负性光刻胶酸离子对能量反应的曲线进行非充分曝光显影，去掉部分负性光刻胶，使其刚好露出地形(gate poly)，实现平坦化；

(3)底部抗反射材料BARC的旋涂，烘烤；

(4)光刻胶的旋涂，烘烤，曝光，显影。

在步骤(1)中，所述采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，该台阶差d＞1500埃。

在步骤(1)中，所述采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，该方法包括如下步骤：首先，在硅衬底上沉积多晶硅，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅极，即地形；然后，在地形上沉积氧化硅，在氧化硅上沉积多晶硅，形成飞线。

在步骤(1)中，所述负性光刻胶作为填充材料，是G-line，I-line，KrF，ArF或更短波长的光刻胶。

在步骤(2)中，如负性光刻胶是KrF胶，该步骤曝光所用光刻机可用紫外线处理设备代替，具体方法是用紫外线照射晶圆，代替光刻机对晶圆整面曝光。

在步骤(3)中，所述底部抗反射材料BARC的类型应满足步骤(4)中所述光刻胶的匹配要求。

在步骤(4)中，所述光刻胶可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶。

步骤(3)中的底部抗反射材料BARC和步骤(4)中的光刻胶的厚度随线宽的关键尺寸变化而定。

如飞线的关键尺寸为0.13微米，则步骤(3)中的底部抗反射材料BARC为DUV44类型，其厚度为760埃，步骤(4)中的光刻胶为SEPR602类型，其厚度为4700埃。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用本发明方法可以改善巨大的台阶差工艺中光刻工艺的窗口及关键尺寸的控制能力，并减少其对后续刻蚀工艺的影响，降低后续刻蚀工艺的难度。

附图说明

图1是在现有的特殊工艺(例如BCS13G)中存在跨越地形(gate poly)台阶差d＞2700埃的飞线(runner poly)的示意图；

图2A是图1的具体结构示意图；

图2B是按图1和图2的结构，因巨大的台阶差不能实现平坦化，导致飞线(runner poly)的光刻胶走线在显影后倒塌的示意图；

图3A和图3B是本发明方法步骤(1)完成后的示意图；

图4A和图4B是本发明方法步骤(2)完成后的示意图；图4C是本发明在步骤(2)中选择在b点的能量曝光示意图；

图5是本发明方法步骤(3)完成后的示意图；

图6是本发明方法步骤(4)完成后的示意图；

其中，1是硅衬底，2是地形(gate poly)，3是氧化硅(SiO2)，4是飞线(runner poly)，5是负性光刻胶，6是底部抗反射材料BARC，7是光刻胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法适用于影响了光刻工艺的窗口及关键尺寸，有巨大台阶差(d＞1500埃)的地形平坦化。对这种地形有巨大落差的光刻工艺应首先对下地进行平坦化处理，本方法利用负性光刻胶作为填充材料(取代了传统所用的填充材料或BARC)先对下地进行平坦化，利用光刻胶酸离子对能量反应的曲线进行非充分曝光显影(如图3B)，去掉部分负性光刻胶(取代了传统所用的蚀刻)，再通过旋涂的BARC(底部抗反射材料)进一步平坦化和改善底部杂乱散射光对关键尺寸的影响，最后光刻胶的旋涂，烘烤，曝光，显影。本发明的一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法，具体实施方法包括如下步骤：

(1)采用现有的方法形成图2A所示的结构(例如，在硅衬底1上沉积多晶硅，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅极(gate poly)，即地形2，在地形2上沉积300埃氧化硅3，在氧化硅3上沉积1500埃多晶硅，形成飞线4(runner poly))，在图2A所示结构的基础上(即在飞线4上)进行负性光刻胶5的旋涂，烘烤(如图3A和图3B)。负性光刻胶5作为填充材料，可以是G-line，I-line，KrF，ArF甚至适用于更短波长的光刻胶，其厚度不限。

(2)利用负性光刻胶酸离子对能量反应的曲线进行非充分曝光显影，如图4C所示选择在a区域的能量非充分曝光，去掉部分负性光刻胶5，使其刚好露出地形2(gate poly)，实现平坦化(如图4A和图4B)，取代了传统方法所采用的蚀刻。如负性光刻胶是KrF胶，该步骤曝光所用光刻机可用紫外线处理设备代替，从而降低成本。具体方法是用紫外线(波长范围：220-320nm)照射晶圆，代替光刻机对晶圆整面曝光，如日本USHIO公司的紫外线处理设备UMA-1002。

(3)底部抗反射材料BARC 6的旋涂，烘烤(如图5)。底部抗反射材料BARC 6的类型应满足后续光刻胶7(见图6)匹配要求。底部抗反射材料BARC 6和光刻胶7的厚度随线宽CD(关键尺寸)变化而定，如：飞线4(runner poly)CD：0.13um(微米)，则DUV44(底部抗反射材料BARC 6的一种类型)的厚度为760埃，SEPR602(光刻胶7的一种类型)的厚度为4700埃，后续光刻胶7可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶。

(4)光刻胶7的旋涂，烘烤，曝光，显影(如图6)。该步骤采用的光刻胶7可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶。

Claims (9)

1.一种对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，在该结构的基础上进行负性光刻胶的旋涂，烘烤；

(2)利用负性光刻胶酸离子对能量反应的曲线进行非充分曝光显影，去掉部分负性光刻胶，使其刚好露出地形，实现平坦化；

(3)底部抗反射材料BARC的旋涂，烘烤；

(4)光刻胶的旋涂，烘烤，曝光，显影。

2.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(1)中，所述采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，该台阶差d＞1500埃。

3.如权利要求1或2所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(1)中，所述采用现有的方法形成跨越地形台阶差的飞线结构，该方法包括如下步骤：首先，在硅衬底上沉积多晶硅，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅极，即地形；然后，在地形上沉积氧化硅，在氧化硅上沉积多晶硅，形成飞线。

4.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(1)中，所述负性光刻胶作为填充材料，是G-line，I-line，KrF，ArF或更短波长的光刻胶。

5.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(2)中，如负性光刻胶是KrF胶，该步骤曝光所用光刻机可用紫外线处理设备代替，具体方法是用紫外线照射晶圆，代替光刻机对晶圆整面曝光。

6.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(3)中，所述底部抗反射材料BARC的类型应满足步骤(4)中所述光刻胶的匹配要求。

7.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：在步骤(4)中，所述光刻胶可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶。

8.如权利要求1所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：步骤(3)中的底部抗反射材料BARC和步骤(4)中的光刻胶的厚度随线宽的关键尺寸变化而定。

9.如权利要求6-8任一项所述的对地形进行平坦化光刻工艺的方法，其特征是：如飞线的关键尺寸为0.13微米，则步骤(3)中的底部抗反射材料BARC为DUV44类型，其厚度为760埃，步骤(4)中的光刻胶为SEPR602类型，其厚度为4700埃。

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