CN103984212A - 改善光阻曝光形貌的方法、图案化半导体衬底的方法 - Google Patents

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徐炯�
周维
魏峥颖
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Abstract

本发明提供了一种改善光阻曝光形貌的方法以及图案化半导体衬底的方法，通过：在半导体衬底表面沉积复合薄膜层，复合薄膜层的表面具有低反射率；在复合薄膜层上涂覆光阻；对光阻进行曝光、显影，从而图案化光阻。利用该复合薄膜层的表面具有较低的反射率的特性，在曝光过程中，光阻不会形成倒梯形状，避免了光阻发生倒塌缺陷，提高了曝光质量和光刻工艺质量，以及提高了后续图案化半导体衬底的工艺质量。

Description

改善光阻曝光形貌的方法、图案化半导体衬底的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种改善光阻曝光形貌的方法，以及一种图案化半导体衬底的方法。
背景技术
光刻工艺，包括：在衬底上涂覆光阻、对光阻进行曝光、显影，对光阻进行烘烤等工艺。在较厚的金属层上光阻厚度较厚，曝光后易形成倒梯形状的光阻形貌，请参阅图1，图1为倒梯形状的光阻的结构示意图，其中，101所示为倒梯形状的光阻，100为衬底。对于光阻长度较大的光阻，容易造成倒塌缺陷。在光阻尺寸越细，光阻越容易发生倒塌。倒梯形状的光阻的形成，主要是由于曝光过程中衬底反射率较高，导致大部分光被反射，将光阻消耗掉。
倒梯形状的光阻造成的倒塌缺陷不仅影响光刻工艺的质量，还影响到利用光刻和刻蚀工艺来图案化衬底或者薄膜层的质量。因此，需要研究一种方法，来改善光阻曝光形貌，避免在曝光后形成倒梯形光阻形貌而导致较长的光阻发生倒塌，从而提高光刻工艺质量，以及后续继续进行的刻蚀工艺的质量。
发明内容
为了克服以上问题，本发明的目的是减小曝光过程中衬底表面的反射率，避免形成倒梯形状的光阻而发生倒塌缺陷，从而提高曝光质量，以及提高光刻工艺质量，并进一步地提高后续图案化半导体衬底的质量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种改善光阻曝光形貌的方法，其包括：
在半导体衬底表面沉积复合薄膜层，所述复合薄膜层的表面具有低反射率；
在所述复合薄膜层上涂覆光阻；
对所述光阻进行曝光、显影，从而图案化所述光阻。
优选地，所述复合薄膜层从下到上依次为氮化硅层-氧化硅层-氮化硅层。
优选地，所述复合薄膜层从下到上依次为氧化硅层-氮化硅层。
进一步地，所述氮化硅层的生长温度为350-450℃。
进一步地，所述氧化硅层的生长温度为350-450℃。
优选地，所述复合薄膜层的厚度为750-950埃。
优选地，所述光阻的厚度为25000±100埃。
优选地，所述复合薄膜层的表面的反射率为0.2～0.3。
为了提高采用光刻和刻蚀工艺的质量来图案化半导体衬底，本发明还提供了一种图案化半导体衬底的方法，其包括：
采用上述任意一项所述的方法来图案化光阻；
以所述图案化的光阻为掩膜，刻蚀所述半导体衬底；
去除所述光阻和所述复合薄膜层。
优选地，采用湿法工艺去除所述光阻和所述复合薄膜层。
本发明的改善光阻曝光形貌的方法和光刻方法，通过在半导体衬底上形成复合薄膜层，利用该复合薄膜层的表面具有较低的反射率的特性，在曝光过程中，光阻不会形成倒梯形状，避免了光阻发生倒塌缺陷，提高了曝光质量和光刻工艺质量，以及提高了后续图案化半导体衬底的工艺质量。
附图说明
图1为倒梯形状的光阻形貌的扫描电镜图片
图2为本发明的一个较佳实施例的改善光阻曝光形貌的方法的流程示意图
图3为采用本发明的方法后形成的光阻曝光形貌的扫描电镜图片
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
如前所述，在较厚的金属层上光阻厚度较厚，又由于半导体衬底表面的反射率较高，从而在曝光后易形成倒梯形状的光阻形貌，对于长度较大的光阻易发生坍塌缺陷。为此，本发明采用在半导体衬底表面形成复合薄膜层的方法，由于该复合薄膜层具有较低的表面反射率，从而避免了上述缺陷的发生。
以下将结合附图2-3和具体实施例对本发明的改善光阻曝光形貌的方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图2，为本发明的一个较佳实施例的改善光阻曝光形貌的方法的流程示意图，本发明的改善光阻曝光形貌的方法，包括：
步骤S01：在半导体衬底表面沉积复合薄膜层；
具体的，本发明中的半导体衬底可以为包含很多器件层和器件结构的衬底；为了降低衬底表面的反射率，所涂覆的复合薄膜层的表面具有较低的反射率，在本发明的一个较佳实施例中，复合薄膜层的表面具有的反射率为0.2～0.3。
该复合薄膜层可以为单层薄膜，也可以为多层薄膜，只要保证复合薄膜层的表面为低反射率的薄膜即可。在本发明的一个较佳实施例中，复合薄膜层可以为氮化硅层；在另一个较佳实施例中，复合薄膜层从下到上依次为氮化硅层-氧化硅层-氮化硅层；在又一个较佳实施例中，复合薄膜层从下到上依次为氧化硅层-氮化硅层。
上述氮化硅层和氧化硅层的具体生长工艺参数可以根据实际工艺要求来设定，在本发明的一个较佳实施例中，氮化硅层的生长温度可以为350-450℃，氧化硅层的生长温度可以为350-450℃，较佳地，氮化硅层和氧化硅层的生长温度均可以为400℃。
由于复合薄膜层是为了降低曝光过程中衬底表面的反射率，则复合薄膜层的厚度越厚越好，复合薄膜层的层数越多越好，但是考虑到成本，复合薄膜层的厚度和层数应有所限制，比如，采用三层即可改善光阻曝光形貌，就无需再多加几层了。复合薄膜层的厚度可以为750-950埃，较佳地，为800埃。
步骤S02：在复合薄膜层上涂覆光阻；
这里，光阻的厚度可以为25000±100埃，较佳地为25000埃。光阻可以采用现有的光阻材料，可以为正显影光阻、也可以为负显影光阻，本发明对此不作限制。
步骤S03：对光阻进行曝光、显影，从而图案化光阻。
具体的，可以采用现有的工艺来进行曝光、显影，还可以包括后续的烘烤等光刻工艺，本发明对此不再赘述。
请参阅图3，图3为采用本发明的方法后形成的光阻曝光形貌的结构示意图，图3中，301表示光阻，300表示半导体衬底。可以看到，曝光后的光阻的形貌不再为倒梯形状，其上下的宽度几乎相一致。这样，可以确保后续继续进行的刻蚀工艺的精度和质量。
基于上述改善光阻曝光形貌的方法，本发明还提供了一种图案化半导体衬底的方法，其包括：
在半导体衬底表面沉积复合薄膜层；
在复合薄膜层上涂覆光阻；
对光阻进行曝光、显影，从而图案化光阻；
以图案化的光阻为掩膜，刻蚀半导体衬底；
去除光阻和复合薄膜层。
这里，可以采用湿法工艺去除光阻和复合薄膜层；沉积复合薄膜层、涂覆光阻和图案化光阻的具体过程可以与上述改善光阻曝光形貌的方法相同，这里不再赘述。
综上所述，本发明的改善光阻曝光形貌的方法，通过在半导体衬底上形成复合薄膜层，利用该复合薄膜层的表面具有较低的反射率的特性，在曝光过程中，光阻不会形成倒梯形状，避免了光阻发生倒塌缺陷，提高了曝光质量和光刻工艺质量，以及提高了后续图案化半导体衬底的工艺质量。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种改善光阻曝光形貌的方法，其特征在于，包括：
在半导体衬底表面沉积复合薄膜层，所述复合薄膜层的表面具有低反射率；
在所述复合薄膜层上涂覆光阻；
对所述光阻进行曝光、显影，从而图案化所述光阻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合薄膜层从下到上依次为氮化硅层-氧化硅层-氮化硅层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合薄膜层从下到上依次为氧化硅层-氮化硅层。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述氮化硅层的生长温度为350-450℃。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述氧化硅层的生长温度为350-450℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合薄膜层的厚度为750-950埃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光阻的厚度为25000±100埃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合薄膜层的表面的反射率为0.2～0.3。
9.一种图案化半导体衬底的方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-8任意一项所述的方法来图案化光阻；
以所述图案化的光阻为掩膜，刻蚀所述半导体衬底；
去除所述光阻和所述复合薄膜层。
10.根据权利要求9所述的图案化半导体衬底的方法，其特征在于，采用湿法工艺去除所述光阻和所述复合薄膜层。
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