CN105824188B - 离子注入层版图的光学修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离子注入层版图的光学修正方法，包括：建立一系列包含有源区图形和离子注入层图形的测试图形，根据测试图形得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线；根据影响曲线并结合所要建立的OPC修正模型的数据，得到有源区对离子注入层的影响函数；将影响函数植入OPC修正模型中，且作为OPC修正模型的一部分与OPC修正方程相对应；根据影响函数得到有源区对离子注入层的影响框；并且计算得到影响框内的有源区的边长对离子注入层的光强影响数据；根据光强影响数据和OPC模型数据得到新的OPC模型，将新的OPC模型植入OPC修正方程对离子注入层版图进行修正，本发明提高了离子注入层版图OPC修正的准确性。

Description

离子注入层版图的光学修正方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种离子注入层版图的光学修正方法。

背景技术

随着集成电路制造业的发展进入到45nm、28nm节点以后，对光刻领域的要求也是随之增加，同时随着设计尺寸的减小，硅片衬底的立体图形结构等正在成为减小光刻工艺窗口的关键因素。

硅片衬底的立体图形影响主要来自有源区和隔离区的差别。隔离区一般为氧化硅材料，对248nm或者193nm的激光都是透明的。激光进入隔离区以后，在有源区底部和侧壁形成反射和散射，导致光刻图形失真，产生产品良率降低或器件漏电等品质问题。

传统的做法一般是在硅片上面增加底部抗反射层，如一些有机化合物，或者氮化硅，氮氧化硅等吸光材料，使激光不能进入隔离区形成反射(或是很少量的光进入到隔离区)，添加底部抗反射层的层次，一般要经过一道刻蚀工序，将底部抗反射层打开，再继续进行下一步工艺。在离子注入层工艺中，如果添加了底部抗反射层，一是增加刻蚀工序，对于相对多的离子注入层来说是一笔很大的支出，影响产品的利率；二是有源区表面会因为刻蚀造成表面的不平整性，影响器件性能；三是增加抗反射层以后，在经过抗反射层的刻蚀以后，必须有足够的光阻厚度用来抵挡离子注入，这样整体图形的高宽比增加，对光刻工艺来说也是不利的。

现在普遍的做法是利用光学临近修正手段，对离子注入层版图做一系列的放大处理，但是在实际应用中，我们也发现并不是所有的图形都可以利用单纯的放大来处理。不同的有源区尺寸和距离，对离子注入层图形的影响是不一致的，这就导致很难通过单纯的规则式OPC修正手段来处理离子注入层版图信息来帮助增加光刻工艺窗口。

如图1所示，为现有的离子注入层和有源区的结构示意图；图1中，底部有源区101和其上方的倒梯形有源区102，具有注入层图形的光阻104位于由透明氧化硅材料形成的隔离区103上，注入层掩膜版106氧化硅玻璃位于光阻104上；其中，非离子注入区图形105经光刻形成于光阻104中，非离子注入区图形105下方的半导体衬底区域不离子注入，同样，在注入层掩膜版106对应于非离子注入区图形105的位置也有铬金属图案107，注入层掩膜版106中的铬金属图案107用于阻挡铬金属图案107所在位置的入射光线，从而经曝光后，在光阻104中形成离子注入区图案。从图1中可以看到，在曝光时，当光线透过注入层掩膜版106后，进入到隔离区103，由于隔离区103为透明氧化硅材料，光线可以入射到隔离区103侧壁并且进一步被反射到光阻104中非离子注入区图形105所在位置，这样，会造成光刻图案的失真，使得光刻后的非离子注入区图形变窄，而离子注入区图形变宽，并且，这种光反射将导致所形成的非离子注入区域边界不光滑、弯曲以及非离子注入区域宽窄不一致的弊端。从而导致离子注入图案失真，影响期间性能。此时，大量的光透过光罩落入有源区，因为隔离区为透明氧化硅成分，所以大量的光在有源区底部和侧壁发生反射和散射，使部分光落入需要形成图形的区域，而使该图形失真，降低光刻工艺窗口。

另外，有一些wafer 3D模型提供离子注入层进行OPC修正使用，但是误差较大，如图2所示，由于两边有源区的存在，注入层线条变得弯曲，边界模糊不规则，这是由于光在有源区侧壁形成反射而造成的；并且，A区和B区有源区的尺寸的投影长度是一致的，但是尺寸却存在差异；这是因为A区和B区受到衬底的影响不相同，靠近中心位置的A区受到的衬底反射影响较B区的大；然而模拟硅片(ADI)图形中，并未体现离子注入层图形尺寸在中间收缩的现象。在模型建立过程中，存在被忽略的问题影响OPC修正的准确性。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种离子注入层版图的光学修正方法，通过建立一系列含有有源区图形和离子注入层图形的测试图形来获取有源区对离子注入层的产生影响的模型。

为了达到上述目的，本发明提供了离子注入层版图的光学修正方法，包括以下步骤：

步骤01：建立一系列包含有源区图形和离子注入层图形的测试图形，根据所述测试图形得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线；

步骤02：根据所述影响曲线并结合所要建立的OPC修正模型的数据，得到有源区对离子注入层的影响函数；

步骤03：将所述影响函数植入所述OPC修正模型中，且作为所述OPC修正模型的一部分与OPC修正方程相对应；

步骤04：根据所述影响函数得到有源区对离子注入层的影响框；并且计算得到所述影响框内的有源区的边长对离子注入层的光强影响数据；

步骤05：根据所述光强影响数据和OPC模型数据得到新的OPC模型，将所述新的OPC模型植入所述OPC修正方程，以得到新的OPC修正模型，利用该新的OPC修正模型对离子注入版图进行修正，从而得到修正后的离子注入层版图。

优选地，所述步骤01中，包括：所述测试图形中，有源区图形对称地分布于离子注入层图形两侧且与所述离子注入层图形平行；有源区图形与离子注入层图形垂直相交且有源区图形以所述离子注入层图形的中心线为对称轴；以及有源区图形对称地分布于离子注入层图形两侧且有源区图形与离子注入层图形垂直但不相交。

优选地，所述离子注入层图形的线宽范围为80～800nm，长度为10μm；有源区图形的线宽为50～1000nm，长度为100-3000nm。

优选地，所述步骤01中所述影响曲线的获取包括：根据所述测试图形制备测试掩膜版，收集不同测试图形的注入层线宽数据；根据底层有源区图形的反射效应对离子注入层尺寸的影响，来确定有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线；然后，根据所述有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线来得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线。

优选地，设所述影响函数为f＝f(x’)，x’为有源区图形到离子注入层图形的距离；所述步骤03中，所述影响函数在所述OPC模型中的应用为

I(X,Y)＝∫∫∫Source(x,y)Pupil(x,y)Mask(x,y)f(x')dxdydx'。

优选地，所述步骤04具体包括：

步骤041：根据所述影响函数得到有源区对离子注入层的影响框，设该影响框范围为a×b；其中，a≥400nm，b＝a+分割长度；

步骤042：将离子注入层图形的边长分割成若干段；

步骤043：针对每一段，计算所述影响框内有源区的有效边长，其中，利用有效边长来表示有源区的边长对每一段光强影响；

步骤044：在所述OPC修正方程内内置一个积分函数，以所述每一段有影响的有源区的边长为自变量，以有效边长到所述每一段的距离为函数进行积分，得到光强影响数据，将此光强影响数据反馈给OPC修正模型；其中积分函数为g＝g(L)，且g(L)＝x’。

优选地，所述步骤043中，分割的每一段的中心点与每一段相应的影响框的边的中心点重合。

优选地，所述有效边长包括：所述影响框内，从所述有源区图形向所述离子注入层图形的投影中没有穿过有源区其它边的边的总长度即为有效边长。

优选地，所述每一段的长度小于所述有源区中与其平行的边的0.25。

优选地，所述有效边长到所述每一段的距离包括水平边长到所述每一段的水平方向的中心线之间的竖直距离，以及竖直边长到所述每一段之间的水平方向上的距离。

本发明的离子注入层版图的光学修正方法，将离子注入层图形与有源区图形相结合并且计算影响框内的有源区的边长对离子注入层的光强影响数据从而能够得到有源区底部和侧壁形成的反射光和散射光的强度，并且与入射光进行叠加，得到垂直入射到离子注入层图形的有效光强值，从而增加离子注入层光学修正的计算的准确性。

附图说明

图1为现有的离子注入层和有源区的结构示意图

图2为现有的ADI图形的扫描电子显微镜图片

图3为本发明的一个较佳实施例的离子注入层版图的光学修正方法的流程示意图

图4a为本发明的一个较佳实施例的测试图形的示意图

图4b为本发明的一个较佳实施例的测试图形的示意图

图4c为本发明的一个较佳实施例的测试图形的示意图

图5为本发明的一个较佳实施例的影响框中有效边长的示意图

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。

以下结合附图3-5和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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3，本实施例中，离子注入层版图的光学修正方法，包括以下步骤：

步骤01：建立一系列包含有源区图形和离子注入层图形的测试图形，根据测试图形得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线；

具体的，首先，根据所要进行的光刻工艺设定光刻工艺参数；然后，建立一系列的包含有源区图形和离子注入区图形的测试图形；

测试图形中，如图4a所示，有源区图形AA对称地分布于离子注入层图形B两侧且与离子注入层图形B平行，有源区图形到离子注入层图形的距离为D；如图4b所示，有源区图形AA与离子注入层图形B垂直相交且有源区图形AA以离子注入层图形B的中心线(水平方向的箭头表示)为对称轴，有源区图形到离子注入层图形的距离D为有源区图形到离子注入层图形的水平方向中心线的距离；以及如图4c所示，有源区图形AA对称地分布于离子注入层图形B两侧且有源区图形AA与离子注入层图形B垂直但不相交，有源区图形AA也以离子注入层图形B的水平方向的中心线为对称轴；有源区图形到离子注入层图形的距离包括有源区图形到离子注入层图形的水平方向中心线的距离D和有源区图形到离子注入层图形的水平方向的距离D’。

较佳的，离子注入层图形的线宽范围为80～800nm，长度为10μm；有源区图形到离子注入层图形的距离为100～1500nm；有源区图形的线宽为50～1000nm，长度为100-3000nm。

影响曲线的获取包括：根据测试图形制备测试掩膜版，收集不同测试图形的注入层图形的线宽数据；根据底层有源区图形的反射效应对离子注入层尺寸的影响，来确定有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线；然后，根据有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线来得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线。

步骤02：根据影响曲线并结合所要建立的OPC修正模型的数据，得到有源区对离子注入层的影响函数；

具体的，设影响函数为f＝f(x’)，x’为有源区图形到离子注入层图形的距离；

步骤03：将影响函数植入OPC修正模型中，且作为OPC修正模型的一部分与OPC修正方程相对应；

具体的，影响函数在OPC模型中的应用为

I(X,Y)＝∫∫∫Source(x,y)Pupil(x,y)Mask(x,y)f(x')dxdydx'；

步骤04：根据影响函数得到有源区对离子注入层的影响框；并且计算得到影响框内的有源区的边长对离子注入层的光强影响数据；

具体的，如图5所示，虚线框表示对离子注入区两侧的有源区产生光学影响的影响框，本步骤04具体包括：

步骤041：根据影响函数得到有源区对离子注入层的影响框，设该影响框范围为a×b；

这里，a≥400nm，b＝a+分割长度(fragment)；

步骤042：将离子注入层图形的边长分割成若干段；

这里，分割的段的长度可以根据测试图形来进行计算，分割的每一段的长度小于所述有源区中与其平行的边的0.25；较佳的，每一段的长度为50～100nm之间；

步骤043：针对每一段，计算影响框内有源区的有效边长；

这里，利用有效边长来表示有源区的边长对每一段光强影响；每一段的中心点与每一段相应的影响框的边的中心点重合；如图5所示，分割的线段m和线段n的中点分别与对应的影响框(虚线框)的一个边的中点重合；计算有效边长包括：影响框(虚线框)内，从有源区图形AA向离子注入层图形B的投影中没有穿过有源区图形其它边的边的总长度即为有效边长，图5中有源区图形AA的黑色粗边的长度表示有效边长；如图5所示，左边的影响框中的有效边长为L1+L2+L3，左边的影响框中的有源区图形到离子注入层图形的距离包括L1到线段m的水平距离D’1，L2到线段m的水平方向的中心线的竖直距离D’2，以及L3到线段m的水平距离D’3；右边的影响框中的有效边长为L’1+L’2+L’3，右边的影响框中的有源区图形到离子注入层图形的距离包括L4到线段n的水平距离D’4，以及L5到线段n的水平方向的中心线的竖直距离D’5；

步骤044：在OPC修正方程内内置一个积分函数，以所述每一段有影响的有源区的边长为自变量，以有效边长到所述每一段的距离为函数进行积分，得到光强影响数据，将此光强影响数据反馈给OPC修正模型；

具体的，设积分函数为g＝g(L)，且g(L)＝x’；有效边长到每一段的距离包括水平边长到每一段的中心所在水平线之间的沿竖直方向上的距离，以及竖直边长到所述每一段所在竖直线之间的沿水平方向上的距离；如图5所示，

步骤05：根据所述光强影响数据和OPC模型数据得到新的OPC模型，将所述新的OPC模型植入所述OPC修正方程，以得到新的OPC修正模型，利用该新的OPC修正模型对离子注入版图进行修正，从而得到修正后的离子注入层版图。

具体的，经过OPC迭代计算后，得到修正后的离子注入层版图；然后，利用该离子注入层版图制备掩膜版。

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 (9)

1.一种离子注入层版图的光学修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤01：建立一系列包含有源区图形和离子注入层图形的测试图形，根据所述测试图形得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线；其中，所述影响曲线的获取包括：根据所述测试图形制备测试掩膜版，收集不同测试图形的注入层线宽数据；根据底层有源区图形的反射效应对离子注入层尺寸的影响，来确定有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线；然后，根据所述有源区图形的线宽以及有源区图形到离子注入层图形的距离对离子注入层图形的线宽的影响曲线来得到有源区图形线宽对有源区图形到离子注入层图形的距离的影响曲线；

步骤02：根据所述影响曲线并结合所要建立的OPC修正模型的数据，得到有源区对离子注入层的影响函数；其中，设所述影响函数为f＝f(x’)，x’为有源区图形到离子注入层图形的距离；

步骤03：将所述影响函数植入所述OPC修正模型中，且作为所述OPC修正模型的一部分与OPC修正方程相对应；

步骤04：根据所述影响函数得到有源区对离子注入层的影响框；并且计算得到所述影响框内的有源区的边长对离子注入层的光强影响数据；

步骤05：根据所述光强影响数据和OPC模型数据得到新的OPC模型，将所述新的OPC模型植入所述OPC修正方程，以得到新的OPC修正模型，利用该新的OPC修正模型对离子注入版图进行修正，从而得到修正后的离子注入层版图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤01中，包括：所述测试图形中，有源区图形对称地分布于离子注入层图形两侧且与所述离子注入层图形平行；有源区图形与离子注入层图形垂直相交且有源区图形以所述离子注入层图形的中心线为对称轴；以及有源区图形对称地分布于离子注入层图形两侧且有源区图形与离子注入层图形垂直但不相交。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述离子注入层图形的线宽范围为80～800nm，长度为10μm；有源区图形的线宽为50～1000nm，长度为100-3000nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤03中，所述影响函数在所述OPC模型中的应用为

I(X,Y)＝∫∫∫Source(x,y)Pupil(x,y)Mask(x,y)f(x')dxdydx'。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤04具体包括：

步骤041：根据所述影响函数得到有源区对离子注入层的影响框，设该影响框范围为a×b；其中，a≥400nm，b＝a+分割长度；

步骤042：将离子注入层图形的边长分割成若干段；

步骤043：针对每一段，计算所述影响框内有源区的有效边长，其中，利用有效边长来表示有源区的边长对每一段光强影响；

步骤044：在所述OPC修正方程内内置一个积分函数，以所述每一段有影响的有源区的边长为自变量，以有效边长到所述每一段的距离为函数进行积分，得到光强影响数据，将此光强影响数据反馈给OPC修正模型；其中积分函数为g＝g(L)，且g(L)＝x’。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤043中，分割的每一段的中心点与每一段相应的影响框的边的中心点重合。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有效边长包括：所述影响框内，从所述有源区图形向所述离子注入层图形的投影中没有穿过有源区其它边的边的总长度即为有效边长。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述每一段的长度小于所述有源区中与其平行的边的0.25。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有效边长到所述每一段的距离包括水平边长到所述每一段的水平方向的中心线之间的竖直距离，以及竖直边长到所述每一段之间的水平方向上的距离。