CN114883179A - 一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法 - Google Patents

一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，在介电质层上自下而上依次形成NDC层、TEOS层、ULK层、NDC硬掩模层、第一NF DARC层、TIN层、第二NF DARC层；依次刻蚀第二NF DARC层和TIN层至露出第一NF DARC层上表面为止，形成多个沟槽和第一重通孔；沿第一重通孔继续刻蚀至露出TEOS层上表面为止，形成与第一重通孔贯通的第二重通孔，且NDC硬掩模层的局部侧墙暴露；原子层沉积氧化硅薄膜覆盖第一、第二重通孔的侧壁和底部、且覆盖沟槽的侧壁和底部以及第二NF DARC层的上表面。

Description

一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法。
背景技术
随着集成电路制造工艺的发展以及关键尺寸的缩小，很多新的方法被运用到器件制造工艺中，用以改善器件性能，碳氮化硅(NDC)以其具有同氧化硅薄膜之间有着较大的刻蚀选择比的特性，使得NDC被广泛应用在55/40/28/22/14nm等各个技术节点中作为刻蚀阻挡层以及刻蚀硬掩膜层，随着各个技术节点的关键尺寸持续减小，对光刻准确度需求便愈来愈高，到22/14nm阶段，双重图形技术被广泛应用，即把同一层较密集的图形拆分到两张光罩经过两次曝光刻蚀而最终获得全部图形的技术，这就要求只有当两次曝光刻蚀出的图形之间具备较好的匹配度时，才能较好的匹配两次曝光刻蚀得到电路的电性，众所周知，氮活性组分可以使光刻胶中毒，从而会大大影响光刻胶定义图形的准确度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，用于解决现有技术中双重图形工艺中第二次图形曝光时光刻胶氮中毒的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，至少包括：
步骤一、提供介电质层，在所述介电质层上自下而上依次形成NDC层、TEOS层、ULK层、NDC硬掩模层、第一NF DARC层、TIN层、第二NF DARC层；
步骤二、依次刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层至露出所述第一NF DARC层上表面为止，形成多个沟槽和第一重通孔；
步骤三、沿所述第一重通孔继续刻蚀至露出所述TEOS层上表面为止，形成与所述第一重通孔贯通的第二重通孔，且所述NDC硬掩模层的局部侧墙暴露；
步骤四、原子层沉积氧化硅薄膜覆盖所述第一、第二重通孔的侧壁和底部、且覆盖所述沟槽的侧壁和底部以及第二NF DARC层的上表面。
优选地，步骤一中的所述介电质层为PMD层。
优选地，步骤二刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层的过程中经过两重曝光。
优选地，步骤四中原子层沉积的所述氧化硅薄膜的厚度为2～5埃。
优选地，步骤四中形成厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜的方法包括：(1)气体吸附；(2)反应沉积；(3)重复气体吸附和反应沉积多次形成所述厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜。
优选地，所述步骤(1)中的气体吸附包括：在1～3torr的压力下，通入流量为1000～10000sccm的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷进行表面吸附，温度为350-400℃，持续时间约为2～5秒。
优选地，所述步骤(2)中的反应沉积包括通入流量为1000～10000sccm的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷，高频射频为100～1000瓦特，持续时间为1～2秒
优选地，所述步骤(3)中重复气体吸附和反应沉积的次数为3至8次。
如上所述，本发明的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，具有以下有益效果：本发明是在第一重通孔刻蚀后增加原子层沉积工艺的氧化硅的方式防止氮活性组分扩散从而减少光刻胶中毒，其特点是以较为致密、台阶覆盖性好且不含可游离活性氮组分的ALDOX包裹住第一重通孔刻蚀后侧壁裸露的含氮硬掩膜NDC，此方法既不影响两重图形电性匹配度也可以有效地抑制掺氮碳化硅中活性氮组分的扩散，从而可解决第二重通孔图形光刻胶中毒现象，提高第二重通孔图形尺度定义的准确性。
附图说明
图1至图4显示为本发明中工艺过程中的各结构示意图；
图5显示为本发明的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，如图5所示，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供介电质层，在所述介电质层上自下而上依次形成NDC层、TEOS层、ULK层、NDC硬掩模层、第一NF DARC层、TIN层、第二NF DARC层；如图1所示，该步骤一中提供介电质层(PMD)，在所述介电质层(PMD)上自下而上依次形成NDC层(NDC)、TEOS层(TEOS)、ULK层(BDLL)、NDC硬掩模层(位于所述BDLL上的NDC)、第一NF DARC层(位于所述NDC硬掩模层上的NFNDC)、TIN层(TIN_MHM)、第二NF DARC层(位于所述TIN层上的NFNDC)。本发明进一步地，本实施例的步骤一中的所述介电质层为PMD层(金属沉积前介电质层，pre-metaldielectric)。其中ULK层为超低介电常数材料。
步骤二、依次刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层至露出所述第一NF DARC层上表面为止，形成多个沟槽和第一重通孔；如图2所示，该步骤二依次刻蚀所述第二NF DARC层(位于所述TIN层上的NFNDC)和TIN层(TIN_MHM)至露出所述第一NF DARC层(位于所述NDC硬掩模层上的NFNDC)上表面为止，形成多个沟槽和第一重通孔，如图2中，宽度较宽的为所述沟槽A，宽度较窄的为所述第一重通孔B。
本发明进一步地，本实施例的步骤二刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层的过程中经过两重曝光。也就是先经过一重曝光之后刻蚀所述第二NF DARC层，之后再经过一重曝光，刻蚀所述TIN层。
步骤三、沿所述第一重通孔继续刻蚀至露出所述TEOS层上表面为止，形成与所述第一重通孔贯通的第二重通孔，且所述NDC硬掩模层的局部侧墙暴露；如图3所示，该步骤三沿所述第一重通孔B继续刻蚀至露出所述TEOS层上表面为止，形成与所述第一重通孔贯通的第二重通孔，且所述NDC硬掩模层的局部侧墙暴露。
步骤四、原子层沉积氧化硅薄膜覆盖所述第一、第二重通孔的侧壁和底部、且覆盖所述沟槽的侧壁和底部以及第二NF DARC层的上表面。如图4所示，原子层沉积(ALD)氧化硅薄膜01覆盖所述第一、第二重通孔的侧壁和底部、且覆盖所述沟槽的侧壁和底部以及第二NF DARC层的上表面。
本发明进一步地，本实施例的步骤四中原子层沉积的所述氧化硅薄膜的厚度为2～5埃。
本发明进一步地，本实施例的步骤四中形成厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜的方法包括：(1)气体吸附；(2)反应沉积；(3)重复气体吸附和反应沉积多次形成所述厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜。
本发明进一步地，本实施例的所述步骤(1)中的气体吸附包括：在1～3torr的压力下，通入流量为1000～10000sccm(standard cubic centimeter per minute，每分钟立方厘米)的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷进行表面吸附，温度为350-400℃，持续时间约为2～5秒。
本发明进一步地，本实施例的所述步骤(2)中的反应沉积包括通入流量为1000～10000sccm的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷，高频射频为100～1000瓦特，持续时间为1～2秒。
本发明进一步地，本实施例的所述步骤(3)中重复气体吸附和反应沉积的次数为3至8次。
综上所述，本发明是在第一重通孔刻蚀后增加原子层沉积工艺的氧化硅的方式防止氮活性组分扩散从而减少光刻胶中毒，其特点是以较为致密、台阶覆盖性好且不含可游离活性氮组分的ALD OX包裹住第一重通孔刻蚀后侧壁裸露的含氮硬掩膜NDC，此方法既不影响两重图形电性匹配度也可以有效地抑制掺氮碳化硅中活性氮组分的扩散，从而可解决第二重通孔图形光刻胶中毒现象，提高第二重通孔图形尺度定义的准确性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于，至少包括：
步骤一、提供介电质层，在所述介电质层上自下而上依次形成NDC层、TEOS层、ULK层、NDC硬掩模层、第一NF DARC层、TIN层、第二NF DARC层；
步骤二、依次刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层至露出所述第一NF DARC层上表面为止，形成多个沟槽和第一重通孔；
步骤三、沿所述第一重通孔继续刻蚀至露出所述TEOS层上表面为止，形成与所述第一重通孔贯通的第二重通孔，且所述NDC硬掩模层的局部侧墙暴露；
步骤四、原子层沉积氧化硅薄膜覆盖所述第一、第二重通孔的侧壁和底部、且覆盖所述沟槽的侧壁和底部以及第二NF DARC层的上表面。
2.根据权利要求1所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：步骤一中的所述介电质层为PMD层。
3.根据权利要求1所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：步骤二刻蚀所述第二NF DARC层和TIN层的过程中经过两重曝光。
4.根据权利要求1所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：步骤四中原子层沉积的所述氧化硅薄膜的厚度为2～5埃。
5.根据权利要求4所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：步骤四中形成厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜的方法包括：(1)气体吸附；(2)反应沉积；(3)重复气体吸附和反应沉积多次形成所述厚度为2～5埃的所述氧化硅薄膜。
6.根据权利要求5所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的气体吸附包括：在1～3torr的压力下，通入流量为1000～10000sccm的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷进行表面吸附，温度为350-400℃，持续时间约为2～5秒。
7.根据权利要求5所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的反应沉积包括通入流量为1000～10000sccm的氩气，通入流量为100～1000sccm的氧气，通入流量为50～100sccm的双硅烷，高频射频为100～1000瓦特，持续时间为1～2秒。
8.根据权利要求5所述的解决双重图形工艺中光刻胶中毒的方法，其特征在于：所述步骤(3)中重复气体吸附和反应沉积的次数为3至8次。
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