[发明专利]一种新的底部抗反射薄膜结构

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造工艺技术领域，具体涉及一种底部抗反射薄膜结构。

背景技术

随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小，目前主流工艺0.18μm技术就是指栅极的长度为0.18微米。线宽的不断缩小首先要求光刻工艺定义的线条越来越窄，当然对刻蚀工艺的要求也越来越高。为了满足光刻的要求，除了在光刻机设备方面的不断升级换代以外，人们还使用了其它的技术来提高光刻的质量和精度，使用抗反射膜(ARC)就是其一。ARC的作用是：防止光线通过光刻胶后在衬底界面发生反射，因为返回光刻胶的反射光线会与入射光发生干涉，导致光刻胶不能均匀曝光。

ARC的发展经过了顶部抗反射薄膜(TARC)和底部抗反射薄膜(BARC)两个阶段。目前主要使用的是BARC，而BARC又分为有机、无机两种。有机BARC通常如同光刻胶一样通过spin-on的方法涂敷在硅片上，而无机BARC一般是指SiON薄膜，通过PECVD方法淀积。

无机BARC和有机BARC的工作方式有很大不同。一般要求有机BARC的折射率与光刻胶匹配，这样可以消除入射光在光刻胶-BARC界面的反射。此外，有机BARC还要可以吸收光线，所以光线在通过BARC时就已经被吸收了，而不会到达下一个界面发生发射。有机BARC一般比较厚。无机BARC则是通过相消干涉工作，也就是说既有光线从光刻胶-BARC界面反射，也有光线从BARC-衬底界面反射，而如果这两种不同的反射光相位相反，则会发生相消，从而起到消除反射的作用。可以通过调整BARC薄膜的折射率(n)、消光系数(k)和薄膜厚度(t)来获得最好的效果。

有机BARC具有以下优点：成本低、折射率重复性好、平面性好(在对景深要求高时，这个优点就突出了)、同时由于是有机物质，可以返工，见图1。但是它的缺点在于与光刻胶同为有机物质，因此在刻蚀时存在选择比差的问题，会造成“吃胶”现象。此外还会造成一定的CD(特征尺寸)损失。无机BARC的优点是：厚度控制精确、可以调节薄膜的成分，对光刻胶的刻蚀选择比比有机BARC高，此外因为是无机的，可以承受一定的离子轰击，因此CD损失要小，易于刻蚀的实现。而且因为无机BARC，如SiON，一般很薄且是保形的，在整个硅片都均匀分布，这样在刻蚀时要整片都刻蚀干净就不需要长时间的过刻蚀，见图2。当然由于使用PECVD的方法，在工艺开发上和保持工艺稳定性上相对于有机BARC都要差一些。另外，使用无机BARC会造成硅片表面的光刻胶厚度有变化，也对线宽均匀性有一定影响，对光刻时景深也有一定影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以综合两种BARC的优点，避免两种BARC的缺点的底部抗反射薄膜结构。

本发明提出的底部抗反射薄膜，是将无机BARC和有机BARC复合起来构成混合底部抗反射薄膜(mixed BARC)，其中无机BARC在下，有机BARC在上。具体做法是将无机抗反射薄膜淀积在硅片表面，有机抗反射薄膜涂敷在无机抗反射薄膜上面，在有机抗反射薄膜上面涂敷光刻胶。其中，有机抗反射薄膜须与无机抗反射薄膜相兼容。

上述的无机抗反射薄膜的淀积厚度一般可为20-40nm，有机抗反射薄膜的涂敷厚度可为60-200nm。无机抗反射薄膜可采用通常的材料，例如SiON或者SiO₂等，并可采用PECVD的方法。有机抗反射薄膜也可采用通常的材料，并可采用spin-on方法涂敷。本发明的反射膜的结构如图3所示。

本发明中，利用有机BARC平坦性好的优点，可以减少因为硅片表面的起伏造成的光刻胶厚度的不均匀，从而减小了因此造成的线宽变化(由图1和图2可以看到，图1的光刻胶平坦性要好于图2的)；而且改善了曝光的景深，克服了无机BARC对景深照顾不够的缺陷，提高了光刻的质量。同时因为使用了无机BARC作为底部BARC，等离子体刻蚀时，离子轰击的能量可以较大，与光刻胶的刻蚀选择比也比较高，减少了传统的刻蚀有机BARC存在的线宽损失问题。同时无机BARC的工艺稳定性较差而有机BARC相对较好，使用有机BARC对于弥补无机BARC工艺稳定性或者降低对无机BACR的工艺要求都是有帮助的。

附图说明

图1是使用有机BARC光刻工艺的抗反射膜结构图示。

图2是使用无机BARC的光刻工艺的抗反射膜结构图示。

图3是本发明使用复合膜光刻工艺的抗反射膜结构图示。

图中标号：1为有起伏的硅片表面，2为有机BARC，3为无机BARC，4为光刻胶。

具体实施方式

本发明的实施过程为：