[发明专利]光刻图案的形成方法和双镶嵌结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻图案的形成方法和双镶嵌结构的制造方法。

背景技术

随着半导体集成电路制造工艺的不断发展，集成度越来越高，线宽越来越小，为降低功耗，提高响应速度，在制造后段的互连线时，采用低电阻率的铜作为互连线材料。由于铜难以刻蚀，需采用双镶嵌工艺来形成铜互连线结构；专利公开号为CN 1866495A的中国专利申请文件公开了一种制造铜双镶嵌结构的方法，在其公开的中国专利申请文件中，首先，提供半导体衬底，该半导体衬底包含有介质层，在该介质层中具有双镶嵌孔洞(即连接孔和沟槽)，接着，在该双镶嵌孔洞侧壁和底部沉积保护层和阻挡层，然后，在所述双镶嵌孔洞中形成铜金属层。

一般的，形成所述中国专利申请文件的双镶嵌孔洞的方法有两种：连接孔优先(即先形成连接孔后形成沟槽)或沟槽优先(即先形成沟槽后形成连接孔)。无论是连接孔优先还是沟槽优先的方法，都需要两步光刻和刻蚀工艺，在介质层生形成先形成连接孔之后，需要再次光刻并刻蚀以形成沟槽，或者先形成沟槽之后，需要再次光刻并刻蚀以形成连接孔；但是，无论是首先形成连接孔还是沟槽都会造成半导体基底表面不再是平坦的表面，需要先旋涂用于平坦化的抗反射层，填充半导体基底中的连接孔或凹槽，然后再旋涂光刻胶层进行后续的光刻工艺；然而，首先形成的连接孔或沟槽由于在介质层不同位置具有不同的疏密程度，使得的抗反射层表面平整度变差，影响后续的第二步光刻工艺。

图1至图5为现有的一种连接孔优先的方式形成双镶嵌孔洞的方法的各步骤相应的结构的剖面示意图。

如图1所示，首先提供半导体基底30，在所述半导体基底30上形成第一介质层32，在所述第一介质层32上形成第二介质层34，所述第二介质层104为低介电常数材料。

如图2所示，在所述第二介质层34上旋涂光刻胶层36，通过曝光显影形成连接孔图案38。

如图3所示，刻蚀所述连接孔图案38底部的第二介质层34，在所述第二介质层34中形成连接孔38a。

如图4所示，去除所述第一光刻胶层36，并在所述连接孔38a中和第二介质层34上形成的抗反射层40，在所述抗反射层40上旋涂第二光刻胶层42，通过曝光显影工艺形成沟槽图案44。

如图5所示，刻蚀所述沟槽图案44底部的抗反射层40和第二介质层34，将所述沟槽图案44转移到第二介质层34中，去除所述第二光刻胶层42和抗反射层40，形成沟槽44a。

由于第二介质层34中的连接孔38a在不同位置的疏密层度不同，且在第二介质层34表面的部分区域有大片的空旷区域，使得在所述连接孔38a中和第二介质层34上形成的抗反射层40的表面平坦度较差，在连接孔38a较为密集的区域，抗反射层40较薄，而在连接孔38a较为稀疏的区域或第二介质层34上大片的空旷区域上的抗反射层40却较厚，使得在连接孔38a较为密集区域的抗反射层40表面产生凹陷；这使得光刻形成的沟槽图案44的线宽的一致性变差，减小了形成沟槽图案44的光刻工艺窗口。

发明内容

本发明提供一种光刻图案的形成方法和双镶嵌结构的制造方法，该方法形成的光刻图案的线宽具有较好的一致性。

本发明提供的一种光刻图案的形成方法，包括：

提供具有介质层的半导体基底，在所述介质层中具有第一开口；

在所述第一开口中和介质层上形成第一材料层，所述第一材料层至少填满所述第一开口；

在所述第一材料层上形成第二材料层；

在所述第二材料层上形成光刻胶层，并图形化该光刻胶层形成第二开口图案，至少一第二开口图案位于所述第一开口上方。

可选的，第一材料层为可旋涂材料，形成第一材料层的步骤如下：

向所述介质层表面喷出第一材料，以第一速率旋转所述半导体基底；

以大于所述第一速率的第二速率旋转所述半导体基底；

以小于所述第二速率的第三速率旋转所述半导体基底；

停止喷出第一材料；

以大于所述第三速率且小于第二速率的第四速率旋转所述半导体基底。

可选的，第一材料层为可旋涂材料，形成第一材料层的步骤包括：

向所述介质层表面喷出第一材料，旋转所述半导体基底，使所述第一材料至少填满所述第一开口；

回刻所述第一材料，使所述第一开口中的第一材料表面低于所述介质层表面；

再次喷出第一材料，并旋转所述半导体基底，使所述第一材料覆盖整个半导体基底表面。

可选的，第二材料层为可旋涂材料，形成第二材料层的步骤包括：