[发明专利]一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法。

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，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，人们还使用其它的技术来提高光刻的质量和精度，使用抗反射涂层(ARC)就是其中之一。ARC的作用是：防止光线通过光刻胶后在衬底界面发生反射，这是因为返回光刻胶的反射光线会与入射光线发生干涉，导致光刻胶不能均匀曝光。ARC的发展经过了顶部抗反射层(TARC)和底部抗反射层(BARC)两个阶段。目前主要使用的是BARC，而BARC又分为有机BARC和无机BARC两种。其中有机BARC具有以下优点：成本低、折射率重复性好、平面性好。而且对于有机BARC，易于实现工艺的返工。因此，在现有技术中有机BARC得到了广泛的使用。一般有机BARC的折射率要与光刻胶匹配，这样可以消除入射光在光刻胶-有机BARC层的反射；此外，有机BARC层还可以吸收光线，所以光线在通过有机BARC层时就已经被吸收了，而不会达到下一个界面发生反射。

传统的单层有机BARC层可能无法在所有的角度下使反射率保持在1％以下，因此提出双BARC层工艺，使用该工艺能够使反射率得到控制。也即在BARC层之上再涂覆一层抗反射涂层。如图1A所示，是传统的采用双BARC层工艺的半导体器件结构示意图。首先在需要进行光刻的前端器件层101上涂覆第一有机BARC层102；然后在第一有机BARC层102上旋涂第二有机BARC层103；最后在第二有机BARC层103上涂敷一层光刻胶层104。之后进行相应的光刻工艺，例如曝光、显影等等，以完成整个光刻工艺。但是，采用这种结构的缺点在于，由于BARC层与光刻胶同为有机物质，因此在刻蚀时存在蚀刻选择比较低的问题，会在光刻胶显影完成后造成光刻胶的“颈缩(necking)”现象。由于与光刻胶接触的第二有机BARC层中有机物的存在，使得该第二有机BARC层的表面致密性很差，因此光刻胶中的淬灭剂(Quencher)会很容易进入到该有机BARC层中。由于淬灭剂能阻止光刻胶曝光后产生的光酸与光刻胶发生反应。因此当与第二有机BARC层接触的光刻胶中的一部分淬灭剂进入到第二有机BARC层后，在曝光后光刻胶中的一部分由于没有淬灭剂而与光刻胶发生反应。该反应导致了在光刻胶显影后造成光刻胶图形的“颈缩”现象。当发生“颈缩”现象后，对干法刻蚀后的线条边缘粗糙度最终形成的图案会产生缺陷。

为了克服上述问题，现有技术中提出了一种通过向与光刻胶接触的普通的BARC中掺杂硅以提高BARC层蚀刻选择比的新材料，即含硅的底部抗反射涂层(Si-BARC)。这种Si-BARC材料的分子通式例如：

这种Si-BARC材料不仅能够很好地控制反射和作为转移图案的掩模层，而且能够在一定程度上消除“颈缩”现象。用Si-BARC层来替代与光刻胶层104邻近的第二有机BARC层103，能够提高器件的良品率。由于Si-BARC层中硅的存在，使得与光刻胶接触的抗反射涂层的表面的结构变得比没有掺杂硅时更加致密，因此能阻止光刻胶中的淬灭剂进入到该含硅的底部抗反射涂层中，这样在一定程度上消除了光刻胶显影后的“颈缩”现象。如图1B所示，是传统的采用Si-BARC层的双BARC层工艺的半导体器件结构示意图。首先在需要进行光刻的前端器件层101’上旋涂一层有机BARC层102’，在有机BARC层102’上旋涂Si-BARC层103’，在Si-BARC层103’上涂敷一层光刻胶层104’，之后进行相应的光刻工艺。