[发明专利]自对准光刻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻工艺，特别涉及一种自对准光刻工艺。

背景技术

光刻工艺是半导体器件生产中将设计图形转移到硅片上的一种制造工艺。它通过将设计好的器件进行分解，多次光刻分别形成不同器件的不同部分。多次光刻就遇到一个不同光刻层之间的互相套刻对准的问题。通常此套刻偏差由于设备和工艺的制约，必然会存在一个偏差量，制约了器件的特性。因此设计时必须考虑此偏差值给与一定量的冗余设计空间，但这样又会使器件面积增加。因此光刻套刻精度成为了一个关键性的制约工艺能力的指标。为了克服光刻套刻带来的器件特性或面积的损失，自对准的方法受到了器件设计者和工艺制造者的极大欢迎，它可以实现完美的两层之间的套刻。

常用的自对准工艺方法有两种：一种是在注入工艺中，利用已经形成的层次作为阻挡层，使不需要注入的区域被其他材料所阻挡，比如栅极以后的源漏区注入(见图1)，利用已经形成的栅极对沟道区域进行阻挡。这种方法的缺点是需要自对准层厚度非常厚，可以在后续工艺中作为阻挡层存在，而且该层材料会在后需工艺中直接被注入或刻蚀，因此对于需要保护自对准层不能有损伤的情况不适用。同时它只能在较低的未受保护的区域进行操作，不能反过来对自对准层进行操作。因此这种方法通常比较适合对基板进行注入或湿法刻蚀。

另一种是运用在刻蚀工艺中，如果两层材料需要自对准形成时，就不采用分别对单层沉积，单层刻蚀的方法，而是采用一起沉积，一起刻蚀的方法形成(见图2)。比如双层自对准堆叠栅的形成。但这种方法的缺点也很明显，无法单独形成各层的图形，需要额外的光罩进行自对准层的产生，工艺复杂度和成本较高。同时两层材料要么一起去掉，要么一起产生，而这两层材料往往都是形成器件的部件，因此很难同时产生自对准和单层材料相邻的结构，如果要产生，就不是自对准，又变回到要考虑套刻精度了。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自对准光刻的方法，其能在任意区域形成自对准图形。

为解决上述技术问题，本发明的自对准光刻的方法，包括如下步骤：

1)在自对准的图形层上淀积抗反射材料，采用光刻和刻蚀工艺在所述抗反射材料中形成自对准图形；

2)接着涂负性光刻胶；

3)最后进行直接曝光并显影，去除所述抗反射材料层上的负性光刻胶。

本发明的自对准光刻的方法，应用了负性光刻胶具有低于阈值E0曝光可以被显影，高于E0不可被显影这一特性，利用抗反射材料可以把衬底反射率消到很低，即使曝光能量高于E0，但在抗反射材料上的部分实际有效曝光能量远低于E0，因此还是会被显影。而在没有抗反射层的区域，曝光能量依然高于E0，光刻胶可以被保留，因此不需要使用光可掩膜版，只要进行全面曝光，就可以根据前层抗反射层的图形自对准形成图形。采用本发明的自对准光刻的方法，具有成本低，工艺简单的优点，全面光照甚至可以不采用光刻机，而可采用紫外光的直接照射。同时，其中使用的抗反射层并不是形成器件的材料，而只是制造中的中间材料，因此可以进行任意的后续工艺而不用担心其被注入或刻蚀后对器件特性造成影响。当抗反射层选用SiON，TiN等常用的覆盖层材料时，可以和其他膜层一起沉积形成，其图形也可以在刻蚀其他膜层时一起产生，因此不需要额外的光刻板和光刻步骤。同时采用SiON或TiN等抗反射层，其膜质具有随行性，可以无视台阶高低差，根据集成工艺的选择任意在高或低的区域产生，因此自对准工艺不受台阶差的限制，可以在任意区域形成自对准图形。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为自对准离子注入的实例结构示意图；

图2为自对准刻蚀的结构示意图；

图3为本发明的自对准光刻的流程示意图；

图4为本发明中涂覆负性光刻胶后的结构示意图；

图5为本发明中曝光显影后的结构示意图；

图6为负性光刻胶的显影速率示意图。

具体实施方式

本发明的自对准光刻方法，包括如下步骤：

1)在自对准的图形层上淀积抗反射材料，而后采用光刻和刻蚀工艺在抗反射材料层上形成自对准图形；

2)接着涂负性光刻胶；