[发明专利]双重图形化方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺领域，尤其涉及一种双重图形化方法。

背景技术

伴随着集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积和关键尺寸正变得越来越小。随着关键尺寸越来越小，集成电路产业面临越来越多的挑战。所面临的重要挑战之一是由于光刻机曝光光源所决定，光刻关键尺寸已经接近曝光机台的极限分辨率。半导体产业界一直致力于延长光学光刻平台的寿命，多种分辨率增强技术和光学临近修正技术已经得到了业界的普遍应用。

双重图形化、光刻双重曝光、高折射率浸没式光刻技术以及极紫外光刻技术等光刻分辨率增强技术在实现32nm技术节点被普遍寄予了厚望。由于光刻机软硬件技术进步导致的生产率的提高，双重图形化技术和光刻双重曝光的重要程度与日俱增，已成为目前业界32nm主流解决方案。

双重图形化技术的出发点是将超出光刻机极限分辨率的设计图形分拆成光刻机能够达到的分辨率的两层图形，并生产相应的两块光刻版，然后通过光刻-刻蚀-光刻-刻蚀的双重图形化工艺中，最终达到需求的最终图形。

图1到图5是一种现有技术的双重图形化方法的各步骤示意图。首先，在衬底10上依次沉积或生长完成图形层11、硬掩模层12和第一光刻胶层13，如图1所示。接着，以第一光刻图形版14对所述第一光刻胶层13进行曝光，显影后蚀刻所述第一光刻胶层13和所述硬掩模层12，所述第一光刻图形版14上的图形形成到所述硬掩模层12上，从而完成对所述硬掩模层12的第一次刻蚀，如图2所示。

去除所述第一光刻胶层13并进行清洗，在所述硬掩模层12上沉积第二光刻胶层15，以第二光刻图形版(图未示)对所述第二光刻胶层15进行曝光、显影、刻蚀处理，使得所述第二光刻图形版上的图形形成在所述第二光刻胶层15上，如图3所示。以所述第二光刻胶层15为掩模刻蚀所述硬掩模层12，然后去除所述第二光刻胶层15并清洗，所述第一光刻图形版14和第二光刻图形版上的图形形成在所述硬掩模层12上，如图4所示。以所述硬掩模层12为掩膜，对所述图形层11进行刻蚀，当所述硬掩模层12被去除后，双重图形化工艺流程完成，如图5所示。

现有技术的双重图形化方法尽管已经实现对极限分辨率的延伸，但这种技术有自身的缺点。其中重点之一是当完成对所述硬掩模层12的第一次刻蚀后，所述硬掩模层12图形之间的间隙会对硬掩模层表面的平整度造成很大影响。在进行第二次光刻工艺时，图形旋涂的抗反射涂层和光刻胶需要填充所述硬掩模层12之间的图形间隙，使得在间隙区和非间隙的表面光刻胶的厚度均匀性差异很大，导致对第二次光刻工艺的工艺窗口及光刻胶形貌控制造成很大困难。并且由于所述硬掩模层12的图形间隙和所述第二光刻层15的距离太近，所述硬掩模层12的图形间隙会对所述第二光刻层15进行的图形光学成像造成干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在第二次光刻工艺中即能够提高光刻胶层的平坦度又能减小图形成像干扰的双重图形化方法。

一种双重图形化方法，包括如下步骤：自下而上依次在衬底上沉积图形层和旋涂第一光刻胶层；利用第一层光刻图形版光刻所述第一光刻胶层，并以光刻后的所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀所述图形层；去除所述第一光刻胶层，在所述图形层的表面和所述图形层刻蚀形成的图形间隙内沉积硬掩膜层；对所述硬掩膜层的表面进行平坦化处理；在所述硬掩膜层的平坦表面沉积第二光刻胶层；利用第二层光刻图形版光刻所述第二光刻胶层、并以光刻后的所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层和所述图形层；去除所述第二光刻胶层和所述硬掩膜层。

一种双重图形化方法，包括如下步骤：自下而上依次在衬底上沉积图形层和旋涂第一光刻胶层；利用第一层光刻图形版光刻所述第一光刻胶层，并以光刻后的所述第一光刻胶层为掩膜刻蚀所述图形层；去除所述第一光刻胶层，在所述图形层的表面和所述图形层刻蚀形成的图形间隙内沉积硬掩膜层；对所述硬掩膜层的表面进行平坦化处理；在所述硬掩膜层的平坦表面沉积第二光刻胶层；利用第二层光刻图形版光刻所述第二光刻胶层、以光刻后的所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层；去除所述第二光刻胶层，以刻蚀后的所述硬掩膜层刻蚀所述图形层；去除所述硬掩膜层。

本发明优选的一种技术方案，利用化学机械研磨的方式对所述硬掩膜层的表面进行平坦化处理。

本发明优选的一种技术方案，所述硬掩膜层的材料为氮化硅或者氮氧化硅或者四乙基硅酸盐或者氮化坦或者氮化钛。

本发明优选的一种技术方案，所述硬掩膜层的厚度范围为100～1000纳米。

本发明优选的一种技术方案，所述图形层为半导体器件的多晶硅线-槽层或者半导体器件的通孔接触层。