[发明专利]后段制程中双重图形化方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种后段制程中双重图形化方法。

背景技术

随着半导体器件的集成度越来越高，半导体器件的体积和关键尺寸(Critical Dimension)的不断缩小，关键尺寸逐渐接近甚至超过了光学光刻的物理极限，集成电路产业尤其是光刻技术面临了更加严峻的挑战。业界一直致力于延长化学光刻平台的寿命，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广泛应用。

双重图形化(Double Patterning)、双重曝光(Double Exposure)、高折射率浸没式以及超紫外线光刻技术(EUV)等光刻分辨率增强技术在实现32nm以下技术节点被寄予了厚望。由于光刻机软硬件技术的进步使集成电路技术领域又向前迈进了一步，双重图形化技术和双重曝光技术的重要程度与日俱增，已经成为目前业界32nm以下的主流解决方案。

双重图形化技术的出发点是将超过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，并相应的生产两块光刻板(掩膜版)，然后通过光刻-刻蚀-光刻-刻蚀的双重图形化工艺，形成最终图形。

在双重图案化技术中，自对准双重图案化技术(Self Alignment Double Patterning)是采用自对准的方式，具体地说，自对准双重图案技术是通过在形成互连金属线之前先形成侧墙，利用侧墙定义互连金属线，因此只需一次曝光步骤即可定义芯片阵列(Cell Array)中的直线型走向的字线(World Line)，并能够提高光刻分辨率，从而在集成电路制造技术的一些成为主流技术。

然而，在半导体后段制程工艺(BEOL，Back End of Line)中，形成的互连金属线具有大量的转角图案，例如90度转角，使自对准双重图案化技术难以应用于后段制程工艺中。在半导体后段制程工艺形成双重图形化的方法面临极大的技术挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种后段制程工艺中，能够形成具有转角图案的双重图形化方法。

为解决上述问题，本发明一种后段制程中双重图形化方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成介质层和硬掩膜层；

在所述硬掩膜层上形成第一图案化的光刻胶，所述第一图案化的光刻胶所曝光的图案包括若干规则排列的转角图案；

以所述第一图案化的光刻胶为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至暴露所述介质层，去除所述第一图案化的光刻胶以形成第一沟槽；

在所述硬掩膜层及所述暴露的介质层上形成第二图案化的光刻胶，所述第二图案化的光刻胶所曝光的图案包括若干规则排列的直线图案；

以所述第二图案化的光刻胶为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，直至暴露所述介质层，去除所述第二图案化的光刻胶以形成第二沟槽；

以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述介质层，形成互连金属线沟槽；以及

在所述互连金属线沟槽中填充形成互连金属线。

进一步的，所述第一图案化的光刻胶暴露的图案包括若干规则排列的由第一方向直线图案、第二方向直线图案以及由第一方向直线图案与第二方向直线图案连接形成的转角图案形成的图案。

进一步的，所述第一图案化的光刻胶暴露的图案包括若干规则排列的”Z”字形图案，所述第二图案化的光刻胶暴露的图案包括若干直线图案，所述直线图案的两端分别与所述”Z”字形图案的端部位置对应相接。

进一步的，所述介质层为低介电常数材料层。

进一步的，所述介质层的材质为有机聚合物、超小型泡沫塑料、包含有机聚合物的硅基绝缘体、掺杂碳的硅氧化物及掺杂氯的硅氧化物中的一种或其组合。

进一步的，所述硬掩膜层为金属硬掩膜层。

进一步的，所述硬掩膜层的材质为氮化钛及氮化钽中的一种或其组合。

进一步的，所述硬掩膜层的厚度为150埃～400埃。

进一步的，在所述互连金属线沟槽中填充形成互连金属线的步骤包括：覆盖互连金属线薄膜，所述互连金属线薄膜填充所述互连金属线沟槽；及进行化学机械研磨工艺，去除位于所述互连金属线沟槽以外的互连金属线薄膜和硬掩膜层，以所述互连金属线沟槽中填充形成互连金属线。

进一步的，所述第一图案化的光刻胶和第二图案化的光刻胶的材质为氟化氪或氟化氩。