[发明专利]一种提升通孔层工艺窗口的方法

说明书

本发明公开了一种提升通孔层工艺窗口的方法，先在通孔层版图上查找图形密度低的区域，在不影响实际电路设计的空白区域添加冗余通孔图形，然后进行通孔上层金属层图形的光刻、刻蚀，把上层金属层图形传递到硬掩膜层，以及进行通孔图形的光刻、刻蚀，把通孔图形传递到介质层，并利用硬掩膜层阻挡冗余通孔图形向介质层传递，最后通过一次性刻蚀将通孔图形和金属层图形传递到硅片上；本发明通过在通孔图形的低密度区域添加冗余通孔图形，从而增强了通孔图形的解析能力，提升了通孔图形的工艺窗口，并且添加的冗余图形不会对实际的电路造成影响。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种提升通孔层工艺窗口的方法。

背景技术

随着互连尺寸的不断缩小，图形的关键尺寸逐渐达到了单次光刻技术的极限，光刻的工艺窗口越来越小。例如，在双大马士革结构的形成过程中，为了得到符合设计规则的通孔尺寸，通常采用自对准通孔工艺来形成通孔层。在自对准通孔工艺中，通孔的尺寸并不是通过通孔的版图设计尺寸来决定，而是通过与通孔相连的上层金属层线宽来决定。换言之，为了获得更大的通孔光刻工艺窗口，通孔的光刻关键尺寸会大于设计尺寸，再通过自对准通孔工艺来获得最终满足设计尺寸的通孔。

随着通孔尺寸的不断减小，光学临近效应越来越明显，使得通孔的光刻工艺窗口越来越小，特别是对于图形密度相对较低的区域。业界通过一系列图形增强工艺来提升通孔的光刻质量和工艺窗口，最常见的是在通孔图形周围添加亚解析度图形来提升通孔的解析能力。

请参阅图1，图1是常见的添加亚解析度图形的通孔层与上层金属层版图图形。如图1所示，在该版图设计中，通孔101的尺寸通过上层金属层103线宽来决定。为了提升通孔的光刻质量和工艺窗口，在通孔图形的周围添加了若干组亚解析度图形102，来提升通孔的解析能力。

然而，为了保证这些额外添加的亚解析度图形不会在光刻过程中被光刻机所解析曝光、从而在硅片上产生实际图形，此类亚解析图形的尺寸都设计得很小。换言之，这类亚解析图形对于通孔、特别是相对孤立的通孔来讲，其所带来的光学增强作用非常有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种提升通孔层工艺窗口的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提升通孔层工艺窗口的方法，包括以下步骤：

步骤一：在通孔层版图上查找图形密度低的区域，在不影响实际电路设计的空白区域添加冗余通孔图形；

步骤二：提供一衬底硅片，所述硅片上依次形成有介质层和硬掩模层，在硅片上进行通孔上层金属层图形的光刻工艺，并通过刻蚀把上层金属层图形传递到硬掩膜层；

步骤三：根据步骤一得到的通孔层版图，在硅片上进行通孔图形的光刻工艺，并通过刻蚀把通孔图形传递到介质层；其中，利用硬掩膜层阻挡冗余通孔图形向介质层传递；

步骤四：通过刻蚀工艺，将通孔图形和金属层图形一次性传递到硅片上。

优选地，将所述冗余通孔图形添加在空白区域的方法包括：首先在通孔层版图上查找到图形密度低的区域，然后结合上、下层金属层版图图形，找到符合插入规则的通孔图形区域，插入冗余通孔图形。

优选地，符合所述插入规则包括同时满足：符合通孔层的设计规则以及对设计电路的上、下层金属层没有影响。

优选地，所述图形密度低的区域含有孤立的通孔图形，将所述冗余通孔图形添加在通孔图形附近的空白区域。

优选地，将所述冗余通孔图形添加在通孔图形附近的上层金属层图形两侧的空白区域。

优选地，将所述冗余通孔图形在通孔图形附近的上层金属层图形两侧的空白区域对称添加。