[发明专利]改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法

说明书

本发明公开了一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法，主要包括：读入初始GDS文件中所有层次版图原始设计数据和特定图形的具体所在位置；根据该层次与其它参考层次的位置信息，确定最小的设计单元，从而得出需要添加的Dummy图形和SRAF图形的大小和位置，同时利用已有的OPC模型进行OPC计算修正；进行掩膜版Mask制作；在光刻工艺中采用双重曝光的方法；在显影工艺中采用双重显影的方法。本发明通过优化OPC模型+两次曝光+两次显影得到相对陡直的光刻胶形貌和特征尺寸一致性较强的高深宽比结构图形,还可以和现有版图处理方法兼容，将现有EDA软件集成在一个平台上，能准确地实现设计者的意图，优化图形转移中的光刻胶形貌，实现图形一致的目标。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路设计、测试和制造领域对版图数据的处理技术,具体属于一种改善高深宽比图形不一致和提高光刻胶形貌陡度的方法。

背景技术

当前，大规模集成电路普遍采用光刻系统进行制造。光刻系统主要包括照明部分、掩膜部分、投影部分及硅片部分四个系统。如图1所示，光源发出的光线经过聚光器聚焦后入射至掩膜版，掩膜版的开口部分透光，经过掩膜版后，光线经投影部分(孔和透镜)入射至涂有光刻胶的硅片上，这样掩膜图形就复制到硅片上。

目前，有深宽比超过6:1的光刻胶，更甚者深宽比高达10:1，该层次的用途之一是像素区的隔离，当像素区离子注入剂量越大，器件的功能就会越强，同时，该层次也是沿着”摩尔定律”发展的代表层次。业界推动的三个主要方向包括像素尺寸缩小、特征尺寸(Critical Dimension，简称CD)缩小和光刻胶加厚。在实际的版图设计中，光刻胶分布是一种重复性很高的版图设计，这部分图形的光学临近修正(Optical Proximity Correction，简称OPC)的理想状态是保持高度一致性，这样成像效果才能达到最佳。然而，实际操作过程中，我们不仅无法达到这样的要求，而且这类图形之间的差异性还不小。

原因在于，在厚度较大(深度较深)的光刻胶中，上部的光刻胶对光能的吸收较大，底部的光刻胶不能得到充分地曝光，所以一般采用反复曝光的方法获得高深宽比图形。而且，在显影过程中，显影的速率随深度的变化较大，而且底部的显影液不能得到及时更新，导致底部的光刻胶无法和新鲜的显影液接触，因此光刻图形的一致性较差。

另外，掩膜版到光刻胶表面的距离、掩膜版的线宽和入射光的角度对光刻胶的光场都有着重要的影响。一方面，随着光刻胶厚度的增加，光在光刻胶内部发生显著的衍射效应，另一方面，由于光刻胶厚度不均匀，而且在光刻胶底部的折射率不同，所以还会发生反射的现象，因此，光刻胶内部的光场是相干叠加和非相干叠加的。双重曝光可能带来的问题是光刻胶的形貌不够陡直，光刻胶顶部形貌损失较多，如图2所示。

一般来说，一张较暗的照片配上一张光源充足的照片可以更好的突出照片的主体，如果两张照片都很亮的话，会容易使照片失去重点。所以在拍摄多重曝光的时候，一定要注意在第一张照片上预留暗位。透光一半，可以将第一张虚化掉作为背景，以配合第二张清晰的主体，这样就可以做出一张对比感强的多重曝光了。

图3a、图3b所示分别为典型的薄光刻胶和厚光刻胶的透光率曲线图，由图3a、图3b可知，随着曝光时间(Exposure Time)的增大，透光率(Transmittance)也逐渐增大，当光刻胶完全曝光后，其透光率保持为稳定值，此时化学反应基本上结束。而随着光刻胶厚度的增加，光刻胶在曝光结束时的透光率在减小。由于曝光光源在光刻胶的化学反应中强度值有限，因此当光刻胶的厚度超过一定值时，在曝光的初始一段时间内光刻胶的透过率不变，如图3b所示。

在实际的工艺处理中，厚光刻胶还存在着分布不均匀的问题，而且工艺条件的差异使这种分布非均匀性进一步增大，这就导致在实际设计和工艺中对于不同厚度的光刻胶采用恒定不变的曝光参数根本不可行。因此需要建立一套随光刻胶的厚度变化而变化的光刻胶模型，更加准确地计算光刻胶内部的感光化合物PAC(photoactive compound)浓度分布。