专利名称：接触孔的两次图形曝光方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域中的光刻技术，特别是涉及一种 接触孔的两次图形曝光方法。
背景技术：
随着芯片尺寸的缩小，芯片的线宽也越来越细。传统的光学投影光刻
系统一般是193nm的，现有的单次光刻成像技术已经不能满足半导体技术 发展的需求。
为了解决上述问题，两次图形曝光技术已经被提出。如图1所示，现 有的两次图形曝光技术包括以下步骤第一步，在形成刻蚀阻挡层之后， 在硅衬底上涂覆光刻胶并光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，刻 蚀掉非光刻胶保护区域的待刻蚀衬底；第三步，剥离剩余的光刻胶和刻蚀 阻挡层；第四步，填充光刻胶或者抗反射层；第五步，利用抗反射层或者 光刻胶作为刻蚀隐蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀掉不被抗反射层或光刻胶 保护的区域的衬底；最后，剥离剩余的光刻胶或者抗反射层，并进行清洗。
现有的两次图形曝光技术在第二步刻蚀之前采用光刻胶或者抗反射层 作为填充物，其填充性能受到深宽比的约束，使得第一次刻蚀后的间隙不 能被很好的填充，从而影响了第二次图形曝光的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种接触孔的两次图形曝光方法，减少第一次刻蚀间隙的填充物填充性能差的不利影响，提高第二次图形曝 光效果。
为解决上述技术问题，本发明接触孔的两次图形曝光方法的技术方案 是，包括以下步骤第一步，在待刻蚀衬底上方涂覆光刻胶并进行第一次 光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀多晶 硅栅极的接触孔；第三步，剥离剩余的光刻胶；第四步，采用湿法可显影 填充材料涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙；第五步，用显影液显 影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并移除待刻蚀衬底表面的填充材 料，实现硅片的表面平整表现；第六步，检测显影表现，如发现前层介质 膜上仍然存在第四步中的填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料 被全部去除；第七步涂覆光刻胶，并进行第二次光刻；第八步，利用光 刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀源漏区域的接触孔；第九步， 剥离剩余的光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。
作为本发明的进一步改进是，第四步中所述的湿法可显影的填充材料， 其填充材料由酮类、醚类、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准 四甲基氢氧化铵显影液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基 团树脂、交联树脂构成，分子量在1000到50000之间，其折射率在1.0到 3.0之间，其消光系数在O. 1到3.0之间。
本发明利用湿法可显影的填充材料填充第一次刻蚀的间隙，它的高的 深宽比，具有良好的填充性能，提高了第二次图形曝光的效果。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明 图1为已有的两次图形曝光方法流程示意图； 图2为本发明两次图形曝光方法流程示意图； 图3至图8为本发明实施例工艺方法示意图。
图中附图标记中，10为衬底，20为湿法可显影材料，30为多晶硅侧墙， 40为源'漏注入区，50为栅极氧化层，60为多晶硅栅极，70为正性光刻胶， 80为前层介质膜。
具体实施例方式
如图2所示，本实施例包括如下的步骤
在硅衬底上形成源漏区域、栅极氧化层和多晶硅栅极以及侧墙和前层 介质膜之后，在待刻蚀衬底上涂覆光刻胶，并进行第一次光刻，所成形态 如图3所示。
接着，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀非光刻胶 保护区域的待刻蚀衬底，形成多晶硅栅极的接触孔。然后，剥离掉剩余的 光刻胶，形成如图4所示的结构。
然后，采用湿法可显影填充材料涂覆硅片表面，用以填充第一次刻蚀 后的间隙，其结构如图5所示。此处的湿法可显影的填充材料，由酮类、 醚类、烷烃类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影 液反应的有机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基团树脂、交联树脂构 成，分子量在1000到50000之间，其折射率在1.0到3.0之间，其消光系 数在0. 1到3. 0之间。并且填充湿法可显影的填充材料时的工艺参数为每次湿法可显影的填充材料涂布剂量为0. 5ml到5ml，涂布次数为1到3次， 烘烤温度为6(TC到25(rC，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为10秒到120秒。
然后，用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并移除待 刻蚀衬底表面的填充材料，实现硅片的表面平整表现。其中，使用的显影 液量为lml到100ml，显影液的温度为1(TC到3(TC，显影浸泡时间为10秒 到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120 秒。
再这之后，检测显影表现，如发现前层介质膜上仍然存在湿法可显影 填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料被全部去除。此时，用显 影液显影的次数为1至3次，每次的显影液使用量为lml到100ml，显影液 的温度为l(TC到3CTC，显影浸泡时间为10秒到120秒，随后使用去离子 水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。所得到的结构如图6 所示。
接着，再次涂覆光刻胶，并进行第二次光刻，其结构如图7所示。然 后，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀非光刻胶保护区 域的待刻蚀衬底，形成刻蚀源漏区域的接触孔。最后，剥离剩余的光刻胶、 湿法可显影填充材料，并清洗，实现对接触孔图形的两次曝光，得到如图8 所示的结构。
本发明采用了两次图形曝光技术，先刻蚀多晶硅栅极的接触孔再刻蚀 源漏区域的接触孔，实现更细小的空间周期的光刻，解决了随着接触孔尺寸见效而日益提高的图形深宽比的问题，而且本发明采用湿法可显影的填 充材料填充第一次刻蚀的间隙，它的高的深宽比，具有良好的填充性能， 提高了第二次图形曝光的效果，解决了两次图形曝光技术中的深宽比问题。
权利要求
1. 一种接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，在待刻蚀衬底上方涂覆光刻胶并进行第一次光刻；第二步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第一次刻蚀，刻蚀多晶硅栅极的接触孔；第三步，剥离剩余的光刻胶；第四步，采用湿法可显影填充材料涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙；第五步，用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并移除待刻蚀衬底表面的填充材料，实现硅片的表面平整表现；第六步，检测显影表现，如发现前层介质膜上仍然存在第四步中的填充材料，则继续用显影液显影，直至填充材料被全部去除；第七步涂覆光刻胶，并进行第二次光刻；第八步，利用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，进行第二次刻蚀，刻蚀源漏区域的接触孔；第九步，剥离剩余的光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。
2. 根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于， 第四步中所述的湿法可显影的填充材料，其填充材料由酮类、醚类、烷烃 类有机溶剂、抗反射吸收材料、可与标准四甲基氢氧化铵显影液反应的有 机酸基团树脂以及含氧、氟元素的有机基团树脂、交联树脂构成，分子量 在1000到50000之间，其折射率在1.0到3.0之间，其消光系数在O. l到 3.0之间。
3. 根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于， 第四步中填充湿法可显影的填充材料的工艺参数为每次湿法可显影的填 充材料涂布剂量为0. 5ml到5ml，涂布次数为1到3次，烘烤温度为60°C 到25(TC，烘烤次数为1到3次，烘烤时间为IO秒到120秒。
4. 根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于， 第五步中用显影液显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，使用的显影液量为lml到100ml，显影液的温度为l(TC到30°C，显影浸泡时间为10秒 到120秒，随后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120 秒。
5. 根据权利要求1所述的接触孔的两次图形曝光方法，其特征在于， 第六步中用显影液显影的次数为1至3次，每次的显影液使用量为lml到 lOOml，显影液的温度为1(TC到3(TC，显影浸泡时间为10秒到120秒，随 后使用去离子水冲洗硅片表面移除显影液的时间为10秒到120秒。
全文摘要
本发明公开了一种接触孔的两次图形曝光方法，步骤为1，光刻；2，刻蚀；3，剥离剩余的光刻胶；4，采用湿法可显影填充材料涂覆硅片表面，填充第一次刻蚀后的间隙；5，显影涂覆了湿法可显影填充材料后的硅片，并实现硅片的表面平整表现；6，则继续显影，直至填充材料被全部去除；7涂覆光刻胶，第二次光刻；8，第二次刻蚀；9，剥离光刻胶、湿法可显影填充材料，并清洗。本发明采用湿法可显影的填充材料填充第一次刻蚀的间隙，提高了第二次图形曝光的效果。
文档编号G03F7/20GK101452213SQ20071009439
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月6日 优先权日2007年12月6日
发明者骏 朱, 陈福成 申请人:上海华虹Nec电子有限公司