实现更小线宽的光刻工艺的制作方法

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种实现更小线宽的光刻工艺。

背景技术：

集成电路技术的发展就是对物理极限的不断挑战，对于光刻工艺来说，光刻机的发展从g-line(g线光刻)，365nmi-line(i线光刻)，248nmduv(深紫外光刻)，到193nmarf准分子光刻和浸式光刻，再到euv(极紫外光刻)，引领线宽尺寸的不断缩小。随之而来的是光刻机成本的不断上涨，导致光刻研发成本成倍提高。

对于如何延长光刻机的工艺寿命，使其能形成更小的线宽，是对光刻工艺的挑战。通常来说，深紫外光刻机的分辨率极限在0.11um。如果集成电路工艺所需特征尺寸在0.11um以下，对于光刻来说就会用到arf(193nm)光刻机，这就意味着成本的大幅上升，对于如何延长光刻机的工艺寿命，使其能形成更小的线宽，是对光刻工艺的挑战。因此，如何在控制成本的前提下，得到更小的线宽图形，是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种实现更小线宽的光刻工艺，以在控制成本的前提下得到更小的线宽图形。

为解决上述技术问题，本发明提供一种实现更小线宽的光刻工艺，包括：

提供衬底，并在衬底表面沉积氧化硅层和氮化硅层；

在氮化硅层表面涂覆光刻胶；

利用第一光刻机对所述氮化硅层表面进行曝光并形成曝光图形；

刻蚀所述曝光图形，并去除光刻胶；

利用第二光刻机的层间对准技术，并根据所需线宽设置套刻精度偏移量；

根据该套刻精度偏移量在氧化硅层和氮化硅层表面涂覆光刻胶；

对所述曝光图形进行第二次曝光，形成新的曝光图形；

刻蚀新的曝光图形，并去除光刻胶；

去除衬底上的氧化硅层和氮化硅层，形成多晶硅图形。

作为优选，采用扩散工艺在衬底表面沉积氧化硅层和氮化硅层。

作为优选，所述扩散工艺在氧化扩散炉中进行。

作为优选，采用化学气相沉积法在衬底表面沉积氧化硅层和氮化硅层。

作为优选，所述第一光刻机采用i线光刻机或者深亚微米光刻机，所述第二光刻机采用深亚微米光刻机。

作为优选，所述深亚微米光刻机为深紫外光刻机。

作为优选，采用湿法去胶机去除光刻胶。

作为优选，采用等离子刻蚀机对曝光图形进行刻蚀。

作为优选，所述套刻精度偏移量提前设定在所述第二光刻机中，该套刻精度偏移量与多晶硅图形的线宽相等。

作为优选，所述氧化硅层和氮化硅层的厚度可根据工艺需求调节。

与现有技术相比，本发明利用光刻机的层间对准技术和套刻精度偏移量，对晶圆进行二次曝光，进而可以在不使用更高精度光刻机的前提下，得到更小的线宽图形，进而可以降低生产成本。其次，本发明的光刻工艺适用于研发，教学等各个领域，并能有效节省更高精度光刻机的使用，降低成本。本发明适用于各种尺寸的光刻设备，如8英寸、12英寸、18英寸以及更加大尺寸的硅片制造设备。

附图说明

图1为本发明中晶圆涂覆光刻胶后的结构示意图；

图2为本发明中晶圆第一次曝光刻蚀后的结构示意图；

图3为本发明中晶圆第二次涂覆光刻胶后的结构示意图；

图4为本发明中晶圆第二次曝光刻蚀后的结构示意图；

图5为本发明中晶圆去除光刻胶后的结构示意图；

图6为本发明中获得更小线宽图形后的晶圆结构示意图。

图中所示：10-衬底、20-氧化硅层、30-氮化硅层、40-光刻胶。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种实现更小线宽的光刻工艺，包括：

如图1所示，提供衬底10，并在衬底10表面沉积形成氧化硅层20和氮化硅层30；具体可以采用扩散工艺或者化学气相沉积的方式沉积所述氧化硅20和氮化硅层30。当然，扩散工艺需要在氧化扩散炉中进行。需要说明的是，氧化硅层20和氮化硅层30的厚度可以根据实际工艺需求进行调节，具体可以通过改变扩散工艺或者化学气相沉积的工艺参数来实现。

继续参照图1，接着，在氮化硅层30表面涂覆光刻胶40；

利用第一光刻机对所述氮化硅层30表面进行第一次曝光并形成曝光图形；

如图2所示，等离子刻蚀机刻蚀所述曝光图形，去除部分氮化硅层30，接着，采用湿法去胶机去除氮化硅层30表面多余的光刻胶40；

请参照图3，接着，利用第二光刻机的层间对准技术，并根据所需线宽设置套刻精度偏移量，并根据该套刻精度偏移量在氧化硅层20和氮化硅层30表面涂覆光刻胶40；具体地，所述套刻精度偏移量即为最终形成的多晶硅图形的线宽宽度，而且该套刻精度偏移量可以提前设定在所述第二光刻机中，当工艺需求有变时，也可以对第二光刻机中的套刻精度偏移量进行修改。

接着，如图4所示，第二光刻机对所述曝光图形进行第二次曝光，形成新的曝光图形。

如图5所示，等离子体刻蚀机刻蚀新的曝光图形，湿法去胶机去除多余的光刻胶；

接着，如图6所示，去除衬底10上的氧化硅层20和氮化硅层30，形成最终的多晶硅图形，该多晶硅图形的线宽宽度等于第二光刻机中设定的套刻精度偏移量。

由上述步骤可知，本发明的光刻工艺中，第二次曝光的图形相对于第一次曝光有一定的偏移量，而所述套刻精度偏移量会是后续图形的线宽宽度，也即是说，本发明通过对晶圆进行两次曝光，使得最终形成的曝光图形的线宽宽度不受光刻机的分辨率极限限制，即可以利用较大分辨率的光刻机获得更小的线宽图形，降低了生产成本同时延长了光刻机的工艺寿命。

实施例1

本实施例中的第一、第二光刻机均采用i线光刻机，其分辨率极限为365nm，通过采用本发明的上述光刻工艺，可以获得线宽宽度小于35μm的图形，其具体步骤包括：

参照图1至图6，提供晶圆，该晶圆由下向上依次为衬底10、氧化硅层20和氮化硅层30；

在晶圆表面涂布光刻胶40，利用i线光刻机对上述晶圆进行第一次曝光，形成相应的曝光图形；

根据所述曝光图形对上述晶圆进行刻蚀，去除上述晶圆上表面的部分氮化硅；之后进行湿法去胶工艺将剩余的光刻胶40去除；

再次对晶圆表面涂布光刻胶40并进行第二次光刻机曝光，需要说明的是，此时进行曝光，利用i线光刻机预设的套刻精度偏移量，使得第二次曝光的图形相对第一次曝光有一定的偏移量，本实施例中的套刻精度偏移量根据需求预设为0.16μm，而该预设的套刻精度的偏移量就是最终形成图形的线宽宽度。

对上述晶圆进行第二次刻蚀，去除衬底10表面的氧化硅层20和氮化硅层30，进而可以得到0.35μm以下(本实施例为0.16μm)的多晶硅图形。

实施例2

本实施例中的第一、第二光刻机均采用深亚微米光刻机，具体深紫外光刻光刻机，通过采用本发明的上述光刻工艺，可以获得线宽宽度小于0.11μm的图形，其具体步骤包括：

仍然参照图1至图6，首先，在衬底10表面沉积氧化硅层20和氮化硅层30，其中，氧化硅层20和氮化硅层30的厚度根据工艺需要进行调节；

通过深紫外光刻机第一次曝光形成0.18μm线宽的曝光图形；

接着，用等离子刻蚀工艺对0.18μm线宽的曝光图形进行刻蚀，并去除光刻胶40的残余；

接着，利用深紫外光刻机的层间对准技术，提前设置套刻精度偏移量为0.09μm，并进行第二次曝光，形成新的0.18μm线宽的曝光图形。

再次使用等离子刻蚀机将新的0.18μm线宽的曝光图形进行刻蚀；

对剩余光刻胶40进行去胶；

将氧化硅层20和氮化硅层30去除，形成小于0.11μm以下(本实施例为0.09μm)的图形。

当然，上述步骤中的套刻精度偏移量可以根据需求进行变更，也即是说，最终得到的图形线宽也可以根据需要进行变更。本实施例通过利用深亚微米光刻机进行二次曝光的方法，可以在不使用arf光刻机的情况下得到小于0.11μm以下的线宽图形，适用于研发、教学等的工艺时的需求，有效地降低了研发成本。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。