一种改善关键尺寸均匀性的方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种改善关键尺寸均匀性的方法。

背景技术：

在背照式影像传感器生产过程中，晶圆上依次生成金属布线层、隔离层等，晶圆由多个晶粒区域1构成，在通过必要的工艺在每个晶粒中心形成规则金属格图案后，对晶圆进行分割得到一个个独立的晶粒，再对晶粒进行封装等处理得到晶粒成品。

如图1所示，每个晶粒区域1都由金属格区域2和非金属格区域3构成，金属格区域2为矩形，非金属格区域3环绕在金属格区域2的四周，非金属格区域3由分立区域4和连续区域5构成，分立区域4为矩形且数量不超过三个，金属格区域2的前、后、左、右每侧至多有一个分立区域4，并且金属格区域2和分立区域4之间由连续区域5隔开即金属格区域2和分立区域4之间不接触。如图1所示，为金属格区域2的前侧和右侧分别具有一个分立区域4的实施例，图1仅为其中一种晶粒区域的示意图。金属格区域2中的金属布线层中具有第一金属，分立区域4的金属布线层中具有第二金属，金属格区域2的金属布线层用于生成上述金属格图案。

现有技术中，金属布线层的材质可以采用铜也可以采用其他金属隔离层的材质可以采用氮化硅，假设第一金属和第二金属的材质均为铜，则晶粒生成工艺包括：

步骤a1、采用一第一光罩6对隔离层进行刻蚀，如图2所示，为第一光罩6的示意图，阴影部分为刻蚀窗口，该刻蚀窗口形状与金属格区域2对应，刻蚀后，氮化硅需覆盖非金属格区域3(覆盖非金属格区域3目的是覆盖分立区域4的第二金属)，金属格区域2的氮化硅被去除即晶粒中间的金属格区域2打开，位于非金属格区域3的第二金属和氮化硅就形成环绕金属格区域2的封闭式的台阶，封闭式的台阶高度高于金属格区域2，从而形成高度差，此时，金属格区域2的金属布线层构成金属格图案，之后进行光刻处理，其中光刻处理包括涂覆底部抗反射层、涂覆光刻胶、旋涂显影液、曝光、显影、刻蚀等，由于封闭式台阶的存在，位于台阶处的底部抗反射图层会产生堆积从而引起均匀性问题；

步骤a2、沉积金属铝层，采用一第二光罩7对金属铝层进行刻蚀，如图3所示，为第二光罩7的示意图，阴影部分为刻蚀窗口，该刻蚀窗口形状与金属格区域2和分立区域4对应，刻蚀后，去除金属格区域2和分立区域4的金属铝层，分立区域4的台阶没有被剩余的金属铝层完全包裹，此时，关于金属格图案生成的工艺结束。

在晶粒中心形成规则金属格图案时，之后进行光刻处理，由于封闭式台阶的存在，位于台阶处的底部抗反射图层会产生堆积，在进行光刻处理时显影液容易回弹而堆积在金属格边沿区域，再经过蚀刻后金属格边沿区域关键尺寸偏大，金属格边沿区域关键尺寸均匀性不好会导致颜色异常的缺陷。目前生产线采用的手段是加长蚀刻时间，通过加长蚀刻时间，能够使金属格边沿区域关键尺寸符合设计要求，但会导致金属格区域关键尺寸偏小，而且由于蚀刻机台的差异和蚀刻速度不固定，如果蚀刻速度偏低产品还是会受到影响。因此，通过加长蚀刻时间并不能从根本上解决问题，最终产品还是会受到影响。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种优化光罩设计改善关键尺寸均匀性的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种改善关键尺寸均匀性的方法，适用于晶粒生成步骤的金属格生成工序，通过金属格生成工序对预处理晶圆进行处理以得到目标晶圆，所述预处理晶圆包括晶圆、形成于所述晶圆上的金属布线层以及覆盖所述金属布线层的隔离层，所述预处理晶圆由多个晶粒区域构成，所述晶粒区域由金属格区域和环绕所述金属格区域的非金属格区域构成，所述非金属格区域由至少一个分立区域和一连续区域构成，所述金属格区域和所述分立区域之间由所述连续区域隔开，位于所述分立区域的所述金属布线层构成外围金属结构；所述方法包括：

步骤s1、采用一第一光罩刻蚀所述隔离层，以去除位于所述金属格区域和所述连续区域的所述隔离层，并保留位于位于所述分立区域的所述隔离层，位于金属格区域的所述金属布线层构成金属格，位于所述分立区域的所述外围金属结构和所述隔离层构成台阶，所述第一光罩具有对应所述金属格区域和所述连续区域的第一刻蚀窗口；

步骤s2、依次进行光刻处理和后续处理得到具有预设的关键尺寸的目标晶圆。

优选的，所述金属布线层采用金属材质，所述金属材质包括铜。

优选的，所述隔离层采用绝缘材质，所述绝缘材质包括氮化硅。

优选的，所述金属格区域为矩形。

优选的，所述分立区域为矩形且数量不超过三个，所述金属格区域的每一侧至多分布一个所述分立区域。

优选的，所述分立区域的数量为两个且位于所述金属格区域的相邻的两侧。

优选的，所述步骤s2中的所述后续处理包括：

步骤b1、沉积金属铝层，以覆盖所述晶粒区域；

步骤b2、采用一第二光罩刻蚀所述金属铝层，以去除位于所述进金属格区域和所述分立区域的所述台阶上的所述金属铝层，并保留包裹所述台阶四周的所述金属铝层，所述第二光罩具有对应所述金属格区域和所述分立区域的所述台阶的第二刻蚀窗口。

优选的，所述方法适用于背照式影像传感器生产工艺的所述晶粒生成步骤。

本发明的有益效果：改善提高晶圆中心金属格边沿关键尺寸的均匀性，增大蚀刻的控制范围，提高产线的稳定性。

附图说明

图1为现有技术中，晶粒区域的示意图；

图2为现有技术中，金属格生成工序采用的第一光罩的示意图；

图3为现有技术中，金属格生成工序采用的第二光罩的结构示意图；

图4为本发明的一种优选实施例中，金属格生成工序采用的第一光罩的结构示意图；

图5为本发明的一种优选实施例中，金属格生成工序采用的第二光罩的结构示意图

图6为本发明的一种优选实施例中，改善关键尺寸均匀性的方法的流程图；

图7为本发明的一种优选实施例中，后续处理的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1、4-7所示，一种改善关键尺寸均匀性的方法，适用于晶粒生成步骤的金属格生成工序，通过金属格生成工序对预处理晶圆进行处理以得到目标晶圆，上述预处理晶圆包括晶圆、形成于上述晶圆上的金属布线层以及覆盖上述金属布线层的隔离层，上述预处理晶圆由多个晶粒区域1构成，上述晶粒区域1由金属格区域2和环绕上述金属格区域2的非金属格区域3构成，上述非金属格区域3由至少一个分立区域4和一连续区域5构成，上述金属格区域2和上述分立区域4之间由连续区域5隔开，位于上述分立区域4的上述金属布线层构成外围金属结构；上述方法包括：

步骤s1、采用一第一光罩8刻蚀上述隔离层，以去除位于上述金属格区域2和连续区域5的上述隔离层，并保留位于上述分立区域4的上述隔离层，位于金属格区域2的上述金属布线层构成金属格，位于上述分立区域4的上述外围金属结构和上述隔离层构成台阶，上述第一光罩8具有对应上述金属格区域2和上述连续区域5的第一刻蚀窗口；

步骤s2、依次进行光刻处理和后续处理得到具有预设的关键尺寸的目标晶圆。

在本实施例中，预处理晶圆上填充金属形成金属布线层，通过改善第一光罩8的刻蚀开口结构，在通过第一光罩8刻蚀预处理晶圆上的每个晶粒区域1后，每个晶粒区域1内都形成非封闭的、由位于分立区域4的边缘金属结构和剩余隔离层构成的台阶，由于该台阶不是封闭结构，因此，后续进行光刻处理时底部抗反射图层就不会在金属格边缘区域的台阶处形成堆积，从而避免产生均匀性问题，避免影响金属格边缘关键尺寸的形成。具有改善提高晶圆中心金属格边沿关键尺寸的均匀性，增大蚀刻的控制范围，提高产线的稳定性等优点。

较佳的实施例中，上述金属布线层采用金属材质，上述金属材质包括铜。

在本实施例中，金属布线层的材质可以选择铜也可以选择其他金属材质。

较佳的实施例中，上述隔离层采用绝缘材质，上述绝缘材质包括氮化硅。

在本实施例中，隔离层的材质可以选择氮化硅也可以选择其他绝缘材质。

较佳的实施例中，上述金属格区域2为矩形。

较佳的实施例中，上述分立区域4为矩形且数量不超过三个，上述金属格区域2的每一侧至多分布一个上述分立区域4。

较佳的实施例中，上述分立区域4的数量为两个且位于上述金属格区域2的相邻的两侧。

较佳的实施例中，上述步骤s2中的上述后续处理包括：

步骤b1、沉积金属铝层，以覆盖上述晶粒区域1；

步骤b2、采用一第二光罩9刻蚀上述金属铝层，以去除位于上述金属格区域2和上述分立区域4的上述台阶上的上述金属铝层，并保留包裹上述台阶四周的上述金属铝层，上述第二光罩9具有对应上述金属格区域2和上述分立区域4的上述台阶的第二刻蚀窗口。

在本实施例中，通过调整第二光罩9的刻蚀开口，在台阶的地方采取后续膜层即金属铝层外延而且不蚀刻，确保台阶的位置有后续铝完全包裹，这样能避免关键尺寸不均匀又能避免在台阶位置有残留。第二光罩9的具体改善方式为保持对应分立区域4的刻蚀开口大小形状不变，缩小对应金属格区域2的刻蚀开口的尺寸。

较佳的实施例中，上述方法适用于背照式影像传感器生产工艺的上述晶粒生成步骤。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。