改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法与流程

本发明涉及数学物理模型和过程模拟，尤其涉及一种改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法。

背景技术：

在半导体集成电路制造技术中，随着半导体制造技术进入2x纳米以下技术节点，晶圆三维效应在光刻过程中产生的影响越来越显著。这种影响在离子注入层的光刻工艺中最明显。这是由于在光刻过程中，离子注入层的光阻受到来自基底反射光的照射，导致光阻尺寸收缩甚至断开，产生缺陷。由于三维模型在建立和使用过程中需要消耗大量的计算资源，无法用于整块芯片的模拟，也无法满足生产速度的要求。所以主流的opc软件均采用平面模型，无法预测基底反射造成的光阻尺寸收缩。目前opc应对所述基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法主要是扩大目标层尺寸，这种方法需要对已出版产品进行缺陷扫描，从中找到缺陷图形，扩大目标层尺寸，再重新做opc修正，但这种方法效率低且不可靠。

在半导体集成电路制造技术中，如何改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷是一个难题。

技术实现要素：

本发明之目的在于提供一种改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法，包括：s1：建立初始opc模型，并利用初始opc模型对实际版图m进行opc修正，得到已修正版图m0；s2：在已修正版图m0中提取有源区层a0，并做尺寸m扩大，扩大值为α，得到图层a1；s3：将图层a1与有源区层a0进行逻辑非运算，得到有源区层a0的外延图层a2；s4：以已修正版图m0为一次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b1，以外延图层a2为二次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b2；s5：将仿真图层b2与仿真图层b1做逻辑非运算，得到模拟光阻变化图层b3；s6：将模拟光阻变化图层b3中的图形按尺寸增加的趋势归类为n个集合，其中n≥2；s7：在实际晶圆上量测所述n个集合中尺寸最小集合的图形；s8：判断是否有基底反射导致的光刻缺陷，若是，则进入步骤s2；若否，则进入步骤s9；s9：记录m值，并按尺寸从大到小的顺序在实际晶圆上量测所述n个图形集合，找到产生光刻缺陷的图形中尺寸最小的图形的尺寸，并将其作为模型检测阈值t；s10：将m值和模型检测阈值t做为初始opc模型检验项，对实际版图m进行检验，将光阻变化图层b3中尺寸小于t的图形用图层g标出；s11：判断图层g是否为空，若图层g为空，则进入步骤s13；如图层g不为空，则进入步骤s12；s12：将图层g与已修正版图m0做与运算得到图层u，将图层g与已修正版图m0做非运算得到图层n，并对图层u中的图形尺寸扩大，将图层u与图层n做或运算，得到新的实际版图m，并进入步骤s10；以及s13：修正结束。

更进一步的，步骤s2中，在已修正版图m0中提取有源区层a0，并做尺寸m扩大，得到图层a1，其中10nm≤m≤100nm。

更进一步的，步骤s2中，10nm≤α≤50nm。

更进一步的，α＝10nm。

更进一步的，步骤s6中，将模拟光阻变化图层b3中的图形按尺寸增加的趋势归类为5个集合，将模拟光阻变化图层b3中尺寸小于5nm的图形归类为集合g0，尺寸介于5nm～10nm的图形归类为集合g1，尺寸介于10nm～15nm的图形归类为集合g2，尺寸介于15nm～20nm的图形归类为集合g3，尺寸超过20nm的图形归类为集合g4。

更进一步的，步骤s9中在实际晶圆上量测集合g4和g3中的图形，如集合g3中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g4中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g3中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g2中的图形，依次类推，直到确定模型检测阈值t。

更进一步的，在实际晶圆上依次量测集合g4和g3中的图形，如集合g3中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g4中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g3中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g2中的图形，如集合g2中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g3中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g2中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g1中的图形，如集合g1中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g2中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g1中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g0中的图形，如集合g0中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g1中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g0中发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g0中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t。

更进一步的，步骤s10中，对实际版图m进行检验为对实际版图m进行步骤s1到步骤s5的操作以得到光阻变化图层b3，并将光阻变化图层b3中尺寸小于t的图形用图层g标出。

更进一步的，步骤s12中对图层u中的图形尺寸扩大为对图层u中的图形尺寸扩大5nm。

在本发明一实施例中，利用有源区与浅沟道隔离区之间的侧壁图形模拟二次曝光，查找对基底反射敏感的图形，实现初次出版阶段的缺陷预测和修补，减少光罩数量，降低生产成本。

附图说明

图1为基底反射产生离子注入层光刻缺陷的原理图。

图2为本发明一实施例的改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法的流程图。

图3为本发明一实施例的图层变换过程示意图。

图4为不同m值下，仿真图层b2的图形变化趋势。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，请参阅图1，图1为基底反射产生离子注入层光刻缺陷的原理图。如图1所示，有源区100与浅沟道隔离区200之间的侧壁300对入射光反射，使光阻400底部显影，进而坍塌，导致光阻显影后尺寸缩小，甚至倒塌。这一过程实际是在光阻底部进行了二次曝光。由于这种二次曝光是由有源区100和浅沟道隔离区200的侧壁300反射造成的，因此可以将有源区边界简化成具有一定宽度的区域，并将这一区域作为光罩图形进行二次曝光以模拟光阻底部缺失。

基于此，本发明一实施例中，提供一种改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法。具体的，请参阅图2，图2为本发明一实施例的改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法的流程图。如图2所示，该改善基底反射导致离子注入层光刻缺陷的方法包括：

s1：建立初始opc模型，并利用初始opc模型对实际版图m进行opc修正，得到已修正版图m0。

s2：在已修正版图m0中提取有源区层a0，并做尺寸m扩大，扩大值为α，得到图层a1。

具体的，本发明一实施例中，在已修正版图m0中提取有源区层a0，并做尺寸m扩大，得到图层a1，其中10nm≤m≤100nm。

具体的，本发明一实施例中，10nm≤α≤50nm。较优的，α＝10nm。

s3：将图层a1与有源区层a0进行逻辑非运算，得到有源区层a0的外延图层a2。

具体的，请参阅图3，图3为本发明一实施例的图层变换过程示意图。如图3所示的有源区层a0，对有源区层a0做尺寸扩大，得到图层a1，图层a1相对于源区层a0的扩大值为m。将图层a1与有源区层a0进行逻辑非运算，得到有源区层a0的外延图层a2。如步骤s2所述，m介于10nm至100nm之间。

s4：以已修正版图m0为一次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b1，以外延图层a2为二次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b2。

具体的，请参阅图4，图4为不同m值下，仿真图层b2的图形变化趋势。如图4所示，图a为m＝50nm时仿真图层b2的图形，图b为m＝60nm时仿真图层b2的图形，图c为m＝70nm时仿真图层b2的图形，图d为m＝80nm时仿真图层b2的图形，图e为m＝90nm时仿真图层b2的图形，图f为图a至图e的叠加图形。从图a至图e的变化趋势可知，通过不断增加m值可找出潜在缺陷图形。但m值也不易过大，若m值过大，则本没有缺陷的图形，也会在仿真结果中呈现为有缺陷的图形，因此影响判断的准确性。如步骤s2所述，m介于10nm至100nm之间。

s5：将仿真图层b2与仿真图层b1做逻辑非运算，得到模拟光阻变化图层b3。

s6：将模拟光阻变化图层b3中的图形按尺寸增加的趋势归类为n个集合，其中n≥2。

可根据计算软件的计算压力及工艺精度等综合考虑选择集合的个数n。在一具体实施例中，将模拟光阻变化图层b3中的图形按尺寸增加的趋势归类为5个集合，将模拟光阻变化图层b3中尺寸小于5nm的图形归类为集合g0，尺寸介于5nm～10nm的图形归类为集合g1，尺寸介于10nm～15nm的图形归类为集合g2，尺寸介于15nm～20nm的图形归类为集合g3，尺寸超过20nm的图形归类为集合g4。

s7：在实际晶圆上量测所述n个集合中尺寸最小集合的图形。

s8：判断是否有基底反射导致的光刻缺陷，若是，则进入步骤s2；若否，则进入步骤s9。

s9：记录m值，并按尺寸从大到小的顺序在实际晶圆上量测所述n个图形集合，找到产生光刻缺陷的图形中尺寸最小的图形的尺寸，并将其作为模型检测阈值t。

如以将模拟光阻变化图层b3中的图形按尺寸增加的趋势归类为5个集合，按尺寸从小到大依次为集合g0、g1、g2、g3和g4为实施例，在实际晶圆上量测集合g4和g3中的图形，如集合g3中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g4中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g3中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g2中的图形，依次类推，直到确定模型检测阈值t。具体的为，在实际晶圆上依次量测集合g4和g3中的图形，如集合g3中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g4中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g3中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g2中的图形，如集合g2中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g3中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g2中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g1中的图形，如集合g1中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g2中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g1中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测集合g0中的图形，如集合g0中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g1中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如集合g0中发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用集合g0中光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t。

s10：将m值和模型检测阈值t做为初始opc模型检验项，对实际版图m进行检验，将光阻变化图层b3中尺寸小于t的图形用图层g标出。

在一具体实施例中，对实际版图m进行检验为对实际版图m进行步骤s1到步骤s5的操作以得到光阻变化图层b3，并将光阻变化图层b3中尺寸小于t的图形用图层g标出。如此，查找出对基底反射敏感的图形。

s11：判断图层g是否为空，若图层g为空，则进入步骤s13；如图层g不为空，则进入步骤s12。

s12：将图层g与已修正版图m0做与运算得到图层u，将图层g与已修正版图m0做非运算得到图层n，并对图层u中的图形尺寸扩大，将图层u与图层n做或运算，得到新的实际版图m，并进入步骤s10。

在一具体实施例中，对图层u中的图形尺寸扩大为对图层u中的图形尺寸扩大5nm。

s13：修正结束。

如此，在本发明一实施例中，利用有源区与浅沟道隔离区之间的侧壁图形模拟二次曝光，查找对基底反射敏感的图形，实现初次出版阶段的缺陷预测和修补，减少光罩数量，降低生产成本。

在本发明一具体实施例中，以改善28nmcvtn层基底反射导致光刻缺陷的方法为例进行进一步说明，该方法包括：s1，建立初始opc模型，并利用初始opc模型对实际版图m进行opc修正，得到已修正版图m0；s2，在已修正版图m0中提取有源区层a0，并做尺寸m扩大，扩大值为α，得到图层a1；s3，将图层a1与有源区层a0进行逻辑非运算，得到有源区层a0的外延图层a2；s4，以离子注入层opc修正后的版图m0为一次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b1，以外延图层a2为二次曝光图层进行opc仿真，得到仿真图层b2；s5，将仿真图层b2与仿真图层b1做逻辑非运算，得到模拟光阻变化图层b3；s6，将模拟光阻变化图层b3中尺寸小于5nm的图形归类为集合g0，尺寸5～10nm的图形归类为集合g1，尺寸为10～15nm的图形归类为集合g2，尺寸为15～20nm的图形归类为集合g3，尺寸超过20nm的图形归类为集合g4；s7，在实际晶圆上量测集合g0的图形；s8，如发现有基底反射导致的光刻缺陷，则返回步骤s2，将m值增加10nm，重做步骤s2到s7，如没有发现有基底反射导致的光刻缺陷，则进入步骤s9；s9，记录m值，并依次量测集合g4和集合g3中的图形，如g3中未发现基底反射导致的光刻缺陷，则使用g4光刻缺陷中尺寸最小的图形的尺寸做为模型检测阈值t，如g3中发现有基底反射导致的光刻缺陷，则量测g2中的图形，依次类推，直到确定模型检测阈值t；s10，将m值和模型检测阈值t做为opc模型检验项，对实际版图m进行步骤s1到步骤s5的操作，将光阻变化图层b3中尺寸小于t的图形用图层g标出；s11，判断图层g是否为空，若图层g为空，则修正结束；如图层g不为空，则进入步骤s12将图层g与已修正版图m0做与运算得到图层u，将图层g与已修正版图m0做非运算得到图层n，并对图层u中的图形尺寸扩大5nm，将图层u与图层n做或运算，得到实际版图m，并进入步骤s10。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。