专利名称：一种光刻方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光刻方法。
背景技术：
在半导体晶片的制造过程中，要尽量避免制造过程中产生的结构缺陷，传统的光刻步骤均是直接在晶片表面进行光刻胶的涂布，之后进行曝光、显影等步骤，但是，在实际生产中发现，采用传统的光刻步骤生产出的晶片经常会出现因器件尺寸不合格而报废的现象，经过检测后发现，这些报废的器件中大部分不合格的尺寸出现在尺寸较小的器件结构中，发明人研究发现，出现这种情况的原因是，在生产工艺中的某些光刻过程中，显 影之后发现，光刻胶层中尺寸比较小的光刻胶区域出现了倒塌现象(以下简称倒胶)，进而导致后续工艺制作出的产品尺寸不合格。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻方法，解决了现有技术中的问题，在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案一种光刻方法,包括提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙；在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。优选的，所述掩蔽层变粗糙后，所述光刻胶层与所述掩蔽层间的粘附力增大，以避免所述光刻胶层出现倒胶现象。优选的，所述晶片接触具有氧化作用的溶液后，所述掩蔽层的厚度减小至70 人-90A。优选的，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液具体为，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层的表面。优选的，所述具有氧化作用的溶液中包括ΝΗ40Η、Η202和H2O,其中，NH4OH^H2O2和H2O按体积比I : 1-5 5-15混合。优选的，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中的时间为5min-l5min，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为 15s_45s。优选的，所述具有氧化作用的溶液中包括H2O2和H2SO4，其中，H2O2和H2SO4按体积比I : 5-15混合。优选的，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中的时间为2min-8min，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为 10s_40s。优选的，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液后，还包括采用去离子水冲洗所述晶片，去除所述晶片上的残留化学物质；对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理。优选的，所述掩蔽层为，在形成所述半导体器件的阱区之前形成的注入阻挡层，或在形成所述半导体器件的源区和漏区之前形成的注入阻挡层。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本发明实施例所提供的光刻方法，通过在涂布光刻胶层之前，增加了湿法化学清洗的步骤，可以使原本光滑的掩蔽层表面变粗糙，从而使后续的涂布的光刻胶层与表面变粗糙后的掩蔽层之间的粘附力大大增强，从而使光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域能够紧 固的附着在掩蔽层上，进而在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例一公开的光刻方法的流程示意图；图2为本发明实施例二公开的光刻方法的流程示意图；图3为本发明实施例二中光刻后第一个晶片的倒胶区域图片；图4为本发明实施例二中光刻后第一个晶片的倒胶区域数量的条形图；图5为本发明实施例二中光刻后第二个晶片的倒胶区域图片；图6为本发明实施例二中光刻后第二个晶片的倒胶区域数量的条形图。
具体实施例方式正如背景技术部分所述，在某些光刻过程中，采用现有技术中的光刻方法进行光刻过程，发现显影之后的光刻胶层中尺寸比较小的光刻胶区域出现了倒胶现象，发明人总结发生倒胶现象的工艺过程后研究发现，发生倒胶现象的光刻过程都有一定的特点，即在涂布光刻胶之前的晶片表面都非常光滑，如在定义阱区注入区域时的光刻过程，此时晶片表面为进行阱区注入前的起到隔离作用的注入阻挡层，该注入阻挡层表面非常平整且光滑，涂布的光刻胶直接与该注入阻挡层接触，由于光刻胶与该注入阻挡层间的附着力不够，导致显影之后的光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域容易出现倒胶的现象。因此，发明人考虑，如果增大光刻胶与各掩蔽层间的附着力，即可在很大程度上避免倒胶现象的发生，增大附着力的方法有很多，如增加光刻胶本身的浓度和成分、改变接触表面的粗糙程度等，其中比较简单可行的是改变掩蔽层的表面状况，使其表面变得粗糙，进而就可增大光刻胶层与掩蔽层间的粘附力。基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了，该方法包括以下步骤提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙；
在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。本发明实施例所提供的技术方案，通过在涂布光刻胶层之前，增加了湿法化学清洗的步骤，可以使原本光滑的掩蔽层表面变粗糙，从而使后续的涂布的光刻胶层与表面变粗糙后的掩蔽层之间的粘附力大大增强，从而使光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域能够紧固的附着在掩蔽层上，进而在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。实施例一本发明实施例提供的光刻方法的流程图如图I所示，包括以下步骤步骤Sll :提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑；本实施例所述半导体晶片可以包括半导体元素，例如单晶、多晶或非晶结构的硅或硅锗(SiGe)，也可以包括混合的半导体结构，例如碳化硅；也可以是绝缘体上外延硅(silicon on insulator, SOI)。此外,半导体晶片还可以包括其它的材料,例如外延层或掩埋层的多层结构。并且，上述半导体晶片还包括在其上制造的多个集成电路，这些集成电路可以处在工序中的任何一个阶段，因此，上述半导体晶片包括各种各样的区域。虽然在此描述了可以形成半导体晶片的材料的几个示例，但是可以作为半导体晶片的任何材料均落入本发明的精神和范围。步骤S12 :使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙；本实施例中所述晶片接触具有氧化作用的溶液的方式有多种，如将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中、采用所述具有氧化作用的溶液冲洗所述晶片、采用喷雾清洗或者采用兆声清洗等的方式，可采用的清洗设备也有多种，如喷雾清洗设备、刷洗器、溢流清洗器、喷射清洗器等，本实施例中优选采用将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中，或采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层的表面，相应的，采用哪种接触方式，就选择与该接触方式对应的清洗设备。该步骤的作用是使所述掩蔽层光滑的表面变得粗糙，以增加光刻胶与所述掩蔽层表面的附着力，即所述掩蔽层变粗糙后，所述光刻胶层与所述掩蔽层间的粘附力增大，以避免所述光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域出现倒胶现象。该步骤中采用具有氧化作用的溶液接触所述掩蔽层，即可腐蚀所述掩蔽层的表面，使其表面变得粗糙，但是需要注意的是对所述具有氧化作用的溶液的选择，既要通过溶液对掩蔽层的腐蚀作用，使所述掩蔽层的表面变粗糙，但同时还要保证对进行腐蚀之后的所述掩蔽层的厚度仍能够满足后续工艺对其厚度的要求，所述掩蔽层与所述具有氧化作用的溶液的接触方式、接触时间以及所述具有氧化作用的溶液的选择，需对所述掩蔽层的厚度以及后续工艺对该掩蔽层厚度的要求等进行综合考虑后确定。步骤S13 :在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。本实施例公开的光刻方法，由于在步骤S12中增加的湿法化学清洗的过程已使所述掩蔽层的表面变得粗糙了，因此在掩蔽层粗糙的表面旋涂光刻胶，形成光刻胶层后，光刻胶层与掩蔽层之间的粘附力大大增强了，从而使光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域能够紧固的附着在掩蔽层上，进而在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。本实施例中的光刻方法可以应用于因掩蔽层表面过于光滑而导致的光刻胶倒胶的工艺过程中，如定义阱区注入区域时的光刻过程，此时半导体晶片表面往往只有外延层和位于外延层表面上起到隔离作用的注入阻挡层，所述掩蔽层即为在形成所述半导体器件的阱区之前形成的注入阻挡层，该注入阻挡层表面非常平整且光滑；或者在定义源区和漏区的注入区域时的光刻过程，并且光刻前半导体晶片表面的掩蔽层较为光滑的情况，此时所述掩蔽层即为在形成所述半导体器件的源区和漏区之前形成的注入阻挡层。具体的应用 情况有多种，这里不再一一列举，只要旋涂光刻胶之前，掩蔽层表面比较光滑的情况下，均可应用本发明，以下实施例将结合具体的应用情境对本发明实施例公开的光刻方法进行详细说明。实施例二本实施例提供的光刻方法的流程图如图2所示，包括以下步骤步骤S21 :提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑，该步骤与上一实施例类似，不再详细描述；步骤S22 :使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙；一般情况下，本实施例中的掩蔽层多为进行离子注入前的注入阻挡层，具体的，为了满足离子注入的需求，所述晶片接触具有氧化作用的溶液后，所述掩蔽层的厚度减小至60A-100A,优选的，所述掩蔽层的厚度减小至70A-90A,掩蔽层太薄或太厚都会导致离子注入的异常，从而影响半导体器件的性能。步骤S23 :采用去离子水冲洗所述晶片，去除所述晶片上的残留化学物质；本实施例中可采用溢流清洗、排空清洗、喷射清洗、加热去离子水清洗等多种方式对接触所述具有氧化作用的溶液后的晶片进行清洗，以去除晶片上残留的化学物质，具体采用哪种方式可根据晶片的具体情况而定。步骤S24 :对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理；本实施例中可采用旋转式甩干的方式进行干燥处理，也可以采用异丙醇蒸气进行干燥，或其他方式进行干燥处理，本实施例中优选采用甩干的方式，但具体采用哪种方式进行干燥，应由晶片的尺寸和表面特征以及后续工序等情况综合确定。步骤S25 :在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。具体的，本实施例中所述的具有氧化作用的溶液中包括ΝΗ40Η(氨水)、H2O2(双氧水)和H2O (去离子水)，其中，NH40H、H2O2和H2O按体积比1:1-5: 5-15混合，优选的，NH4OH, H2O2和H2O按体积比1:1-3: 7-12混合，更优选的，NH4OH, H2O2和H2O按体积比1:2: 10 混合。并且，所述晶片接触所述具有氧化作用的溶液的方式不同，所需的时间也不同，举例来说，若将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中，以腐蚀所述掩蔽层的表面，则将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中的时间为5min-15min，优选的，所需时间为8min-12min,更优选的,所需时间为lOmin。若采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为15s-45s，优选的，所述具有氧化作用的溶液的喷射时间为25s-35s，更优选的，所述具有氧化作用的溶液的喷射时间为30s，由于喷雾清洗的过程中，需将半导体晶片放置在旋转的底盘上，之后将所述溶液喷洒在所述掩蔽层表面，由于溶液的喷射过程对所述掩蔽层具有一定的冲击力，而且晶片一直处于旋转状态，更加重了这种冲击力，因此采用喷雾清洗的方式使所述晶片接触所述具有氧化作用的溶液的过程所需的时间就更短。需要说明的是，由于使所述掩蔽层接触所述具有氧化作用的溶液的作用仅是腐蚀掩蔽层的表面，而非去除掩蔽层的大部分厚度，因此，所述具有氧化作用的溶液对所述掩蔽层的腐蚀性不能过大，如氢氟酸溶液的腐蚀性就较大，一般不适用于本发明实施例中。下面以定义阱区注入区域的光刻过程为例，对本实施例的光刻过程和光刻效果进 行说明。在同一批晶片中选择两个生长外延层之后的半导体晶片，其中第一个晶片在涂布光刻胶之间没有进行任何处理，第二个晶片在涂布光刻胶之前采用本实施例中的方法，将所述晶片浸没在所述具有氧化作用的溶液中约10分钟左右，之后采用去离子水冲洗第二个晶片上的残留化学物质，并进行干燥处理，之后，采用同样的光刻条件对两个晶片进行光亥IJ，光刻过程具体为，在两个晶片上旋涂同样厚度的光刻胶层，并采用同样的掩模版进行曝光、显影等一系列光刻过程后，得到具有阱区图形的光刻胶层，之后，采用KLA(缺陷检测分析机台)对完成光刻过程的晶片进行检测，检测结果如图3-图6所示。其中，图3和图4为第一个晶片的检测结果，图5和图6为第二个晶片的检测结果，图3和图5为晶片的图片，图中的黑点表示发生倒胶的器件区域，黑点的个数表示倒胶区域的数量，图4和图6为，纵坐标表示倒胶区域的数量。从图中可以看出，未采用本实施例中的方法处理的晶片，发生倒胶的区域很多，而采用本实施例中的方法处理后的晶片，倒胶区域则大量减少了，从而证明了本实施例中的方法可以在很大程度上避免光刻胶倒胶情况的发生，提高了器件的性能。实施例三与上一实施例不同的是，本实施例中的光刻方法采用的具有氧化作用的溶液不同了，具体的，本实施例中所述具有氧化作用的溶液中包括H2O2和H2SO4，其中，H2O2和H2SO4按体积比I : 5-15混合，优选的，!1202和H2SO4按体积比I : 8-12混合，更优选的，H2O2和H2SO4按体积比I : 10混合。同样的，不同所述晶片接触所述具有氧化作用的溶液的方式不同，接触所需的时间就不同，而相比上一实施例中的溶液，本实施例中的溶液的腐蚀性能稍强，但是仍大大的弱于氢氟酸溶液，因此，本实施例中所需的接触时间就较上一实施例中更短，若将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中，所需的时间为2min-8min，优选的，所需的时间为4min-6min,更优选的，所需的时间为5min ;或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为10s-40s，优选的，所需的时间为20s-30s，更优选的，所需的时间为25s，由于采用喷雾清洗的方式，所需的接触时间本来就很短了，因此采用本实施例中的溶液，接触时间差别不大。本发明实施例中公开的光刻方法，通过在光刻前增加了对掩蔽层的化学清洗的过程，从而使掩蔽层表面变得粗糙，增大了光刻胶层与掩蔽层间的粘附力，从而在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。以上各实施例公开的具有氧化作用的溶液以及所述晶片与所述溶液的接触时间、接触方式等并不能用来限定本发明的保护范围，只要能够使掩蔽层表面变粗糙，并且不影响后续工艺即可，具体采用哪种溶液、哪种接触方式等需根据晶片的具体情况进行选择。本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种光刻方法，其特征在于，包括 提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑； 使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙； 在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。
2.根据权利要求I所述的光刻方法，其特征在于，所述掩蔽层变粗糙后，所述光刻胶层与所述掩蔽层间的粘附力增大，以避免所述光刻胶层出现倒胶现象。
3.根据权利要求2所述的光刻方法，其特征在于，所述晶片接触具有氧化作用的溶液后，所述掩蔽层的厚度减小至70A-90A。
4.根据权利要求3所述的光刻方法，其特征在于，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液具体为，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层的表面。
5.根据权利要求4所述的光刻方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中包括NH4OH, H2O2 和 H2O,其中，NH40H、H2O2 和 H2O 按体积比 1:1-5: 5-15 混合。
6.根据权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中的时间为5min-15min，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为15s-45s。
7.根据权利要求4所述的光刻方法，其特征在于，所述具有氧化作用的溶液中包括H2O2和H2SO4，其中，H2O2和H2SO4按体积比I : 5-15混合。
8.根据权利要求7所述的光刻方法，其特征在于，将所述晶片浸润在所述具有氧化作用的溶液中的时间为2min-8min，或者采用喷雾清洗的方式，将所述具有氧化作用的溶液喷射在所述掩蔽层表面的过程持续时间为10s-40s。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光刻方法，其特征在于，使所述晶片接触具有氧化作用的溶液后，还包括 采用去离子水冲洗所述晶片，去除所述晶片上的残留化学物质； 对采用去离子水冲洗后的晶片进行干燥处理。
10.根据权利要求9所述的光刻方法，其特征在于，所述掩蔽层为，在形成所述半导体器件的阱区之前形成的注入阻挡层，或在形成所述半导体器件的源区和漏区之前形成的注入阻挡层。
全文摘要
本发明实施例公开了一种光刻方法，包括提供一半导体晶片，所述晶片表面包括掩蔽层，所述掩蔽层表面光滑；使所述晶片接触具有氧化作用的溶液，以使所述掩蔽层表面变粗糙；在所述晶片表面形成光刻胶层，进行光刻过程。本发明实施例所提供的光刻方法，通过在涂布光刻胶层之前，增加了湿法化学清洗的步骤，可以使原本光滑的掩蔽层表面变粗糙，从而使后续的涂布的光刻胶层与表面变粗糙后的掩蔽层之间的粘附力大大增强，从而使光刻胶层中尺寸较小的光刻胶区域能够紧固的附着在掩蔽层上，进而在很大程度上避免了光刻胶倒胶现象的发生。
文档编号H01L21/306GK102810464SQ20111014743
公开日2012年12月5日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者赵志勇, 杨兆宇 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司