专利名称：半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法
技术领域：
本发明属于半导体集成电路制造领域，具体涉及一种半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法。
背景技术：
在半导体器件制造工艺中，孤立线条一般用来制作器件的栅极或金属连线，对于一般的孤立线条，通常的做法都是先通过光刻工艺形成孤立的光刻胶线条图形，然后再以此光刻胶线条图形为掩蔽膜，经过刻蚀去胶以后形成最终所需的孤立线条。但对于某些特殊的半导体器件，需要制作一些细长型的孤立线条，其线条的长宽比通常都大于30，尤其对于线宽< 0.6微米的细长型的孤立线条，因为其相对较大的长宽比和较小的线宽，在光刻胶的显影过程以及以光刻胶为掩蔽膜的刻蚀过程中，沿着光刻胶孤立线条的长度方向会经受相对较大的侧向冲击力，这种侧向冲击力经常会导致光刻胶发生图形倒塌(PattenCollapse)的问题，而不能形成所需要的细长型孤立线条。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法，以解决用传统光刻和刻蚀方法制作长宽比> 30，尤其是线宽为0.5微米，长度为20微米的细长型孤立线条时容易发生的图形倒塌问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法，采用光刻胶剥离工艺且在该工艺中引入可显影底部抗反射材料(BARC)来获得所需的细长型孤立线条，该方法包括如下步骤:(I)提供一需要制作细长型孤立线条图形的基片；(2)在所述基片上进行可显影底部抗反射材料的旋涂和烘烤；(3)进行光刻胶的旋涂和烘烤；(4)曝光及显影，去除曝光部分光刻胶和可显影底部抗反射材料，形成类T字形上宽下窄的光刻胶和可显影底部抗反射材料的组合图形；(5)使用低温淀积或低温溅射的方法在基片及光刻胶图形上生长一层相互断开的
薄膜层；(6)使用光刻胶剥离液去除光刻胶和可显影底部抗反射材料，同时去除光刻胶上面的薄膜层，而保留基片上的薄膜层，形成细长型孤立线条。在步骤(I)中，所述的细长型孤立线条的线宽为0.3-10微米，长度大于9微米，长宽比大于30。优选地，所述的细长型孤立线条的线宽为0.5微米，长度为20微米。在步骤(2)中，所述的可显影底部抗反射材料不能溶于步骤(3)所述的光刻胶所使用的溶剂，但可以溶于常用的四甲基氢氧化铵(TMAH)显影液和常用的光刻胶剥离液。所述的可显影底部抗反射材料是指能够减少波长365纳米的1-line，波长248纳米的KrF和波长193纳米的ArF中任意一种光的反射的材料。所述的可显影底部抗反射材料旋涂和烘烤后的厚度为0.2-30微米。在步骤(3)中，所述的光刻胶为正性或负性光刻胶，其曝光波长为436纳米的G-1ine或365纳米的Ι-line或248纳米的KrF或193纳米的ArF。在步骤(5)中，所述的薄膜层是指可以使用低温淀积或低温溅射的方法在光刻胶表面上生长的材料，所述的低温是指低于250°C的温度。所述的薄膜层是指以下介质膜 二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；或者所述的薄膜层是指以下金属膜:铝、铜、金、钛、镍、银、钼、铬或其组合。所述的薄膜层的材料就是形成所述的细长型孤立线条图形的材料。所述的薄膜层的厚度为0.1-30微米，且所述的薄膜层的厚度要小于步骤(2)所述的可显影底部抗反射材料的厚度。在步骤(6)中，所述的光刻胶剥离液既能剥离步骤(2)所述的可显影底部抗反射材料，又可以剥离步骤(3)所述的光刻胶。优选地，在步骤(6)中，所述的光刻胶剥离液是指N-甲基吡咯烷酮(NMP)和/或Y - 丁内酯(GBL)和/或乳酸乙酯(EL)。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明的特征一是采用光刻胶剥离(Lift-off)工艺来获得所需的细长型孤立线条，在工艺过程中避开了细长型的孤立的光刻胶线条(Line)图形的形成，取而代之的是细长型的孤立的光刻胶开槽(Space)图形和大面积的光刻胶图形，因此就可以解决传统光刻和刻蚀方法中容易发生的图形倒塌问题，可以获得长宽比> 30的细长型孤立线条。特征二是在上述光刻胶剥离工艺中引入可显影底部抗反射材料，利用其可溶于显影液的特性，来获得光刻胶剥离工艺所需的上宽下窄的光刻胶和可显影底部抗反射材料的组合图形，而利用其抗反射的特性，又可以提高光刻胶开槽的分辨率，减小光刻胶开槽的尺寸，从而可以获得线宽< 0.6微米的细长型孤立线条。
图1是光刻胶Lift-off (剥离)工艺中上宽下窄的光刻胶形貌示意图。图2是本发明方法的工艺流程剖面示意图；其中，图2(A)是本发明方法的步骤
(I)完成后的示意图；图2(B)是本发明方法的步骤(2)完成后的示意图；图2(C)是本发明方法的步骤(3)完成后的示意图；图2(D)是本发明方法的步骤(4)完成后的示意图；图2(E)是本发明方法的步骤(5)完成后的示意图。图3是本发明方法的工艺流程图。图中附图标记说明如下:1-需要制作细长型孤立线条图形的基片；2-可显影底部抗反射材料；3-光刻胶；4-薄膜层(形成细长型孤立线条的薄膜材料)。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明提供了一种新的制作细长型孤立线条图形的方法，该方法包括以下步骤:在需要制作细长型孤立线条的基片上先后旋涂可显影底部抗反射材料(BARC)和光刻胶，曝光显影后形成如图1所示的上宽下窄的光刻胶3和可显影底部抗反射材料2的组合图形，同时使光刻胶开槽处(Space)的基片表面露出，然后通过低温淀积或低温溅射的方法，在光刻胶和露出的基片表面形成相互断开的所需的薄膜层(这些薄膜层的材料就是形成细长型孤立线条图形的材料)，最后使用光刻胶剥离液去除光刻胶及可显影底部抗反射材料，光刻胶表面的薄膜层随光刻胶一起去除，而光刻胶开槽处与基片直接接触的薄膜层则得以保留，从而形成由该薄膜层材料组成的细长型孤立线条。本发明的特征一是采用光刻胶剥离(Lift-off)工艺来获得所需的细长型孤立线条，在工艺过程中避开了细长型的孤立的光刻胶线条图形的形成，取而代之的是细长型的孤立的光刻胶开槽图形和大面积的光刻胶图形，因此就可以解决传统光刻和刻蚀方法中容易发生的图形倒塌问题，可以获得长宽比> 30的细长型孤立线条。特征二是在上述光刻胶剥离工艺中引入可显影底部抗反射材料，利用其可溶于显影液的特性，来获得光刻胶剥离工艺所需的上宽下窄的光刻胶和可显影底部抗反射材料的组合图形，而利用其抗反射的特性，又可以提高光刻胶开槽的分辨率，减小光刻胶开槽的尺寸，从而可以获得线宽< 0.6微米的细长型孤立线条。如图2和图3所示，本发明半导体工艺中一种制作细长型孤立线条图形的方法，其详细工艺步骤包括如下:(I)提供一需要制作细长型孤立线条图形的基片I ;所述的细长型孤立线条的线宽为0.3-10微米，长度大于9微米，长宽比大于30，优选地，所述的细长型孤立线条的线宽为0.5微米，长度为20微米；(2)如图2(A)所示，在所述基片I上进行可显影底部抗反射材料2的旋涂和烘烤；所述的可显影底部抗反射材料2不能溶于步骤(3)所述的光刻胶3所使用的溶剂，但可以溶于常用的四甲基氢氧化铵(TMAH)显影液和常用的光刻胶剥离液；所述的可显影底部抗反射材料2是指能够减少1-1ine (365纳米)，KrF (248纳米)和ArF (193纳米)波长中任意一种光的反射的材料；所述的可显影底部抗反射材料旋涂和烘烤后的厚度为0.2-30微米;(3)如图2(B)所示，在可显影底部抗反射材料2上进行光刻胶3的旋涂和烘烤；所述的光刻胶3为正性或负性光刻胶，其曝光波长为436纳米(G-1ine)或365纳米(1-1ine)或248纳米(KrF)或193纳米(ArF)；(4)如图2 (C)所示，经曝光显影去除曝光部分光刻胶3和可显影底部抗反射材料2后，形成类T字形上宽下窄的光刻胶3和可显影底部抗反射材料2的组合图形；经一次带掩模版的曝光后，上层光刻胶3的曝光区域和下层可显影底部抗反射材料2都可被显影液溶解，因此在该步骤的显影过程，由于显影液对可显影材料的侧向显影，可形成如图2(C)所示的类T字形上宽下窄的光刻胶3和可显影底部抗反射材料2的组合图形，使光刻胶开槽处的基片I露出；(5)如图2⑶所示，使用低温淀积或低温溅射的方法在光刻胶图形(即光刻胶3)及光刻胶开槽处的基片I上生长一层相互断开的薄膜层4 ;所述的薄膜层4是指可以使用低温淀积或低温溅射的方法在光刻胶3表面上生长的材料，所述的低温是指低于250°C的温度；所述的薄膜层4是指以下介质膜:二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；或者所述的薄膜层是指以下金属膜:铝、铜、金、钛、镍、银、钼、铬或其组合；所述的薄膜层4的材料就是形成所述的细长型孤立线条图形的材料；所述的薄膜层4的厚度为0.1-30微米，且为了防止光刻胶3上面的薄膜层4和基片I上的薄膜层4发生粘连，所述的薄膜层4的厚度要小于步骤
(2)所述的可显影底部抗反射材料2的厚度；(6)如图2 (E)所示，使用光刻胶剥离液去除光刻胶3和可显影底部抗反射材料2，光刻胶3上面的薄膜层4随光刻胶一起去除，而基片I上的薄膜层4得以保留，形成所需的细长型孤立线条；所述的光刻胶剥离液既能剥离步骤(2)所述的可显影底部抗反射材料2，又可以剥离步骤(3)所述的光刻胶3，优选地，所述的光刻胶剥离液是指N-甲基吡咯烷酮(NMP)和/或Y - 丁内酯(GBL)和/或乳酸乙酯(EL)。
权利要求
1.一种半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法，其特征在于，采用光刻胶剥离工艺且在该工艺中引入可显影底部抗反射材料来获得所需的细长型孤立线条，该方法包括如下步骤: (1)提供一需要制作细长型孤立线条图形的基片； (2)在所述基片上进行可显影底部抗反射材料的旋涂和烘烤； (3)进行光刻胶的旋涂和烘烤； (4)曝光及显影，去除曝光部分光刻胶和可显影底部抗反射材料，形成类T字形上宽下窄的光刻胶和可显影底部抗反射材料的组合图形； (5)使用低温淀积或低温溅射的方法在基片及光刻胶图形上生长一层相互断开的薄膜层； (6)使用光刻胶剥离液去除光刻胶和可显影底部抗反射材料，同时去除光刻胶上面的薄膜层，而保留基片上的薄膜层，形成细长型孤立线条。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的细长型孤立线条的线宽为0.3-10微米，长度大于9微米，长宽比大于30。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的细长型孤立线条的线宽为0.5微米，长度为20微米。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的可显影底部抗反射材料不能溶于步骤(3)所述的光刻胶所使用的溶剂，但可以溶于常用的四甲基氢氧化铵显影液和常用的光刻胶剥离液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的可显影底部抗反射材料是指能够减少波长365纳米的1-line，波长248纳米的KrF和波长193纳米的ArF中任意一种光的反射的材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的可显影底部抗反射材料旋涂和烘烤后的厚度为0.2-30微米。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的光刻胶为正性或负性光刻胶，其曝光波长为436纳米的G-1ine或365纳米的1-1ine或248纳米的KrF或193纳米的ArF。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述的薄膜层是指可以使用低温淀积或低温溅射的方法在光刻胶表面上生长的材料，所述的低温是指低于250°C的温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的薄膜层是指以下介质膜:二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；或者所述的薄膜层是指以下金属膜:铝、铜、金、钛、镍、银、钼、铬或其组合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的薄膜层的材料就是形成所述的细长型孤立线条图形的材料。
11.根据权利要求1或8或9或10所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述的薄膜层的厚度为0.1-30微米，且所述的薄膜层的厚度要小于步骤(2)所述的可显影底部抗反射材料的厚度。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述的光刻胶剥离液既能剥离步骤(2)所述的可显影底部抗反射材料，又可以剥离步骤(3)所述的光刻胶。
13.根据权利要求1或12所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述的光刻胶剥离液是指N-甲基吡咯烷酮和 /或Y - 丁内酯和/或乳酸乙酯。
全文摘要
本发明公开了一种半导体工艺中制作细长型孤立线条图形的方法，包括如下步骤(1)提供一需要制作细长型孤立线条图形的基片；(2)在所述基片上进行可显影底部抗反射材料的旋涂和烘烤；(3)进行光刻胶的旋涂和烘烤；(4)曝光及显影，形成类T字形上宽下窄的光刻胶和可显影底部抗反射材料的组合图形；(5)使用低温淀积或低温溅射的方法生长一层薄膜层；(6)使用光刻胶剥离液去除光刻胶和可显影底部抗反射材料，同时去除光刻胶上面的薄膜层，而保留基片上的薄膜层，形成细长型孤立线条。本发明可解决用传统光刻和刻蚀方法制作细长型孤立线条时容易发生的图形倒塌问题，可获得长宽比＞30，且线宽＜0.6微米的细长型孤立线条。
文档编号H01L21/027GK103137441SQ20111037496
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者郭晓波 申请人:上海华虹Nec电子有限公司