集成电路制造工艺的返工方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种集成电路制造工艺的返工方法。

背景技术：

具有高介电常数金属栅极(hkmg)的nmos和pmos的集成制造方法，hkmg工艺中需要同时形成高介电常数(hk)的栅介质层以及形成金属栅，在现有hkmg工艺通常会采用到后金属栅极工艺，后金属栅极工艺中，通常需要采用虚拟多晶硅栅即伪多晶硅栅，利用伪多晶硅栅来形成器件的栅介质层，沟道区，和源漏区，之后再进行金属栅的置换，即将伪多晶硅栅去除，再用金属填充伪多晶硅栅去除的区域形成金属栅。

现有后金属栅极工艺中，通常在虚拟多晶硅栅极去除后，会先沉积一层tin作为pmos的功函数金属层，然后通过一次光刻和刻蚀工艺去除掉nmos区域的tin层。接下来是nmos的功函数金属层tial的沉积，最后是金属栅极填充，金属栅的材料通常为al，之后进行化学机械研磨(cmp)。

在进行tin层的光刻刻蚀中，通常会采用到由可牺牲的硅氧烷聚合体(duo)组成的底部抗反射涂层(barc)，在tin层上形成duo层之后在涂布光刻胶，通常，将由作为barc的duo和顶部涂布的光刻胶组成的工艺层次称为nrg，光刻胶的材料通常采用sepr612；之后进行光刻工艺，整个光刻工艺中包括了曝光和显影，显影之后会进行显影后检测(adi)，显影后检测检结果超范围时则需要进行返工步骤，返工工艺即为去除nrg，之后则重新形成nrg，再进行光刻；其中去除nrg为返工工艺的关键步骤之一，需要保证nrg不对其它以形成的结构以及工艺设备造成影响。如图1a至图1c所示，是现有集成电路制造工艺的返工方法的各步骤中的器件结构图；以对tin层的光刻为例进行说明如下：

如图1a所示，在tin层101上依次形成duo层102和光刻胶103。

之后，进行光刻，光刻工艺中会对光刻胶103依次进行曝光和显影，显影后会形成光刻胶103的图形结构。

之后，进行adi检测显影后在光刻胶103中形成的图形结构，如果adi检测失败，则需要进行返工。返工工艺首先需要去除光刻胶103，之后再去除duo层102。

如图1b所示，现有方法是直接采用光刻胶减量(resistreductioncoating，rrc)工艺溶解去除所述光刻胶103。但是实际上，在rrc工艺完成之后，在duo层102上依然会有部分的光刻胶103残留，残留的光刻胶在图1b中用标记103b单独表示。

之后，进行duo层102的去除。现有方法中通常采用湿法刻蚀工艺去除duo层102，如在刻蚀(etch)区进行溶剂clk888的清洗来去除duo层102，清洗过程通常采用重复模式(recyclemode)。由于光刻胶的去除工艺中具有光刻胶残留103a，故光刻胶残留103a会带入到duo层102的清洗工艺中。如图1c所示，在duo层102的清洗工艺中，光刻胶残留103a会被清洗到湿法刻蚀机台中，这样会造成湿法刻蚀机台的污染。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成电路制造工艺的返工方法，能防止光刻胶返工后形成光刻胶残留。

为解决上述技术问题，本发明提供的集成电路制造工艺的返工方法包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上形成光刻胶，进行第一次光刻工艺，所述第一次光刻工艺包括第一次曝光和第一次显影。

步骤二、进行显影后检测，在所述显影后检测超范围时进行如下返工步骤：

步骤21、采用空白光罩对所述光刻胶进行全面的第二次曝光。

步骤22、对所述光刻胶进行第二次显影，结合所述第二次曝光和所述第二次显影将所述光刻胶进行第一次去除。

步骤23、采用光刻胶减量工艺对所述光刻胶进行第二次去除，结合第一次去除和所述第二次去除增加所述光刻胶的去除率，防止所述光刻胶残留。

进一步的改进是，步骤一在形成所述光刻胶之前还包括形成一层底部抗反射涂层的步骤，所述光刻胶涂布在所述底部抗反射涂层上。

进一步的改进是，集成电路制造工艺用于形成具有hkmg的cmos器件。

进一步的改进是，hkmg采用后金属栅工艺形成，包括步骤：

在所述半导体衬底表面依次形成栅介质层和多晶硅栅，所述栅介质层包括高介电常数材料层。

在所述多晶硅栅的侧面形成侧墙。

在所述多晶硅栅两侧的所述半导体衬底表面形成源区和漏区。

依次形成接触刻蚀停止层和层间膜。

进行平坦化，平坦化后所述多晶硅栅的顶部表面露出。

去除所述多晶硅栅并在所述多晶硅栅去除区域形成栅极凹槽，所述栅极凹槽中用于形成金属栅。

形成金属功函数层。

形成底部抗反射涂层。

进行步骤一的形成所述光刻胶的步骤。

进一步的改进是，如果步骤二中所述显影后检测通过时则进行如下工艺：

刻蚀所述底部抗反射涂层。

进行所述金属功函数层的刻蚀。

形成所述金属栅。

进一步的改进是，步骤二的所述返工步骤完成之后还包括步骤：

去除所述底部抗反射涂层。

进一步的改进是，所述底部抗反射涂层的材料为duo。

进一步的改进是，所述底部抗反射涂层采用湿法刻蚀工艺去除。

进一步的改进是，cmos器件包括nmos器件和pmos器件。

进一步的改进是，所述pmos器件的金属功函数层的材料为tin；所述pmos器件的金属功函数层的材料为tial。

进一步的改进是，在所述栅介质层的高介电常数材料层和所述半导体衬底之间还形成有界面层；在所述栅介质层的高介电常数材料层和所述金属功函数层之间具有第一反扩散层，在所述金属功函数层和所述金属栅之间具有第二反扩散层。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底，所述界面层为氧化硅。

进一步的改进是，所述第一反扩散层的材料为tan。

进一步的改进是，所述第二反扩散层依次由tin和ti叠加而成。

进一步的改进是，所述金属栅的材料为铝或钨。

本发明在返工工艺中，在进行光刻胶的去除之前增加了一次采用空白光罩对光刻胶进行全面曝光即第二次曝光的工艺步骤，由于光刻胶经过曝光后基本上能够通过显影工艺去除，故在第二次曝光之后又增加了一次显影即第二次显影，结合第二次曝光和第二次显影将光刻胶进行第一次去除。

之后在进行采用光刻胶减量工艺对光刻胶进行第二次去除，由于第二次显影后的光刻胶已经基本被去除，光刻胶减量工艺之后基本能将光刻胶完全去除，所以本发明能结合第一次去除和第二次去除增加光刻胶的去除率，防止光刻胶残留。

光刻胶没有残留之后，对半导体衬底进行后续的湿法刻蚀清洗时就能防止光刻胶对湿法刻蚀机台产生污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1c是现有集成电路制造工艺的返工方法的各步骤中的器件结构图；

图2是本发明实施例集成电路制造工艺的返工方法的流程图；

图3a-图3d是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例集成电路制造工艺的返工方法的流程图；如图3a至图3d所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图，本发明实施例集成电路制造工艺的返工方法包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，在半导体衬底上形成光刻胶3，进行第一次光刻工艺，所述第一次光刻工艺包括第一次曝光和第一次显影。

在形成所述光刻胶3之前还包括形成一层底部抗反射涂层2的步骤，所述光刻胶涂布在所述底部抗反射涂层2上。

本发明实施例中，集成电路制造工艺用于形成具有hkmg的cmos器件。

hkmg采用后金属栅工艺形成，在形成所述光刻胶3之前包括如下步骤：

在所述半导体衬底表面依次形成栅介质层和多晶硅栅，所述栅介质层包括高介电常数材料层。

在所述多晶硅栅的侧面形成侧墙。

在所述多晶硅栅两侧的所述半导体衬底表面形成源区和漏区。

依次形成接触刻蚀停止层和层间膜。

进行平坦化，平坦化后所述多晶硅栅的顶部表面露出。

去除所述多晶硅栅并在所述多晶硅栅去除区域形成栅极凹槽，所述栅极凹槽中用于形成金属栅。

形成金属功函数层1。

形成所述底部抗反射涂层2。所述底部抗反射涂层2的材料为duo。

步骤二、进行显影后检测，在所述显影后检测超范围时进行如下返工步骤：

步骤21、如图3a所示，光刻胶采用空白光罩4对所述光刻胶3进行全面的第二次曝光。

步骤22、如图3a所示，对所述光刻胶3进行第二次显影，结合所述第二次曝光和所述第二次显影将所述光刻胶3进行第一次去除。第一次去除工艺完成之后对应的示意图如图3b所示，所述光刻胶3基本被去除，残留的光刻胶用标记3a表示。

步骤23、如图3c所示，采用光刻胶3减量工艺对所述光刻胶3即对光刻胶残留3a进行第二次去除。第二次去除工艺之后的示意图如图3d所示。所以本发明实施例结合第一次去除和所述第二次去除增加所述光刻胶3的去除率，防止所述光刻胶3残留。由于第二次去除工艺之后没有光刻胶残留，故不会发生光刻胶残留对后续工艺的不利影响，如在后续工艺中采用湿法刻蚀工艺时不会发生光刻胶对湿法刻蚀机台产生污染。

本发明实施例中，在去除所述光刻胶的所述返工步骤完成之后还包括步骤：

去除所述底部抗反射涂层2。所述底部抗反射涂层2采用湿法刻蚀工艺去除。

本发明实施例中，cmos器件包括nmos器件和pmos器件。

所述pmos器件的金属功函数层1的材料为tin；所述pmos器件的金属功函数层1的材料为tial。图3a中所示的金属功函数层1以tin为例进行说明。

在所述栅介质层的高介电常数材料层和所述半导体衬底之间还形成有界面层；在所述栅介质层的高介电常数材料层和所述金属功函数层1之间具有第一反扩散层，在所述金属功函数层1和所述金属栅之间具有第二反扩散层。

所述半导体衬底为硅衬底，所述界面层为氧化硅。

所述第一反扩散层的材料为tan。

所述第二反扩散层依次由tin和ti叠加而成。

所述金属栅的材料为铝或钨。

本发明实施例中，如果步骤二中所述显影后检测通过时则进行如下工艺：

刻蚀所述底部抗反射涂层2。

进行所述金属功函数层1的刻蚀。

之后，形成所述金属栅。

本发明实施例在返工工艺中，在进行光刻胶3的去除之前增加了一次采用空白光罩4对光刻胶3进行全面曝光即第二次曝光的工艺步骤，由于光刻胶3经过曝光后基本上能够通过显影工艺去除，故在第二次曝光之后又增加了一次显影即第二次显影，结合第二次曝光和第二次显影将光刻胶3进行第一次去除。

之后在进行采用光刻胶3减量工艺对光刻胶3进行第二次去除，由于第二次显影后的光刻胶3已经基本被去除，光刻胶3减量工艺之后基本能将光刻胶3完全去除，所以本发明实施例能结合第一次去除和第二次去除增加光刻胶3的去除率，防止光刻胶3残留。

光刻胶3没有残留之后，对半导体衬底进行后续的湿法刻蚀清洗时就能防止光刻胶3对湿法刻蚀机台产生污染。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。