[发明专利]一种提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触孔/通孔结构的光刻过程，尤其涉及一种提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法。

背景技术

随着半导体性能要求的不断提高，集成电路芯片的尺寸也越来越小，光刻过程成为芯片制造中最核心的工序。通常一个完整的45纳米工艺芯片，视性能要求的不同大约需要40到60次光刻工序。随着器件尺寸的缩小，光刻的图形尺寸也不断缩小，光阻越来越薄，光刻完成后的尺寸也越来越小。随着芯片生产工艺从微米级到目前最先进的15纳米工艺，光刻所使用的波长也随着芯片工艺的进步不断缩小，从汞的I系线，G系线到紫外区域的193nm紫外线，极紫外线EUV、乃至电子束。光刻成为一项精密加工技术。

通过接触孔/通孔结构是集成电路实现电学互连的重要结构。通过接触孔的钨栓连接场效应管与第一层金属，而通孔则用于连接上下层金属布线。而且，通孔和接触孔是一种较大高宽比的圆柱型孔结构，需要在光刻和刻蚀工艺中有精确地控制才能获得均匀规则的形状和尺寸。所以，接触孔/通孔的形成是CMOS工艺技术的重要步骤，对光刻的要求较高。随着线宽的不断缩小，工艺窗口及所容许的误差也越来越小，而且缺陷也越来越多。初次光刻过程完成后，如果参数不符合规格或缺陷过高，可以进行返工重新进行第二次光刻过程，甚至可能发生多次返工，最终才能达到所需要的要求。据初步统计，接触孔/通孔层光刻工艺的返工率接近10~20%，特别是处于工艺开发期以及尚未稳定的工艺，光刻返工率要更高。

接触孔/通孔层进行光刻时一般是多层薄膜堆叠的结构，如图1-图4所示，通常从下往上分别是特定基底11，接触孔/通孔一般是三层堆叠结构，包括最下层的刻蚀阻挡层12，中间的绝缘介质层13和最表层的介质抗反射层14。下部的刻蚀阻挡层12是为了便于接触孔/通孔刻蚀终点控制。绝缘介质层13是占据绝大部分厚度，其作用是支撑和隔离金属互连结构，使布线能稳定可靠的分布其中。最表层的介质抗反射层14主要用于消除光刻的驻波效应和保护绝缘介质层。由于圆形的通孔/接触孔结构，对边缘粗糙度要求很高，所以为了消除筑波效应，通常会在最表层上沉积一层介质抗反射层14。如果发生光刻返工或同层需要多次曝光，由于介质抗反射层14在去除光阻过程中发生性质改变（如反射率，折射率，厚度，均匀性，粗糙度，吸光率等等），从而再次光刻时，所有的相关光刻参数都需要人工调节。而且由于返工次数的不同或相同返工次数但表层改变程度不一样，所需要调节的参数的调节量也不一样。因此，该人工调节光刻参数的过程难度大，不稳定，极容易失败而需要再次返工，进一步加大成功实现光刻的难度。在已经改性后的介质抗反射层14上曝光，极易发生尺寸偏差，形状不合格，光阻起皮脱落等失效现象。而且，随着返工次数的增加，其光刻返工所需要调节参数改变范围也越大，难度也越大，更容易发生失效。

因此，如何找到一种方法可以实现快速、有效、可靠地方法提高接触孔/通孔层曝光返工参数稳定性和可重复性，以实现高效率，高速度的自动化生产成为一个半导体业界亟待解决的重要技术难题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法。能够高效快速的实现返工光刻参数设定，减少由于工艺不稳定及人工估算而造成的光刻再次失败，提高工艺稳定性和重复性，提高生产效率减少缺陷和失效的发生。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法，其中，包括以下步骤：

步骤S1：在一基底上生长一接触孔/通孔复合结构，所述复合结构从下至上依次为：刻蚀阻挡层、绝缘介质层、第一介质抗反射层；

步骤S2：在所述第一介质抗反射层表面覆盖一层第一底部抗反射层，在所述第一底部抗反射层表面旋涂一层第一光刻胶，进行第一次光刻；

步骤S3: 去除所述第一底部抗反射层及光刻胶，损害了所述第一介质抗反射层，形成受损第一介质抗反射层；

步骤S4：刻蚀去除所述受损第一介质抗反射层；

步骤S5：在所述绝缘介质层表面重新淀积一层第二介质抗反射层；

步骤S6：在所述第二介质抗反射层表面重新淀积一层第二底部抗反射层，在所述第二底部抗反射层表面涂敷一层第二光刻胶，进行第二次光刻。

上述的提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法，其中，所述基底为一硅单晶基板上的器件层。

上述的提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法，其中，所述基底为一金属布线层。

上述的提高接触孔/通孔多次光刻重复性的方法，其中，在步骤S1中的所述刻蚀阻挡层的材料为氮化硅或掺碳氮化硅。