[发明专利]两次图形化工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种两次图形化工艺方法。

背景技术

随着超大规模半导体集成电路制造工艺的发展，单位面积的晶体管个数不断增加，相对应的单个晶体管的尺寸在不断缩小。而主流的图形化技术主要通过光刻实现。而随着设计尺寸的不断缩小，晶体管尺寸越来越接近于光学分辨的极限。当设计图形的最小分辨率低于光刻工艺的物理分辨极限时，一次光刻已经无法实现图形化，如对应现有193nm的ArF光刻技术，通过调整数值孔径（NA），所能达到的光刻工艺的物理分辨极限为28纳米；而13.5nm的EUV光刻技术现在还未成熟，所以现有技术中采用193nm的ArF光刻技术和13.5nm的EUV光刻技术都无法实现节点28nm以下的单次光刻工艺（Single Exposure/Single Patterning）。所以，现有技术中当设计图形的最小分辨率低于光刻工艺的物理分辨极限时需要使用两次图形化技术（DPT-Double Patterning Technology）。

现有两次图形化工艺包括多种，其中采用LELE（Litho-Etch-Litho-Etch，光刻-刻蚀-光刻-刻蚀）工艺的两次图形化工艺方法是现有多种两次图形化工艺方法中比较常见和容易实现的一种。LELE工艺方法需要将将版图拆分为两部分，然后分别通过两个分离的光刻刻蚀步骤各产生其中的一部分图形。

对于LELE技术，最难的在于版图的分拆方法和对分拆之后的版图进行光学临近效应修正（Optical Proximity Correction，OPC），以及之后的全芯片的OPC验证（OPCverify/Layout Rule Check）。

根据版图的拆分方法不同，现有LELE工艺方法通常有两种实现方法，分别为线条-线条（Line/Line,LL）方法和线条-沟槽（Line/Space,LS）方法。其中LL方法较为常见，如图1A至图1C所示，是现有采用LELE工艺的两次图形化工艺方法中的LL工艺中的版图分拆示意图；如图1A所示，栅极102A和102B跨越于有源区101上方，进行版图拆分时要分别将栅极102A和栅极102B的图形拆开。如图1B所示，在拆分后的版图1中只含有栅极102A的线条图形；如图1C所示，在拆分后的版图2中只含有栅极102B的线条图形。采用LL工艺方法的好处是分拆以后的版图1和2均为线条图形即栅极102A和102B对应的版图都为线条图形，这样版图1和版图2的模型相似度较高，通常可以通用OPC模型即版图1和版图2的OPC模型能够相同，这样在进行版图1和版图2的OPC修正时算法复杂度较低。但采用LL工艺方法的缺点在于光刻刻蚀工艺较难，因为在第一次刻蚀后存在较大的高度差，再次形成线条图形时，很容易发生线条倾倒（Collapse），且该问题在栅极线条的关键尺寸（CD）尺寸很小时基本无法克服。

如图2A至图2C所示，是现有采用LELE工艺的两次图形化工艺方法中的LS工艺中的版图分拆示意图；如图2A所示，栅极202A和202B跨越于有源区201上方，进行版图拆分时要分别将栅极202A和栅极202B的图形拆开。如图2B所示，在拆分后的版图1中只含有线条图形203，线条图形203的线宽尺寸大于栅极202A和栅极202B的线宽尺寸；如图1C所示，在拆分后的版图2中只含有沟槽图形204，沟槽图形204能够对线条图形203进行分割，由分割后的线条图形203来形成栅极202A和栅极202B的图形。这种方法的光刻刻蚀的工艺难度较低，不用形成很小尺寸的线条图形。但缺点在于版图1所定义的第一次图形为线条，版图1所定义的第二次图形为沟槽，两者的光学临近效应修正模型不同，即版图1和版图2要分别采用不同的OPC模型进行OPC修正，这会大大增加OPC修正的难度，所以图形分拆后的OPC修正以及正确性验证（OPC-Verify）非常困难。