一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法，该方法包括对与光刻胶接触的含硅的底部抗反射涂层的表面进行等离子处理以形成界面层。在进行等离子处理前，该方法还包括在前端器件层上涂覆一层或多层BARC层；在最上方BARC层上涂覆含硅的底部抗反射涂层。通过本发明专利技术的方法，消除了光刻胶的“颈缩”现象，改善了线条边缘粗糙度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，特别涉及。
技术介绍
随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小，首先要求光刻工艺定义的线条越来越窄，当然对刻蚀工艺的要求也越来越高。为了满足光刻的要求，除了在光刻机设备方面的不断升级换代以外，人们还使用其它的技术来提高光刻的质量和精度，使用抗反射涂层(ARC)就是其中之一。ARC的作用是防止光线通过光刻胶后在衬底界面发生反射，这是因为返回光刻胶的反射光线会与入射光线发生干涉，导致光刻胶不能均勻曝光。 ARC的发展经过了顶部抗反射层(TARC)和底部抗反射层(BARC)两个阶段。目前主要使用的是BARC，而BARC又分为有机BARC和无机BARC两种。其中有机BARC具有以下优点成本低、折射率重复性好、平面性好。而且对于有机BARC，易于实现工艺的返工。因此，在现有技术中有机BARC得到了广泛的使用。一般有机BARC的折射率要与光刻胶匹配，这样可以消除入射光在光刻胶-有机BARC层的反射；此外，有机BARC层还可以吸收光线，所以光线在通过有机BARC层时就已经被吸收了，而不会达到下一个界面发生反射。传统的单层有机BARC层可能无法在所有的角度下使反射率保持在1 %以下，因此提出双BARC层工艺，使用该工艺能够使反射率得到控制。也即在BARC层之上再涂覆一层抗反射涂层。如图IA所示，是传统的采用双BARC层工艺的半导体器件结构示意图。首先在需要进行光刻的前端器件层101上涂覆第一有机BARC层102 ；然后在第一有机BARC层 102上旋涂第二有机BARC层103 ；最后在第二有机BARC层103上涂敷一层光刻胶层104。 之后进行相应的光刻工艺，例如曝光、显影等等，以完成整个光刻工艺。但是，采用这种结构的缺点在于，由于BARC层与光刻胶同为有机物质，因此在刻蚀时存在蚀刻选择比较低的问题，会在光刻胶显影完成后造成光刻胶的“颈缩(necking)”现象。由于与光刻胶接触的第二有机BARC层中有机物的存在，使得该第二有机BARC层的表面致密性很差，因此光刻胶中的淬灭剂(Quencher)会很容易进入到该有机BARC层中。由于淬灭剂能阻止光刻胶曝光后产生的光酸与光刻胶发生反应。因此当与第二有机BARC层接触的光刻胶中的一部分淬灭剂进入到第二有机BARC层后，在曝光后光刻胶中的一部分由于没有淬灭剂而与光刻胶发生反应。该反应导致了在光刻胶显影后造成光刻胶图形的“颈缩”现象。当发生“颈缩”现象后，对干法刻蚀后的线条边缘粗糙度最终形成的图案会产生缺陷。为了克服上述问题，现有技术中提出了一种通过向与光刻胶接触的普通的BARC 中掺杂硅以提高BARC层蚀刻选择比的新材料，即含硅的底部抗反射涂层(Si-BARC)。这种 Si-BARC材料的分子通式例如这种Si-BARC材料不仅能够很好地控制反射和作为转移图案的掩模层，而且能够在一定程度上消除“颈缩”现象。用Si-BARC层来替代与光刻胶层104邻近的第二有机BARC 层103，能够提高器件的良品率。由于Si-BARC层中硅的存在，使得与光刻胶接触的抗反射涂层的表面的结构变得比没有掺杂硅时更加致密，因此能阻止光刻胶中的淬灭剂进入到该含硅的底部抗反射涂层中，这样在一定程度上消除了光刻胶显影后的“颈缩”现象。如图 IB所示，是传统的采用Si-BARC层的双BARC层工艺的半导体器件结构示意图。首先在需要进行光刻的前端器件层101，上旋涂一层有机BARC层102，，在有机BARC层102，上旋涂 Si-BARC层103，，在Si-BARC层103，上涂敷一层光刻胶层104，，之后进行相应的光刻工艺。总的来说，Si-BARC中的硅的含量越高越好。硅的含量越高，与光刻胶接触的 Si-BARC层的表面越致密，越能阻止光刻胶中的淬灭剂进入Si-BARC层。然而，在实际应用中，Si-BARC层中硅的含量不能太高，否则会极容易在晶片表面形成絮状结晶物，从而产生缺陷。经分析发现，这种絮状结晶物的成分主要为SiO2，其主要来源于喷涂Si-BARC所用的管路。其形成原因主要是由于Si-BARC这种材料经过一定时间后容易产生结晶，而这些结晶杂质会附着在喷涂Si-BARC所用的管路壁，在向晶圆表面喷涂Si-BARC的过程中，这些结晶杂质会随着喷涂的Si-BARC材料被一起带到晶圆表面上。Si-BARC生成的这种絮状结晶物能够阻碍图案向衬底转移，引起图案丢失，降低器件良品率。因此，在实际应用中， Si-BARC中的硅的含量大约在10% -45%之间，通常在20%左右。然而在这样的条件下，还是会造成一定的“吃胶”现象。如图IC所示，是采用Si-BARC层的双BARC层工艺后，光刻胶显影后产生“颈缩”现象的SEM图。从中可以看出，在这种情况下，仍然会产生“颈缩”现象。于是需要，能够消除光刻胶的“颈缩”现象，以改善线条边缘粗糙度。
技术实现思路
本专利技术公开了，该方法包括对与光刻胶接触的含硅的底部抗反射涂层的表面进行等离子处理以形成界面层。较佳地，界面层的厚度小于IOnm0较佳地，在进行等离子处理的步骤前，方法还包括在前端器件层上涂覆一层或多层BARC层；在最上方BARC层上涂覆含硅的底部抗反射涂层。较佳地，在进行等离子处理的步骤后，方法还包括在界面层上涂覆光刻胶；对光刻胶进行曝光和显影。该等离子处理时的压力选择在50-300mtorr之间，较佳地为200mtorr。该等离子处理时的温度选择在0-30度之间，较佳地为25度。该等离子处理采用的气体从02、CO2, CF4, HF中选择。该等离子处理时&的流量选择在20-100sccm之间，较佳地为50sccm。该等离子处理的时间选择在10-50s之间，较佳地为30s。该等离子处理时气体的中心流量百分比可以选择在50% -100%之间。本专利技术还公开了一种根据处理含硅的底部抗反射涂层的方法制造的集成电路，其中集成电路选自随机存取存储器、动态随机存取存储器、同步随机存取存储器、静态随机存取存储器、只读存储器、可编程逻辑阵列、专用集成电路、掩埋式DRAM和射频电路。本专利技术还公开了一种根据处理含硅的底部抗反射涂层的方法制造的电子设备，其中电子设备选自个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机和数码相机。通过本专利技术的处理含硅的底部抗反射涂层的方法，消除了光刻胶的“颈缩”现象， 改善了线条边缘粗糙度。在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中，图IA是传统的采用双BARC层工艺的半导体器件结构示意图；图IB是传统的采用Si-BARC层的双BARC层工艺的半导体器件结构示意图；图IC是采用Si-BARC层的双BARC层工艺后，光刻胶显影后产生“颈缩”现象的SEM 图；图2是根据本专利技术一个实施例的处理Si-BARC层的方法流程图；图3是采用根据本专利技术一个实施例的处理Si-BARC层的方法的半导体器件结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法，所述方法包括对与光刻胶接触的含硅的底部抗反射涂层的表面进行等离子处理以形成界面层。

【技术特征摘要】
1.一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法，所述方法包括对与光刻胶接触的含硅的底部抗反射涂层的表面进行等离子处理以形成界面层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述界面层的厚度小于lOnm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述等离子处理的步骤前，所述方法还包括在前端器件层上涂覆一层或多层底部抗反射涂层； 在最上方底部抗反射涂层上涂覆所述含硅的底部抗反射涂层。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述等离子处理的步骤后，所述方法还包括在所述界面层上涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子处理时的压力选择在 50-300mtorr 之间。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子处理时的压力为200mtorr。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子处理时的温度选择在0-30度之间。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子处理时的温度为25度。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓明，安辉，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31