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    重庆时时彩春节开奖吗: 一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法.pdf

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    一种 处理 底部 反射 涂层 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010131818.9

    申请日:

    2010.03.15

    公开号:

    CN102193318A

    公开日:

    2011.09.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G03F 7/16变更事项:申请人变更前权利人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司变更后权利人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司变更事项:地址变更前权利人:201203 上海市浦东新区张江路18号变更后权利人:201203 上海市浦东新区张江路18号变更事项:申请人变更后权利人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司登记生效日:20130107|||实质审查的生效IPC(主分类):G03F 7/16申请日:20100315|||公开
    IPC分类号: G03F7/16; H01L27/02 主分类号: G03F7/16
    申请人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
    发明人: 尹晓明; 安辉
    地址: 201203 上海市浦东新区张江路18号
    优先权:
    专利代理机构: 北京市磐华律师事务所 11336 代理人: 董巍;顾珊
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010131818.9

    授权公告号:

    102193318B|||||||||

    法律状态公告日:

    2014.05.14|||2013.02.06|||2011.11.23|||2011.09.21

    法律状态类型:

    授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明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。通过本发明的方法,消除了光刻胶的“颈缩”现象,改善了线条边缘粗糙度。

    权利要求书

    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10nm。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,所述等离子处理采用的气体从O2、CO2、CF4、HF中选择。10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述等离子处理时O2的流量选择在20-100sccm之间。11.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述等离子处理时所述O2的流量为50sccm。12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述等离子处理的时间选择在10-50s之间。13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述等离子处理的时间为30s。14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述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。15.一种根据如权利要求1所述的方法制造的集成电路,其中所述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。16.一种根据如权利要求1所述的方法制造的电子设备,其中所述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。

    说明书

    一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法

    技术领域

    本发明涉及半导体制造工艺,特别涉及一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法。

    背景技术

    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,导致光刻胶不能均匀曝光。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1A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1B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1C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。

    于是需要一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法,能够消除光刻胶的“颈缩”现象,以改善线条边缘粗糙度。

    发明内容

    本发明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。较佳地,界面层的厚度小于10nm。

    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O2、CO2、CF4、HF中选择。

    该等离子处理时O2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。

    本发明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。

    本发明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。

    通过本发明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。

    在发明内容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。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求?;さ募际醴桨傅墓丶卣骱捅匾际跆卣?,更不意味着试图确定所要求?;さ募际醴桨傅谋;し段?。

    附图说明

    本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,

    图1A是传统的采用双BARC层工艺的半导体器件结构示意图;

    图1B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1C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是根据本发明一个实施例的处理Si-BARC层的方法流程图;

    图3是采用根据本发明一个实施例的处理Si-BARC层的方法的半导体器件结构示意图;

    图4是利用本发明的实施例方法在光刻胶显影后的SEM图。

    具体实施方式

    在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

    为了彻底了解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤,以便说明本发明是如何对含硅的底部抗反射涂层进行处理,以有效地避免光刻胶中的淬灭剂进入Si-BARC,以解决光刻胶显影后出现的“颈缩”现象。显然,本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

    参考图2,是根据本发明一个实施例的处理Si-BARC的方法200的流程图。方法200开始于步骤210,其中在需要进行光刻的前端器件层上涂覆第一BARC层。该第一BARC层的厚度可以根据需要实际设置。一种可以选择的范围是50-400nm。涂覆抗反射涂层的方法例如可以采用旋涂法或本领域内其他适合的方法,这些都不限制本发明的范围。另外,在本实施例中,第一BARC层为有机BARC层,但是,该第一BARC层也可以是无机BARC层。比如,中国专利第02112149.4就公开了第一BARC层为无机BARC层,而上层BARC层为有机BARC层的例子。在这种情况下,本发明实施例中的方法也依然适用。

    然后方法200进行到步骤220,其中在第一BARC层上涂覆Si-BARC层。该Si-BARC层的厚度同样可以根据需要实际设置。一种可以选择的范围是50-150nm。该Si-BARC层为有机的BARC层,其中硅的含量在10%-45%之间,通常在20%左右。

    然后方法200进行到步骤230,其中对Si-BARC层的表面进行等离子处理,以在Si-BARC层的表面形成一层致密的界面层。在一个实施例中,可以使用反应离子刻蚀(RIE)机台来进行。例如可以采用LAM公司的Flex或者Applied?Material公司的E-max,或者其他RIE机台。在进行等离子处理时,反应腔室的工作压力可以选择在50-300mtorr之间,较佳地该压力可以为200mtorr。进行处理时可以采用多种气体。例如O2、CO2、CF4、HF等等。在气体的流速选择上,在采用O2时,流量可以选择20-100sccm之间。较佳地,O2的流量可以为50sccm。在采用CO2时,流量可以选择在60-500sccm之间,较佳地选择在150-250sccm之间。进行等离子处理的时间可以选择在10-50s之间,较佳地该处理时间选择30s。另外,在温度的选择上要选用低温。例如在0-30度之间,较佳地选择25度。另外,较佳地,中心流量百分比(即,中心流量占总流量的百分比)可以选择在50%-100%之间。在进行等离子处理完后,会在形成一层界面层。较佳地,该层的厚度小于10nm。该界面层相比Si-BARC层具有更加致密的晶格结构,因此能防止光刻胶中的淬灭剂进入该界面层。从而能消除光刻胶显影后出现的“颈缩”现象。

    最后方法200进行到步骤240,其中在该界面层上涂覆光刻胶并进行曝光和显影。

    参考图3,采用根据本发明一个实施例的处理Si-BARC层的方法200的半导体器件结构示意图300。其包括前端器件层301。在前端器件层301上方为第一BARC层302。该第一BARC层302可以是有机BARC层或者无机BARC层。在第一BARC层302之上为Si-BARC层303。最后在Si-BARC层303之上为界面层304。最上层为光刻胶层305。

    另外,需要说明的是,上面描述的本发明的实施例中仅仅举例了只有两层BARC层的情况,但是,本发明同样适用于具有多层BARC层的情况,即在Si-BARC层之下可以有多层BARC层,而不限于实施例中提到的只有第一BARC层的情况。只要对与光刻胶接触的Si-BARC层的表面进行处理以形成界面层,就可以实施本发明的方法。

    图4为利用本发明的实施例方法在光刻胶显影后的SEM图。从中可以看到,在现有技术中出现的光刻胶的“颈缩”现象已经被消除,改善了线条边缘粗糙度。

    根据如上所述的实施例的利用一种处理Si-BARC层的方法制造的半导体器件可应用于多种集成电路(IC)中。根据本发明的IC例如是存储器电路,如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或只读存储器(ROM)等等。根据本发明的IC还可以是逻辑器件,如可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、合并式DRAM逻辑集成电路(掩埋式DRAM)或任意其他电路器件。根据本发明的IC芯片可用于例如用户电子产品,如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机、手机等各种电子产品中,尤其是射频产品中。

    本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求?;さ姆段б阅?。本发明的?;し段в筛绞舻娜ɡ笫榧捌涞刃Х段缍?。

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