半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置及其制造方法。其中一个实施例提供了一种制造半导体装置的方法，其包括：在衬底之上施加第一光致抗蚀剂层；对第一光致抗蚀剂层执行第一光刻处理，使得形成第一光致抗蚀剂的第一图案和第二图案；在图案化后的第一光致抗蚀剂层之上施加第二光致抗蚀剂层；对第二光致抗蚀剂层执行第二光刻处理，使得暴露出第一光致抗蚀剂的第一图案，而遮挡第一光致抗蚀剂的第二图案，其中第二光致抗蚀剂为正性光致抗蚀剂，第二光刻处理包括用负显影液对第二光致抗蚀剂进行负显影处理。

Semiconductor devices and their manufacturing methods

The present disclosure relates to a semiconductor device and a manufacturing method. One embodiment provides a method for manufacturing a semiconductor device includes applying a first photoresist layer on the substrate; the first photoresist layer performs the first lithography process, the formation of the first photoresist patterns of the first and the second pattern photoresist layer; a second photoresist layer on the first light patterned after; on the second photoresist layer performs second lithography processing, which exposes the first photoresist pattern first, blocking the first photoresist pattern second, of which second photoresist is positive photoresist, lithography process including the use of second negative developer developing negative resist light on second.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及半导体装置及其制造方法。
技术介绍
在光刻处理的曝光过程中，由于干涉和衍射等光学效应，导致投影到晶圆上的图案与设计的掩模板上的图案不一样。随着图案尺寸的缩小，这种现象更加明显。这时必须进行光学临近修正(opticalproximitycorrection，OPC)。但是目前对于密集分布的阵列图案的边缘的修正效果不佳。因此存在对于新的技术的需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种新颖的半导体装置制造方法及相应的结构。根据本公开的第一方面，提供了一种制造半导体装置的方法，其包括：在衬底之上施加第一光致抗蚀剂层；对第一光致抗蚀剂层执行第一光刻处理，使得形成第一光致抗蚀剂的第一图案和第二图案；在图案化后的第一光致抗蚀剂层之上施加第二光致抗蚀剂层；对第二光致抗蚀剂层执行第二光刻处理，使得暴露出第一光致抗蚀剂的第一图案，而遮挡第一光致抗蚀剂的第二图案，其中第二光致抗蚀剂为正性光致抗蚀剂，第二光刻处理包括用负显影液对第二光致抗蚀剂进行负显影处理。根据本公开的第二方面，提供了一种半导体装置，其包括：衬底；位于衬底之上的第一光致抗蚀剂的第一图案和第二图案；第二光致抗蚀剂的第三图案，包围第一光致抗蚀剂的第二图案的部分或全部，从而遮挡第二图案，只露出第一图案，其中第二光致抗蚀剂为经受过负显影处理的正性光致抗蚀剂。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得更为清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1示出了根据本公开示例性实施例的半导体装置制造方法的流程图。图2A-2B示出了在根据本公开示例性实施例的半导体装置制造方法中，制作的第一图案和第二图案的具体示例的平面示意图。图3A-3B示出了第一图案和第二图案的各种替代示例的平面示意图。图4A-4H分别示出了在根据本公开一个示例性实施例来制造半导体装置的一个方法示例的各个步骤处的装置截面示意图。图5A-5H分别示出了在根据本公开另一个示例性实施例来制造半导体装置的一个方法示例的各个步骤处的装置截面示意图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式本申请的专利技术人发现，目前对于阵列边缘图案的光学临近修正主要依靠调整关键尺寸大小(criticaldimensionsizetuning)和增加散射条(scatteringbar)等传统手段完成。散射条的宽度必须小于光刻机的分辨率，在曝光时，它们只对光线起散射作用，而不应该在光致抗蚀剂上形成图像。这些传统方法不能把阵列边缘图案修成与阵列中间的图案完全一致，而且随着关键尺寸减小，阵列边缘图案的不一致会导致工艺窗口变小。而且这些方法会对边缘线条造成侧墙过于倾斜，对边缘孔洞造成圆度下降等问题。而且本申请的专利技术人经过研究认为，阵列边缘和阵列中间的图案修正效果不同主要是由于光学临近效应影响不同。中间图案接受来自两边临近图案的衍射光等的影响。而边缘图案只有一边受相邻图案的衍射光等影响，而另一边没有。这种不对称导致边缘图案的“变形”更为严重的问题。鉴于上述研究，本申请的专利技术人想到一种改进结构，即，在光刻图案化时在阵列图案的外围形成额外的辅助图案，使得阵列边缘图案像中间图案一样在两边都受到临近图案的光学影响，但是在光刻完成后要进行后续其他处理(例如刻蚀或掺杂处理)前，移除或屏蔽该辅助图案，从而避免在最终形成的半导体装置上留下辅助图案。而如何移除或屏蔽该辅助图案是个难点。例如专利技术人想到了可以采用两次光刻来实现，即利用第一次光刻处理形成阵列图案和外围的辅助图案，而利用第二次光刻处理来遮挡住辅助图案。然而，专利技术人经过深入研究发现，目前实际生产中的光刻处理利用正显影技术对正性光致抗蚀剂(下文中可简称为“正胶”)进行图案化(即曝光区域被去除，未曝光区域被留下)，在采用两次正显影光刻处理的情况下，阵列图案会经受两次曝光，这会严重影响图案效果，不能满足生产要求。而且如果利用第二次曝光后的显影操作来去除已经在孔洞里的光致抗蚀剂(下文中可简称为“光刻胶”)的话，工艺挑战难度非常大。而在关键尺寸(criticaldimension，CD)较小，例如小于100纳米的情况下，不再使用负性光致抗蚀剂(下文中可简称为“负胶”)。这是因为负胶的分辨率不高，而且存在如下各种问题：由于显影不充分而导致光刻胶图案各种问题，例如底脚(footing)，以及起脏(scumming)，而且负胶容易在显影过程中发生膨胀，会使图案尺寸发生变化；另外，负胶通常较为粘稠，在关键尺寸较小的情况下，难以从较窄的间隙中彻底清除。经过深入研究，考虑到上述内容，本申请的专利技术人提出了一种使用新型的正胶负显影工艺的两次光刻方法，其特别适合用于解决边缘图案光学临近修正问题。使用本公开的技术可以极大地改善图案区域边界处的图案的光学修正效果，使之达到和区域内部图案的效果基本一致，而且对于区域内部图案没有影响。另外，本领域技术人员均能理解，本专利技术提出的包含新型正胶负显影工艺的两次光刻技术也可以适用于其他需要添加类似辅助图案的情形。下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的半导体装置及其制造方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本专利技术的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。在本文中，负胶通常指的是在能量束的照射下，以交联反应为主的光刻胶。正胶通常指的是在能量束的照射下，以降解反应为主的光刻胶。正显影处理指的是光刻胶在曝光之前不溶于正显影液，经曝光后溶于正显影液，从而曝光区域被去除，未曝光区域被留下。负显影处理指的是光刻胶在曝光之前溶于负显影液，经曝光后不溶于负显影液，从而曝光区域被留下，未曝光区域被去除。在本文中，术语“图案密集区域”不限于阵列区域，而包括图案间的距离比较近的区域，例如距离小于100nm、或者接近关键尺寸、或者在关键尺寸的1到3倍范围内，其可以包括例如线宽与间距为1:1的密集图案，等等。典型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：在衬底之上施加第一光致抗蚀剂层；对第一光致抗蚀剂层执行第一光刻处理，使得形成第一光致抗蚀剂的第一图案和第二图案；在图案化后的第一光致抗蚀剂层之上施加第二光致抗蚀剂层；对第二光致抗蚀剂层执行第二光刻处理，使得暴露出第一光致抗蚀剂的第一图案，而遮挡第一光致抗蚀剂的第二图案，其中第二光致抗蚀剂为正性光致抗蚀剂，第二光刻处理包括用负显影液对第二光致抗蚀剂进行负显影处理。

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：在衬底之上施加第一光致抗蚀剂层；对第一光致抗蚀剂层执行第一光刻处理，使得形成第一光致抗蚀剂的第一图案和第二图案；在图案化后的第一光致抗蚀剂层之上施加第二光致抗蚀剂层；对第二光致抗蚀剂层执行第二光刻处理，使得暴露出第一光致抗蚀剂的第一图案，而遮挡第一光致抗蚀剂的第二图案，其中第二光致抗蚀剂为正性光致抗蚀剂，第二光刻处理包括用负显影液对第二光致抗蚀剂进行负显影处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一光致抗蚀剂为与第二光致抗蚀剂不同的正性光致抗蚀剂，第一光刻处理包括用正显影液对第一光致抗蚀剂进行正显影处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一光致抗蚀剂为与第二光致抗蚀剂相同或不同的正性光致抗蚀剂，第一光刻处理包括用负显影液对第一光致抗蚀剂进行负显影处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在第二光刻处理之后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天慧，龙海凤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32