一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法技术

一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法，包括制作第一掩模板在第一孤立图形周围增加同等线宽的可分辨辅助图形，在第二孤立图形周围增加亚分辨率辅助图形，并通过OPC方法结合刻蚀工艺线宽微缩量要求修正使得密集图形、第一、第二孤立图形和可分辨辅助图形的光刻线宽达到各自工艺要求；在鳍式器件衬底上沉积一图形介质层和一刻蚀中间层；通过光刻和刻蚀工艺将第一掩模板图形转移到刻蚀中间层上；制作第二掩模板并进行二次曝光，露出刻蚀中间层上的密集图形、第一和第二孤立图形区域，遮蔽辅助图形区域；最后通过刻蚀中间层将露出的密集图形、第一和第二孤立图形转移到图形介质层上，以此来解决密集和孤立图形形貌和线宽差异的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法
本专利技术涉及半导体集成电路工艺
，特别是涉及一种改善鳍式器件(鳍式场效应晶体管器件FinField-EffectTransistor，FinFET)密集和孤立图形形貌线宽差异的方法。
技术介绍
在集成电路(IC)制造过程中，传统的平板晶体管(PlanarMOS)设计布图中既包括密集图形也包括孤立图形。在光刻工艺过程中，由于密集图形在光刻过程中接收的光较多，相邻图形之间间距较小，透过掩模板之间的光线存在衍射作用，而孤立图形接收的光较少，衍射作用不明显，从而造成密集图形与孤立图形之间形貌和线宽(关键尺寸，CD)的巨大差异。通常这种情况可以通过光学邻近效应校正(OpticalProximityCorrection，OPC)来解决，其是一种光刻增强技术，OPC主要在半导体器件的光刻过程中使用，目的是为了保证光刻过程中设计的图形的边缘得到完整的曝光，即在孤立图形周围加入一些亚分辨率的辅助图形(SRAF)来增强衍射作用。此外，在刻蚀过程中，由于图形密度不均匀还会出现刻蚀负载效应，刻蚀剂的浓度和刻蚀速率成正比，和所需刻蚀面积大小成反比。密集图形区域需刻蚀的面积较大，刻蚀剂的浓度下降，导致刻蚀速率下降，从而使得密集图形刻蚀速率小于孤立图形，造成两者之间形貌和线宽的差异。在现有技术中，这种情况可以通过调整刻蚀腔体的温度，压力和刻蚀气体的流速等等来解决。随着IC技术的发展晶体管也由平板器件转化到鳍式场效应晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)，以下可以为简称鳍式器件，其图形线宽越做越小，越来越接近光刻分辨率的极限，而且工艺要求密集图形和孤立图形的线宽同时都要做到版图设计要求的最小线宽，这样使用OPC方法来解决密集和孤立图形线宽差异需要添加的亚分辨率辅助图形(SRAF)也越来越复杂，对掩模板的制作要求也越高；同时，在刻蚀过程中，由于从光刻图形到刻蚀图形之间的线宽微缩量(Etchbias)很大，造成传统的调整刻蚀参数也不能弥补密集和孤立图形的差异。因此，基于以上所述，需引入新的方法来解决鳍式器件密集和孤立图形形貌和线宽差异问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述问题，提供一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法。首先，根据版图设计要求的最小线宽和最小周期以及密集图形与孤立图形的定义筛选出第一孤立图形和第二孤立图形；然后通过在第一孤立图形周围增加同等线宽大小的可分辨辅助图形，并且所述孤立图形加辅助图形的图形密集度与版图设计要求中最小线宽和最小周期组成的密集图形密集度保持一致，在第二孤立图形周围增加亚分辨的辅助图形，通过光学邻近效应校正方法结合刻蚀工艺线宽微缩量要求修正使得所述密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形和可分辨的辅助图形的光刻线宽达到各自工艺要求的线宽。接着在光刻与刻蚀工艺中引入刻蚀中间层并进行二次曝光显影的方法来解决鳍式器件密集和孤立图形形貌和线宽差异的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法，其包括如下步骤：步骤S1：制作用于对鳍式器件进行光刻的第一掩模板；其中，所述鳍式器件衬底上的不同位置分布有由线图形或沟槽图形或孔图形组成的密集图形和孤立图形，所述孤立图形包括第一孤立图形和第二孤立图形，所述第一孤立图形线宽大于等于最小线宽，小于等于最小周期，所述第二孤立图形线宽大于最小周期；其具体包括：步骤S11：根据版图设计要求的最小线宽和最小周期以及密集图形与孤立图形的定义区分筛选出第一孤立图形和第二孤立图形；步骤S12：在第一孤立图形的周围增加与第一孤立图形同等线宽大小的可分辨的辅助图形；并且所述第一孤立图形加辅助图形的图形密集度与版图设计要求的最小线宽和最小周期组成的密集图形密集度保持一致；步骤S2：提供所述鳍式器件衬底，在所述鳍式器件衬底上沉积一图形介质层和一刻蚀中间层；步骤S3：在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第一掩模板进行光刻和刻蚀工艺，将所述第一掩模板图形转移到所述刻蚀中间层上；其中，所述刻蚀中间层上包括所述密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形和可分辨的辅助图形；步骤S4：制作第二掩模板，在第二掩模板上对应于上述第一掩模板密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形区域为打开状态，而辅助图形区域都是遮蔽状态；步骤S5：去除所述刻蚀中间层上的抗反射层和光刻胶，在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积新的光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第二掩模板进行二次曝光显影，露出所述刻蚀中间层上的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形；步骤S6：对所述刻蚀中间层进行刻蚀工艺，将露出的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形转移到所述图形介质层上；步骤S7：去除所述鳍式场效应晶体管器件衬底上和所述图形介质层上的所述光刻胶、所述抗反射层及所述刻蚀中间层。进一步地，所述步骤S11中的密集图形与孤立图形的定义为：根据所述鳍式器件版图设计要求得到线图形或沟槽图形或孔图形最小线宽和最小周期，计算版图上每个单一图形与它周边相邻的图形之间的间距是否超过这层光刻图形设计的最小周期的M倍，如果超过为孤立图形，反之，则为密集图形中的一个图形，其中，M为大于等于2的正整数。进一步地，所述步骤S12中所述密集图形密集度的计算方法具体包括如下步骤：根据所述鳍式器件版图设计要求得到线图形或沟槽图形或孔图形最小线宽和最小周期；计算由最小线宽和最小周期组成的密集图形密集度，其中，所述密集图形中每个单一图形都有相同的长度；所述密集度计算方法为密集图形单个周期中露光面积与不露光面积的比值，或者，所以密集度计算方法为单个周期内露光区线宽与不露光区线宽的比值。进一步地，所述步骤S1还包括步骤S13：在所述第二孤立图形周围使用光学临近效应校正方法增加亚分辨的辅助图形，所述亚分辨的辅助图形线宽由光学临近效应校正模型计算得出；进一步地，所述步骤S1还包括步骤S14：当所有辅助图形添加完成后，通过光学邻近效应校正方法结合刻蚀工艺线宽微缩量要求修正使得所述密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形和可分辨的辅助图形的光刻线宽达到各自工艺要求的线宽。进一步地，所述刻蚀中间层包括非定型碳材料层。进一步地，所述图形介质层包括单晶硅层。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法，其通过在孤立图形周围增加同等线宽大小的辅助图形，光刻与刻蚀工艺中引入刻蚀中间层并进行二次曝光显影的方法来解决鳍式器件密集和孤立图形形貌和线宽差异的问题。附图说明图1所示为本专利技术实施例中改善鳍式场效应晶体管器件(简称鳍式器件)密集图形和孤立图形形貌线宽差异的方法流程示意图图2所示为本专利技术实施例中线图形、沟槽图形、孔图形组成的密集和孤立图形示意图图3所示为本专利技术实施例中密集图形和孤立图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：制作用于对鳍式器件进行光刻的第一掩模板；其中，所述鳍式器件衬底上的不同位置分布有由线图形或沟槽图形或孔图形组成的密集图形和孤立图形，所述孤立图形包括第一孤立图形和第二孤立图形，所述第一孤立图形线宽大于等于最小线宽，小于等于最小周期，所述第二孤立图形线宽大于最小周期；其具体包括：/n步骤S11：根据版图设计要求的最小线宽和最小周期以及密集图形与孤立图形的定义区分筛选出第一孤立图形和第二孤立图形；/n步骤S12：在第一孤立图形的周围增加与第一孤立图形同等线宽大小的可分辨的辅助图形；并且所述第一孤立图形加辅助图形的图形密集度与版图设计要求的最小线宽和最小周期组成的密集图形密集度保持一致；/n步骤S2：提供所述鳍式器件衬底，在所述鳍式器件衬底上沉积一图形介质层和一刻蚀中间层；/n步骤S3：在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第一掩模板进行光刻和刻蚀工艺，将所述第一掩模板图形转移到所述刻蚀中间层上；其中，所述刻蚀中间层上包括所述密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形和可分辨的辅助图形；/n步骤S4：制作第二掩模板，在第二掩模板上对应于上述第一掩模板密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形区域为打开状态，而辅助图形区域都是遮蔽状态；/n步骤S5：去除所述刻蚀中间层上的抗反射层和光刻胶，在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积新的光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第二掩模板进行二次曝光显影，露出所述刻蚀中间层上的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形；/n步骤S6：对所述刻蚀中间层进行刻蚀工艺，将露出的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形转移到所述图形介质层上；/n步骤S7：去除所述鳍式场效应晶体管器件衬底上和所述图形介质层上的所述光刻胶、所述抗反射层及所述刻蚀中间层。/n...

【技术特征摘要】
1.一种改善鳍式器件密集和孤立图形形貌线宽差异的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：制作用于对鳍式器件进行光刻的第一掩模板；其中，所述鳍式器件衬底上的不同位置分布有由线图形或沟槽图形或孔图形组成的密集图形和孤立图形，所述孤立图形包括第一孤立图形和第二孤立图形，所述第一孤立图形线宽大于等于最小线宽，小于等于最小周期，所述第二孤立图形线宽大于最小周期；其具体包括：
步骤S11：根据版图设计要求的最小线宽和最小周期以及密集图形与孤立图形的定义区分筛选出第一孤立图形和第二孤立图形；
步骤S12：在第一孤立图形的周围增加与第一孤立图形同等线宽大小的可分辨的辅助图形；并且所述第一孤立图形加辅助图形的图形密集度与版图设计要求的最小线宽和最小周期组成的密集图形密集度保持一致；
步骤S2：提供所述鳍式器件衬底，在所述鳍式器件衬底上沉积一图形介质层和一刻蚀中间层；
步骤S3：在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第一掩模板进行光刻和刻蚀工艺，将所述第一掩模板图形转移到所述刻蚀中间层上；其中，所述刻蚀中间层上包括所述密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形和可分辨的辅助图形；
步骤S4：制作第二掩模板，在第二掩模板上对应于上述第一掩模板密集图形、第一孤立图形、第二孤立图形区域为打开状态，而辅助图形区域都是遮蔽状态；
步骤S5：去除所述刻蚀中间层上的抗反射层和光刻胶，在所述刻蚀中间层上从下到上依次沉积新的光刻抗反射层和光刻胶层，并使用所述第二掩模板进行二次曝光显影，露出所述刻蚀中间层上的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形；
步骤S6：对所述刻蚀中间层进行刻蚀工艺，将露出的所述密集图形、第一孤立图形和第二孤立图形转移到所述图形介质层上；
步骤S7：去除所述鳍式场效应晶体管器件衬底上和所述图形介质层上的所述光刻胶、所述抗反射层及所述刻蚀中间层。


2.如权利要求1所述的改善鳍式器件密集和孤立...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翔，
申请(专利权)人：上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司，上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31