具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，包括：提供具有溝槽的半導(dǎo)體襯底；在所述溝槽中填充保護(hù)材料；在所述半導(dǎo)體襯底及保護(hù)材料上涂覆光刻膠；對所述光刻膠進(jìn)行曝光與顯影工藝形成圖形化的光刻膠；刻蝕掉所述溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。本發(fā)明通過在涂覆光刻膠之前先采用保護(hù)材料填充溝槽，使得半導(dǎo)體襯底表面平整，避免了因溝槽與半導(dǎo)體襯底表面的高度差引起的溝槽中的光刻膠無法完全曝光的問題。
【專利說明】具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制作工藝中，光刻是其中一個非常重要的步驟。光刻工藝是將掩膜版上的圖案復(fù)制到晶圓表面，其具體過程為:采用旋涂工藝在晶圓上形成光刻膠；對光刻膠進(jìn)行熱處理后置于曝光設(shè)備中，通過曝光工藝對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，將掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠層中；接著對曝光后的光刻膠層進(jìn)行曝光后熱處理，并通過顯影工藝進(jìn)行顯影，在光刻膠中形成光刻圖案。
[0003]在進(jìn)行離子注入等工藝之前，需要先利用光刻工藝在半導(dǎo)體表面形成所需圖形，然后再根據(jù)形成的圖形進(jìn)行離子注入等工藝。若需要將離子通過溝槽注入到溝槽底部的時候，需要在填平所述溝槽之前對半導(dǎo)體進(jìn)行光刻工藝形成所需圖形，然后進(jìn)行離子注入。圖1a?Ic為現(xiàn)有技術(shù)中具有溝槽的半導(dǎo)體襯底光刻工藝的各步驟結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1a?Ic所示,包括以下步驟:
[0004]步驟01:提供形成有溝槽101的半導(dǎo)體襯底100，如圖1a所示。
[0005]步驟02:在半導(dǎo)體襯底100表面涂覆一層光刻膠102，如圖1b所示，光刻膠102填滿所述溝槽101。
[0006]通常，還需要對涂覆到半導(dǎo)體襯底100表面的光刻膠102進(jìn)行前烘處理，以去除光刻膠102中的溶劑，從而提高光刻膠102對半導(dǎo)體襯底100表面的黏附性以及光刻膠102的均勻性。
[0007]步驟03:對光刻膠102依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影，如圖1c所示。
[0008]將掩膜版與半導(dǎo)體襯底100表面的正確位置對準(zhǔn)，對準(zhǔn)之后，將掩膜版和半導(dǎo)體襯底100曝光，把掩膜版圖形以亮暗的特征轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠102的半導(dǎo)體襯底100上。顯影是在光刻工藝中的一種重要處理方式，可利用顯影劑將光刻膠100上的可溶解區(qū)域溶解，將可見的圖形留在半導(dǎo)體襯底100表面。
[0009]后續(xù)，還需要進(jìn)行后烘，即顯影后的熱烘處理，以去除光刻膠102中殘留的溶劑，進(jìn)一步提高光刻膠102對半導(dǎo)體襯底100表面的黏附性。
[0010]但是由于溝槽101與半導(dǎo)體襯底100表面存在高度差，溝槽101處的光刻膠102厚度大，溝槽底部的光刻膠102不能被完全曝光，則顯影無法去除光刻膠102，如圖1c所示，會對后續(xù)的工藝造成影響，若曝光時間過長，則會延長生產(chǎn)時間，增加工藝成本。并且隨著溝槽深度的變大，這一問題將變得顯著。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中溝槽與半導(dǎo)體襯底表面存在高度差，使得溝槽中的光刻膠無法完全曝光的問題。
[0012]本發(fā)明提供的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，包括:
[0013]提供具有溝槽的半導(dǎo)體襯底；
[0014]在所述溝槽中填充保護(hù)材料；
[0015]在所述半導(dǎo)體襯底及保護(hù)材料上涂覆光刻膠；
[0016]對所述光刻膠進(jìn)行曝光與顯影，形成圖形化的光刻膠；
[0017]刻蝕掉所述溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。
[0018]進(jìn)一步的，所述保護(hù)材料為底部抗反射薄膜。
[0019]進(jìn)一步的，所述底部抗反射薄膜采用旋涂的方式填充所述溝槽。
[0020]進(jìn)一步的，采用干法刻蝕去除溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。
[0021]進(jìn)一步的，采用CF4/02、HBr、Cl2或CHF3等離子進(jìn)行刻蝕。
[0022]進(jìn)一步的，采用旋涂方式涂覆所述光刻膠。
[0023]進(jìn)一步的，涂覆光刻膠之后還包括對所述光刻膠進(jìn)行前烘。
[0024]進(jìn)一步的，對所述光刻膠顯影之后還包括對所述光刻膠進(jìn)行后烘。
[0025]進(jìn)一步的，所述保護(hù)材料填滿所述溝槽。
[0026]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體襯底是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0028]1、本發(fā)明通過在涂覆光刻膠之前先采用保護(hù)材料填充溝槽，使得半導(dǎo)體襯底表面平整，避免因溝槽與半導(dǎo)體襯底表面的高度差引起的溝槽中的光刻膠無法完全曝光的問題，從而在一定范圍內(nèi)提聞光刻水平；
[0029]2、形成光刻圖形之后再刻蝕掉溝槽中沒有被圖形所覆蓋的保護(hù)材料，不會對后續(xù)的工藝制程造成影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1a?Ic是現(xiàn)有技術(shù)中具有溝槽的半導(dǎo)體襯底光刻方法各步驟結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明一實施例所提供的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法流程圖。
[0032]圖3a?3e為本發(fā)明一實施例所提供的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底光刻方法各步驟結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚，需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0034]圖2為本發(fā)明一實施例所提供的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法流程圖，如圖2所示，本發(fā)明提出的一種具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，包括以下步驟:
[0035]步驟SOl:提供具有溝槽的半導(dǎo)體襯底；
[0036]步驟S02:在所述溝槽中填充保護(hù)材料；
[0037]步驟S03:在所述半導(dǎo)體襯底及保護(hù)材料上涂覆光刻膠；
[0038]步驟S04:對所述光刻膠進(jìn)行曝光與顯影，形成圖形化的光刻膠；
[0039]步驟S05:刻蝕掉所述溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。
[0040]圖3a?3e為本發(fā)明一實施例提供的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法各步驟結(jié)構(gòu)示意圖，請參考圖2所示，并結(jié)合圖3a?圖3e，詳細(xì)說明本發(fā)明提出的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法:
[0041]步驟SOl:提供具有溝槽201的半導(dǎo)體襯底200，如圖3a所示。
[0042]在本實施例中所述半導(dǎo)體襯底200可以是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅(SOI)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體襯底。
[0043]該步驟還可包括對半導(dǎo)體襯底200表面進(jìn)行清洗及干燥。清洗包括濕法清洗和去離子水沖洗，以去除半導(dǎo)體襯底表面的污染物、如顆粒、有機物以及工藝殘余等；脫水至干烘焙在一個封閉腔內(nèi)完成，以去除半導(dǎo)體襯底表面的大部分水汽。
[0044]步驟S02:在所述溝槽201中填充保護(hù)材料202，如圖3b所示。所述保護(hù)材料202填滿所述溝槽201為最佳狀態(tài)，可以使得溝槽201與半導(dǎo)體襯底200表面的高度差降到最低，半導(dǎo)體襯底200的表面變得平整，便于后續(xù)光刻膠的涂覆。
[0045]在本實施例中，所述保護(hù)材料202為底部抗反射薄膜(BARC)，在其他實施例中，可以使用其它具有流動性的保護(hù)材料。
[0046]所述BARC采用旋涂的方式填充所述溝槽201，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度、時間等工藝參數(shù)使得BARC只填充溝槽201，在半導(dǎo)體襯底200的其他地方無殘留，并且所述溝槽201被BARC填平至半導(dǎo)體襯底200表面。
[0047]步驟S03:在所述半導(dǎo)體襯底200及保護(hù)材料202上涂覆光刻膠203，如圖3c所
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[0048]涂覆光刻膠203之前，本實施例還可以包括對填充保護(hù)材料202的半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行清洗的步驟，該清洗的步驟是為了去除涂覆保護(hù)材料202的過程中殘余的雜質(zhì)；然后進(jìn)行干燥，避免光刻膠涂覆前水分附著帶來的影響；經(jīng)過加熱干燥的半導(dǎo)體襯底，根據(jù)表面膜層的要求有選擇地進(jìn)行六甲基二硅胺烷(HMDS)涂覆，以增加光刻膠與半導(dǎo)體襯底的密著性。
[0049]采用旋涂的方式涂覆所述光刻膠203，通過控制旋轉(zhuǎn)速度與時間控制光刻膠203膜厚的均一性。然后進(jìn)行減壓干燥使光刻膠203中的部分溶劑揮發(fā)出來降低后續(xù)前烘處理帶來的不良以及進(jìn)行端面清洗，防止污染后面的工序。
[0050]在曝光工程前需要對光刻膠203進(jìn)行前烘，去除光刻膠203中的大部分溶劑并使光刻膠203的曝光特性固定，提高光刻膠203對半導(dǎo)體襯底200表面的黏附性以及光刻膠203的均勻性。并且，光刻膠203在顯影劑中溶解速率將極大地依賴于最終光刻膠203中的溶劑濃度。根據(jù)具體工藝要求與光刻膠203自身性質(zhì)的不同，其前烘溫度也不盡相同。
[0051]步驟S04:對所述光刻膠203進(jìn)行曝光與顯影，形成圖形化的光刻膠，如圖3d所
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[0052]根據(jù)掩膜版對涂有光刻膠203的半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行曝光，并利用顯影液將光刻膠203上未被掩膜版保護(hù)的可溶解區(qū)域溶解，在半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的光刻膠。本實施例中所述圖形化的光刻膠僅覆蓋部分半導(dǎo)體襯底和部分的保護(hù)材料，而暴露出另一部分半導(dǎo)體襯底和另一部分保護(hù)材料?？芍景l(fā)明由于在涂覆光刻膠之前先采用保護(hù)材料填充溝槽，使得半導(dǎo)體襯底表面平整，因此可避免因溝槽與半導(dǎo)體襯底表面的高度差引起的溝槽中的光刻膠無法完全曝光的問題，從而在一定范圍內(nèi)提高光刻水平。
[0053]本實施例還包括顯影后的后烘處理，以去除光刻膠203中殘留的溶劑，進(jìn)一步提高光刻膠203對半導(dǎo)體襯底200表面的黏附性。
[0054]步驟S05:刻蝕掉所述溝槽201中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料202，如圖3e所示。
[0055]本實施例中，采用干法刻蝕去除所述溝槽201中未被圖形化的光刻膠覆蓋的BARC材料，所述干法刻蝕采用現(xiàn)有的等離子體，例如采用CF4/02、HBr、Cl2或CHF3的等離子，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它等離子體。
[0056]接著，對暴露出的溝槽進(jìn)行下一步的工藝處理，最后去除光刻膠并刻蝕掉溝槽中保留的保護(hù)材料。
[0057]綜上所述，本發(fā)明通過在涂覆光刻膠之前先采用保護(hù)材料填滿溝槽，使得半導(dǎo)體襯底表面平整，避免因溝槽與半導(dǎo)體襯底表面的高度差引起的溝槽中的光刻膠無法完全曝光的問題，從而在一定范圍內(nèi)提高了光刻水平；形成光刻圖形之后再刻蝕掉溝槽中沒有被圖形所覆蓋的保護(hù)材料，不會對后續(xù)的工藝制程造成影響。
[0058]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，包括: 提供具有溝槽的半導(dǎo)體襯底； 在所述溝槽中填充保護(hù)材料； 在所述半導(dǎo)體襯底及保護(hù)材料上涂覆光刻膠； 對所述光刻膠進(jìn)行曝光與顯影，形成圖形化的光刻膠； 刻蝕掉所述溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。
2.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，所述保護(hù)材料為底部抗反射薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，所述底部抗反射薄膜采用旋涂的方式填充所述溝槽。
4.如權(quán)利要求3所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，采用干法刻蝕去除溝槽中未被圖形化的光刻膠覆蓋的保護(hù)材料。
5.如權(quán)利要求4所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，采用CF4/02、HBr、Cl2或CHF3的等離子進(jìn)行刻蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，采用旋涂方式涂覆所述光刻膠。
7.如權(quán)利要求1?6中任意一項所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，涂覆光刻膠之后還包括對所述光刻膠進(jìn)行前烘。
8.如權(quán)利要求1?6中任意一項所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，對所述光刻膠顯影之后還包括對所述光刻膠進(jìn)行后烘。
9.如權(quán)利要求1?6中任意一項所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，所述保護(hù)材料填滿所述溝槽。
10.如權(quán)利要求1?6中任意一項所述的具有溝槽的半導(dǎo)體襯底的光刻方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底是硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底。
【文檔編號】H01L21/027GK104425216SQ201310365546
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】朱巖巖, 王剛寧 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司