[發明專利]一種提高背面金屬柵格分辨率的方法和半導體結構

有效

• 申請號: 201710241022.0
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107146796B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 陳超
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 11212 北京輕創知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊立;陳璐

本發明特別涉及一種提高背面金屬柵格分辨率的方法和半導體結構。方法包括以下步驟：在半導體襯底上依次沉積金屬層和保護層；在所述保護層的表面依次涂覆抗反射涂層和負光阻層，然后對所述負光阻層曝光和顯影后形成第一光刻圖形；之后涂覆一層堿溶性有機化合物以完全覆蓋所述第一光刻圖形以及抗反射涂層，通過對涂覆有堿溶性有機化合物的半導體襯底進行高溫烘烤和顯影得到第二光刻圖形；以所述第二光刻圖形為掩膜層對所述保護層和金屬層進行刻蝕，直至露出所述半導體襯底，然后去除所述掩膜層形成第三圖形。通過本發明的方法可以在KrF(248nm波長)光刻機臺上實現更小的線寬臨界尺寸，不僅工藝窗口范圍廣利于生產操作，而且生產成本低。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別涉及一種提高背面金屬柵格分辨率的方法和半導體結構。

背景技術

像素和像素間會因為光線及電流產生串擾，從而降低畫面的銳度，影響色彩還原，形成噪點。BMG(Backside Metal Grid即背面金屬柵格)像素隔離技術可以增加光線利用率降低干擾，提升控噪能力和照片純凈度。

目前130nm的BMG小線寬幾乎是KrF(氟化氪248nm波長)機臺光刻的極限分辨率,但是由于工藝窗口很小，很難滿足量產的要求。況且隨著像素尺寸的不斷縮小，對像素間的隔離線要求也越來越高，隔離線的尺寸也需要不斷縮小，現有的KrF(248nm波長)光刻機臺分辨率已經不能滿足現有工藝對光刻機臺分辨率的要求。如果轉移到ArF(氟化氬193nm波長)機臺上，分辨率能夠滿足要求，但是所需要的光阻厚度太厚(大于4000埃)，因此難以找到匹配的光阻，同時，由于高寬比太大，導致工藝窗口僅有0.1um左右，完全不能滿足量產需求，而且轉移到ArF(193nm波長)機臺上，光阻成本至少是KrF機臺的3倍。

發明內容

本發明提供了一種提高背面金屬柵格分辨率的方法和半導體結構，解決以上所述技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種提高背面金屬柵格分辨率的方法,包括以下步驟：

步驟1，在半導體襯底上依次沉積金屬層和保護層；

步驟2，在所述保護層的表面依次涂覆抗反射涂層和負光阻層，然后對所述負光阻層曝光和顯影后形成第一光刻圖形；

步驟3，之后涂覆一層堿溶性有機化合物以完全覆蓋所述第一光刻圖形以及抗反射涂層，通過對涂覆有堿溶性有機化合物的半導體襯底進行高溫烘烤和顯影得到第二光刻圖形；

步驟4，以所述第二光刻圖形為掩膜層對所述保護層和金屬層進行刻蝕，直至露出所述半導體襯底，然后去除所述掩膜層形成第三圖形。

本發明的有益效果是：本發明的技術方案通過在KrF(248nm波長)光刻機臺上采用負光阻形成第一光刻圖形，之后在第一光刻圖形表面涂覆堿溶性有機化合物，堿溶性有機化合物與第一光刻圖形側壁中含有的光酸成分在高溫烘烤的條件下發生交聯反應，反應生成物溶于顯影液而被去除，達到縮小光刻圖形的目的，進而縮小以光刻圖形為掩膜刻蝕形成的第三圖形的尺寸即線寬臨界尺寸，提高了工藝窗口范圍，降低了生產成本。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，步驟1中，所述金屬層為鋁層，所述保護層為PETEOS薄膜層或氮化硅層。

采用上述進一步方案的有益效果是：采用金屬鋁層作為BMG像素隔離技術中像素間的隔離線不僅可以增加光線利用率降低干擾，而且可以提升控噪能力和照片純凈度，采用保護層能有效的保護金屬鋁層，避免金屬鋁層被氧化。

進一步，步驟1中，采用電子束蒸發、磁控濺射或熱蒸發沉積所述鋁層。