[發明專利]一種改善鰭式器件密集和孤立圖形形貌線寬差異的方法

有效

• 申請號: 202011495063.0
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112614784B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 彭翔
• 申請（專利權）人: 上海集成電路裝備材料產業創新中心有限公司;上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L21/033
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;尹一凡

一種改善鰭式器件密集和孤立圖形形貌線寬差異的方法，包括制作第一掩模板在第一孤立圖形周圍增加同等線寬的可分辨輔助圖形，在第二孤立圖形周圍增加亞分辨率輔助圖形，并通過OPC方法結合刻蝕工藝線寬微縮量要求修正使得密集圖形、第一、第二孤立圖形和可分辨輔助圖形的光刻線寬達到各自工藝要求；在鰭式器件襯底上沉積一圖形介質層和一刻蝕中間層；通過光刻和刻蝕工藝將第一掩模板圖形轉移到刻蝕中間層上；制作第二掩模板并進行二次曝光，露出刻蝕中間層上的密集圖形、第一和第二孤立圖形區域，遮蔽輔助圖形區域；最后通過刻蝕中間層將露出的密集圖形、第一和第二孤立圖形轉移到圖形介質層上，以此來解決密集和孤立圖形形貌和線寬差異的問題。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路工藝技術領域，特別是涉及一種改善鰭式器件(鰭式場效應晶體管器件Fin Field-Effect Transistor，FinFET)密集和孤立圖形形貌線寬差異的方法。

背景技術

在集成電路(IC)制造過程中，傳統的平板晶體管(Planar MOS)設計布圖中既包括密集圖形也包括孤立圖形。在光刻工藝過程中，由于密集圖形在光刻過程中接收的光較多，相鄰圖形之間間距較小，透過掩模板之間的光線存在衍射作用，而孤立圖形接收的光較少，衍射作用不明顯，從而造成密集圖形與孤立圖形之間形貌和線寬(關鍵尺寸，CD)的巨大差異。

通常這種情況可以通過光學鄰近效應校正(Optical Proximity Correction，OPC)來解決，其是一種光刻增強技術，OPC主要在半導體器件的光刻過程中使用，目的是為了保證光刻過程中設計的圖形的邊緣得到完整的曝光，即在孤立圖形周圍加入一些亞分辨率的輔助圖形(SRAF)來增強衍射作用。

此外，在刻蝕過程中，由于圖形密度不均勻還會出現刻蝕負載效應，刻蝕劑的濃度和刻蝕速率成正比，和所需刻蝕面積大小成反比。密集圖形區域需刻蝕的面積較大，刻蝕劑的濃度下降，導致刻蝕速率下降，從而使得密集圖形刻蝕速率小于孤立圖形，造成兩者之間形貌和線寬的差異。

在現有技術中，這種情況可以通過調整刻蝕腔體的溫度，壓力和刻蝕氣體的流速等等來解決。隨著IC技術的發展晶體管也由平板器件轉化到鰭式場效應晶體管(FinField-Effect Transistor，FinFET)，以下可以為簡稱鰭式器件，其圖形線寬越做越小，越來越接近光刻分辨率的極限，而且工藝要求密集圖形和孤立圖形的線寬同時都要做到版圖設計要求的最小線寬，這樣使用OPC方法來解決密集和孤立圖形線寬差異需要添加的亞分辨率輔助圖形(SRAF)也越來越復雜，對掩模板的制作要求也越高；同時，在刻蝕過程中，由于從光刻圖形到刻蝕圖形之間的線寬微縮量(Etch bias)很大，造成傳統的調整刻蝕參數也不能彌補密集和孤立圖形的差異。

因此，基于以上所述，需引入新的方法來解決鰭式器件密集和孤立圖形形貌和線寬差異問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述問題，提供一種改善鰭式器件密集和孤立圖形形貌線寬差異的方法。首先，根據版圖設計要求的最小線寬和最小周期以及密集圖形與孤立圖形的定義篩選出第一孤立圖形和第二孤立圖形；然后通過在第一孤立圖形周圍增加同等線寬大小的可分辨輔助圖形，并且所述孤立圖形加輔助圖形的圖形密集度與版圖設計要求中最小線寬和最小周期組成的密集圖形密集度保持一致，在第二孤立圖形周圍增加亞分辨的輔助圖形，通過光學鄰近效應校正方法結合刻蝕工藝線寬微縮量要求修正使得所述密集圖形、第一孤立圖形、第二孤立圖形和可分辨的輔助圖形的光刻線寬達到各自工藝要求的線寬。接著在光刻與刻蝕工藝中引入刻蝕中間層并進行二次曝光顯影的方法來解決鰭式器件密集和孤立圖形形貌和線寬差異的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種改善鰭式器件密集和孤立圖形形貌線寬差異的方法，其包括如下步驟：