高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻膠填充方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻膠填充方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路的線寬越來(lái)越小，目前已經(jīng)到達(dá)22nm量產(chǎn)的階段，半導(dǎo)體器件的體積也越來(lái)越小，使得金屬之間的寄生電容也越來(lái)越大，對(duì)于微處理器，芯片速度的限制主要在鍍層中的電阻和寄生電容產(chǎn)生。其結(jié)果電阻-電容時(shí)間的延遲，訊號(hào)間相互干擾及其能量的損耗等問(wèn)題日益突出，為了解決電阻-電容時(shí)間延遲的問(wèn)題，使用符合集成電路工藝的低介質(zhì)材料，使金屬內(nèi)連線之間的介電層的介電常數(shù)比硅更低，從而降低寄生電容；在電阻方面，由于需要更細(xì)更薄更深的連接，再加上銅傳輸信號(hào)的速度比鋁快，而且更穩(wěn)定，使得銅互連工藝逐漸取代了鋁工藝。
[0003]傳統(tǒng)集成電路的金屬連線是以金屬層的刻蝕方式來(lái)制作金屬導(dǎo)線，然后進(jìn)行介電層的填充，介電層的化學(xué)機(jī)械拋光，重復(fù)上述工序，進(jìn)而成功進(jìn)行多層金屬疊加。但當(dāng)金屬導(dǎo)線的材料轉(zhuǎn)換為電阻更低的銅時(shí)，由于銅的干刻較為困難，因此新的大馬士革工藝就成銅工藝的不二之選。
[0004]大馬士革工藝首先在介電層上刻蝕金屬導(dǎo)線用的圖形，然后再填充金屬，再對(duì)金屬進(jìn)行金屬機(jī)械拋光，重復(fù)上述工序，進(jìn)而成功進(jìn)行多層金屬疊加。大馬士革工藝的特點(diǎn)就是不需要金屬層的刻蝕工藝，這對(duì)銅工藝的推廣和應(yīng)用極為重要。
[0005]采用銅-化學(xué)機(jī)械研磨的大馬士革工藝是目前成熟的半導(dǎo)體制造工藝。大馬士革工藝分為2種，單大馬士革工藝和雙大馬士革工藝。制作雙大馬士革工藝的常用方法全通孔優(yōu)先法，半通孔優(yōu)先法，金屬導(dǎo)線優(yōu)先法，自對(duì)準(zhǔn)法等幾種。但上述幾種方法都有缺點(diǎn)和不足，目前以全通孔優(yōu)先法應(yīng)用最為廣泛。全通孔優(yōu)先法沒(méi)有光刻對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，沒(méi)有通孔失效問(wèn)題，而且工藝窗口較大，通常全通孔優(yōu)先雙大馬士革工藝是涂上一層光刻填充材料，接著涂上一層相匹配厚度的光刻膠，曝光顯影；之后是刻蝕形成最終圖案。然而，該工藝的問(wèn)題在于在通孔中填充光刻膠的步驟上，由于通孔具有高深寬比，導(dǎo)致通孔填充失敗或者填充不均勻，必然造成后道工序的不良反應(yīng)甚至失效。
[0006]此外，不局限于大馬士革工藝，在高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻膠填充工藝中也存在上述問(wèn)題，這里，高深寬比結(jié)構(gòu)為業(yè)界術(shù)語(yǔ)；在而目前的工藝中，光刻工藝中所用的填充材料會(huì)由于表面張力作用，液體表面總是趨向于形成大小不等的液滴，由于其厚度可以達(dá)到2000A以上，那么后續(xù)的光刻膠在液滴表面的厚度會(huì)比其余地方較薄2000A左右，從而減小后續(xù)的刻蝕工藝的窗口，甚至導(dǎo)致器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻膠填充方法，通過(guò)選擇和組合不同的抗反射光刻膠、填充光刻膠和具有一定光刻解析能力的光刻膠，來(lái)提高光刻膠的平鋪能力和填充能力，從而擴(kuò)大刻蝕工藝窗口，改善通孔形貌。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻膠填充方法，所述高深寬比結(jié)構(gòu)具有底部和側(cè)壁，其包括:
[0009]步驟01:提供一具有高深寬比結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件襯底；
[0010]步驟02:在所述半導(dǎo)體器件襯底上形成第一抗反射光刻膠，并且對(duì)所述第一抗反射光刻膠進(jìn)行烘烤；所述第一抗反射光刻膠形成于所述高深寬比結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁以及所述高深寬比結(jié)構(gòu)的頂部的所述半導(dǎo)體器件襯底表面；
[0011 ] 步驟03:在所述第一抗反射光刻膠表面形成填充光刻膠，并且對(duì)所述填充光刻膠進(jìn)行烘烤；其中，部分所述填充光刻膠填充于所述高深寬比結(jié)構(gòu)中，所述填充光刻膠的頂部高于所述高深寬比結(jié)構(gòu)的頂部；
[0012]步驟04:在所述填充光刻膠表面形成第二抗反射光刻膠，并且對(duì)第二抗反射光刻膠進(jìn)行烘烤；然后在所述第二抗反射光刻膠表面形成頂部光刻膠，并且對(duì)頂部光刻膠進(jìn)行烘烤。
[0013]優(yōu)選地，所述第一抗反射光刻膠具有保型性、抗反射性和粘附性，并且與所述填充光刻膠層相兼容；所述第一抗反射光刻膠的粘度為5?50，厚度不超過(guò)2000埃，所述第一抗反射光刻膠的涂膠劑量為0.5?5ml，涂膠次數(shù)為I?3次。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟03中，所述填充光刻膠的涂覆過(guò)程包括不同轉(zhuǎn)速涂覆子過(guò)程；在所述填充光刻膠的涂覆過(guò)程完成之后，且在烘烤所述填充光刻膠之前，還包括風(fēng)干過(guò)程。
[0015]優(yōu)選地，所述不同轉(zhuǎn)速涂覆子過(guò)程中的最后的一個(gè)涂覆子過(guò)程的轉(zhuǎn)速為1000?5000r/min ;所述風(fēng)干過(guò)程的風(fēng)干時(shí)間為5?15min。
[0016]優(yōu)選地，所述填充光刻膠的厚度大于5000埃，粘度為I?20 ;所述填充光刻膠的涂膠劑量為1.5?5ml，涂膠次數(shù)為I?3次。
[0017]優(yōu)選地，所述填充光刻膠與所述第一抗反射光刻膠或與所述第二抗反射光刻膠的刻蝕速率比大于2:1。
[0018]優(yōu)選地，所述填充光刻膠與所述第一抗反射光刻膠的刻蝕速率比大于3:1，所述填充光刻膠與所述第二抗反射光刻膠的刻蝕速率比大于3.5:1。
[0019]優(yōu)選地，所述第二抗反射光刻膠與所述填充光刻膠相兼容，所述第二抗反射光刻膠的厚度為300?2000埃，粘度為5?30 ;所述第二抗反射光刻膠的涂布劑量為1.5?5ml，涂膠次數(shù)為I?3次。
[0020]優(yōu)選地，所述頂層光刻膠具有可平坦化性和光刻解析能力，所述頂層光刻膠的厚度由所述第一通孔層表面非第一通孔內(nèi)的所述第一抗反射光刻膠、所述填充光刻膠和所述第二抗反射光刻膠的厚度總和、以及所述頂層光刻膠與所述填充光刻膠的刻蝕速率比。
[0021]優(yōu)選地，所述頂層光刻膠的厚度大于所述第一抗反射光刻膠的厚度、所述填充光刻膠的厚度/3.5和所述第二抗反射光刻膠的厚度三者的總和。
[0022]優(yōu)選地，對(duì)所述第一抗反射光刻膠、所述填充光刻膠、所述第二抗反射光刻膠和所述頂層光刻膠進(jìn)行烘烤時(shí)的烘烤溫度均為50?250°C。
[0023]優(yōu)選地，所述高深寬比結(jié)構(gòu)的光刻方法應(yīng)用于高深寬比結(jié)構(gòu)的制備過(guò)程中，所述高深寬比結(jié)構(gòu)的制備過(guò)程包括以下步驟:
[0024]步驟101:提供一表面從下向上依次具有接觸孔的接觸孔層、填充于所述接觸孔中的第一金屬、氮化硅層、第二通孔材料層和具有第一通孔的第一通孔層的半導(dǎo)體器件襯底；
[0025]步驟102:在完成所述步驟101的所述半導(dǎo)體器件襯底上涂覆第一抗反射光刻膠，然后烘烤所述第一抗反射光刻膠，所述第一抗反射光刻膠覆蓋在所述第一通孔層表面以及所述第一通孔層的第一通孔底部和側(cè)壁；
[0026]步驟103:在所述第一抗反射光刻膠上涂覆填充光刻膠，然后烘烤所述填充光刻膠，部分所述填充光刻膠均填充于所述第一通孔內(nèi)；
[0027]步驟104:在所述填充光刻膠上涂覆第二抗反射光刻膠，然后烘烤所述第二抗反射光刻膠；
[0028]步驟105:在所述第二抗反射光刻膠表面涂覆頂層光刻膠，然后烘烤所述頂層光刻膠；
[0029]步驟106:經(jīng)光刻工藝，在