專利名稱：光學鄰近修正方法、連接孔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及半導體微影技術和光學臨近效應修正技術。
背景技術：
在半導體制造過程中，光刻工藝處于中心地位，是集成電路生產(chǎn)中最重要的工藝步驟。隨著半導體制造技術的發(fā)展，特征尺寸越來越小，對光刻工藝技術中分辨率的要求就越來越高。光刻分辨率是指通過光刻機在硅片表面能曝光的最小特征尺寸(CriticalDimension, CD)，是光刻技術中重要的性能指標之一。曝光機的分辨率會對IC電路的最終大小和密度產(chǎn)生影響。代表最小圖形的尺寸分辨率R的極限通過如下公式(I)反映:R = k! λ /NA (I)Ic1是與光刻工藝有關的常數(shù)；λ是曝光的光的波長；ΝΑ是曝光系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。在常數(shù)Ii1、曝光的波長λ恒定時，數(shù)值孔徑NA越高，分辨率R值越小，即分辨率越聞。光刻技術中另一重要的性能指標在于該光刻工藝能取得的焦深(D0F，Depth-of-Focus),焦深定義為半導體工藝能容忍的空間圖像在光刻膠內(nèi)的成像點離焦點的距離誤差范圍，在這個誤差范圍內(nèi)依舊能得到可以接受的曝光結果。在圖形轉移到光刻膠層上的光刻工藝中需要 有一個盡可能大的D0F。在該DOF內(nèi)能充分確保當光刻工藝中各設備的性能不穩(wěn)定而發(fā)生漂移時，在硅片上形成的圖像的關鍵尺寸都在可接受的范圍。焦深由下式⑵表示:DOF = k2 λ / (NA)2 (2)其中，k2是與光刻工藝有關的常數(shù)。為了實現(xiàn)微小的最小特征尺寸CD，必須使光掩模版上更加精細的圖像聚焦在光刻膠上，并且必須增強光刻分辨率。而目前，對于最先進的光學曝光設備的分辨極限約為0.05微米，這樣的分辨率趕不上當前先進的32/28nm甚至更小關鍵尺寸的工藝。而由⑵式看出，增大數(shù)值孔徑NA可以提高分辨率R，但同時減小光刻工藝的DOF。隨著集成電路設計的高速發(fā)展，如何縮小版形光刻以后的變形和偏差，抑制光學鄰近效應的負面作用，進而提高芯片生產(chǎn)的成品率，對芯片制造業(yè)的發(fā)展起著關鍵的作用。針對這一問題，目前業(yè)界普遍采用的一種方法為光學鄰近修正，其通過改變原始版形的形狀來減小曝光所獲得的光刻圖形的偏差?，F(xiàn)有技術中，光學鄰近修正的過程一般包括:對原始版形進行光學模擬，獲得模擬圖形；通過對比所獲得的模擬圖形以及原始版形，對其中位置誤差不在允許范圍內(nèi)的圖案進行標注，并采用一定的校正原則對原始版形中與所述標注位置的圖案進行校正，直至獲得符合設計要求的模擬圖形。由于原始版形的布局風格隨設計者而變化，具有多樣性，直接對原始版形進行光學近鄰校正通常將獲得大量待標注和校正的圖案，從而使校正過程花費大量的人力和時間。為此，業(yè)界也有提出一些對校正原則進行改善的方法，例如:通過事先對線段、線端、拐角等簡單圖案的組成部分設定校正規(guī)則，使校正原則不僅包括一些簡單的校正方法，還可以包括這些特殊的校正規(guī)則的集合。當原始版圖中出現(xiàn)類似圖案時，將與圖案對應的所述校正規(guī)則應用于實際校正過程中，以減少實際校正過程的時間，從而提高校正效率，節(jié)約成本。
為了消除光學鄰近效應的影響，實際的光掩膜版上的圖形與所希望得到的光刻圖形并不相同，光掩膜版上的圖形經(jīng)過光學鄰近修正(OPC,Optical Proximity Correction)處理。此外隨著特征尺寸進入90nm以及更小范圍，掩膜版上的圖形的線寬甚至只有光波長的1/3，除上述必要的光學鄰近修正處理以外，通常還需要在曝光圖形的周圍輔以設置次分辨率輔助圖形(SRAF, Sub-resolution assistant feature)。這些次分辨率輔助圖形僅設置于光刻掩膜版上，在實際曝光后其圖形并不會轉移至半導體器件，僅僅起到增加鄰近曝光圖形的聚焦深度，提高曝光精確度的作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高光刻的工藝窗口。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種半導體結構制作過程中所應用到的光學鄰近修正方法，所述半導體結構包括至少上下兩層，其下層內(nèi)設置有數(shù)個通孔，上層內(nèi)設置有與所述數(shù)個通孔相連通的缺口，所述光刻工藝用于定義下層內(nèi)所述數(shù)個通孔，所述光學臨近校正方法包括:
將上層的版圖與下層的版圖作比對，找出與所述缺口的邊緣相貼近的通孔邊界；
若某通孔的一個邊界與所述缺口的邊緣相貼近，則將沿該邊界的方向將所述下層的ADI值作放大修正；
利用修正后的ADI值進行下層的0PC，以形成下層的掩模板。
可選的，所述被修正邊界處ADI的通孔為OPC薄弱圖形庫中的圖形。
可選的，所述薄弱圖形庫為對所述下層的版圖內(nèi)工藝窗口較小的圖形整理分類所建立的。
可選的，所述尋找下層工藝窗口較小的圖形的方式為根據(jù)對下層的版圖進行多次OPC修正和仿真的循環(huán)迭代。
可選的，利用坐標比對所述上層的版圖與下層的版圖。
可選的，所述光學臨近校正技術應用在45nm以下工藝。
本發(fā)明還提出了一種連接孔的制作方法，包括:
依次形成第一層間介質層、第二層間介質層及硬掩模層；
形成第一光刻膠圖案，并將其作為掩膜，蝕刻硬掩模層、第二層間介質層，在硬掩模層、第二層間介質層內(nèi)形成缺口 ；
去除所述第一光刻膠圖案；
在所述缺口的側壁上形成側墻，以減小所述缺口的寬度；
形成第二光刻膠圖案，并將所述第二光刻膠圖案與所述硬掩模層、所述側墻作為掩膜，蝕刻位于所述缺口內(nèi)的第一層間介質層，在第一層間介質層內(nèi)形成多個通孔。
可選的，利用權利要求1至6中任一項所述的光學臨近校正方法修正后的掩模板形成所述第二光刻膠圖案。
可選的，另包括:
去除所述第二光刻膠圖案；
以導電材料填充所述通孔與所述缺口。
可選的，所述導電材料為鋁或銅。
可選的，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層為不同材質。
可選的，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層為相同材質，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層之間形成有蝕刻終止層。
可選的，所述第一層間介質層與第二層間介質層均為低K介電材料。
可選的，所述第一層間介質層與第二層間介質層均為氧化硅。
可選的，所述蝕刻終止層的材質包括氮化硅，氮氧化硅、金屬氮化物中的至少一種。
可選的，所述硬掩模層的材質為有機抗反射聚合物或不定形碳。
可選的，所述第一層間介質層形成在金屬層上方，所述第一層間介質層與所述金屬層之間形成有蝕刻終止層。
可選的，所述蝕刻終止層的材質包括氮化硅，氮氧化硅、金屬氮化物中的至少一種。
本發(fā)明利用大馬士革工藝中某些通孔的邊界與上一層互連槽邊界靠齊的特殊位置關系，在這些通孔與互連槽邊界靠齊的邊界處進行特殊光學臨近修正處理，可以達到增加這些通孔的這些邊界處的光刻工藝窗口的效果。
通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
圖1至圖8為本發(fā)明基于的工藝流程的示意圖。
圖9為本發(fā)明基于的工藝流程中ADI和AEI的示意圖。
圖10至圖11為實施例一中V1層和M2層掩模版圖的不意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式
的限制。
需要說明的是，提供這些附圖的目的是有助于理解本發(fā)明的實施例，而不應解釋為對本發(fā)明的不當?shù)南拗?。為了更清楚起見，圖中所示尺寸并未按比例繪制，可能會作放大、縮小或其他改變。
如圖1，在Mx層金屬層100上形成通孔(via)所在的Vx層間介質層200 (相當于權利要求中的第一層間介質層)，在Vx層間介質層200上形成Mx+1層的金屬互連層所在的Mx+1層間介質層300 (相當于權利要求中的第二層間介質層)，再在Mx+1層間介質層300上形成硬掩模層8。其中，Mx層金屬層與Vx層間介質層之間，以及Vx層間介質層與Mx+1層間介質層之間均有一薄層蝕刻終止層7。其中Mx層金屬層100為Cu、Al等金屬材料層。Vx層間介質層200和Mx+1層間介質層300為層間介質材料,層間介質層(ILD)應用于器件中不同的金屬層之間，充當兩層導電金屬或者相鄰金屬線條之間的隔離膜。通常采用介電常數(shù)為3.9到4.0的SiO2材料，也可以是其它低K介電材料。典型的層間介質是一層摻雜的SiO2或磷娃玻璃(PSG)。形成方式可以為常壓化學氣相沉積(APCVD)或者低壓化學氣相沉積(LPCVD)。本實施例中，Vx層間介質層200和Mx+1層間介質層300采用在低壓650 750°C下，熱分解TEOS(正硅酸乙酯)形成，可以加入O2作為輔助。薄層蝕刻終止層7為氮化硅，氮氧化硅或金屬氮化物等。形成方式為化學氣相沉積，本實施例中為在700 °C 800°C的條件下，用二氯二氫硅(SiCl2H2)和氨氣(NH3)LPCVD(低壓化學氣相沉積)形成。由于氮化硅有高的介電常數(shù)，所以其作為ILD絕緣介質層時，必須要比較薄，否則會在互連層之間引入較大的電容。在本實施例中，薄層蝕刻終止層7的作用是作為后續(xù)步驟中的蝕刻停止層。硬掩模層8可以為有機抗反射聚合物或不定形碳。如圖2，在硬掩模層8上旋涂光刻膠400，光刻形成Mx+1層間介質層中的金屬互連槽的掩模圖形。如圖3，等離子體干法蝕刻，在Mx+1層間介質層300中形成金屬互連槽(相當于權利要求中的缺口)。在本步驟中的蝕刻是分兩步進行的，第一步以光刻膠400為掩模，對硬掩模層8進行蝕刻，然后以光刻膠400和硬掩模層8為掩模，對Mx+1層間介質層300進行蝕刻。由于硬掩模層8為有機抗反射聚合物或不定形碳，層間介質層300為SiO2，對兩者的蝕刻劑是不一樣的?？梢赃x擇本步驟中的第一步蝕刻中的蝕刻劑對Mx+1層間介質層300和硬掩模層8的蝕刻選擇比為10:1 5:1，第二步蝕刻中的蝕刻劑對Mx+1層間介質層300和硬掩模層8的蝕刻選擇比為1: 10 1: 5。如圖4，去除光刻膠400 ;在硬掩模層8和暴露出來的Mx+1層間介質層300和Vx層間介質層200之間的蝕刻終止層7上沉積側墻介質層9。側墻介質層9材料的選擇可以選擇氧化氮化硅、氮化硅、多晶硅等，需要和硬掩模層8和蝕刻終止層7具有不同的蝕刻選擇比。而后，蝕刻去掉硬掩模層8和蝕刻終止層7上的側墻介質層9，僅保留金屬互連槽側壁(Mx+1層間介質層300側壁)上的側墻介質層9，形成結構如圖5所示。旋涂光刻膠401，光刻形成Vx層間介質層200中通孔(via)的掩膜圖形。其中，在Mx+1層間介質層300中形成的金屬互連槽下包括一個或多個通孔，其中也包括有些通孔的其中一個邊界和所述金屬互連槽的邊界靠齊或者靠得很近，也包括有些通孔的邊界和所述金屬互連槽的邊界均離得很遠的情況。本實施例中，以所述金屬互連槽的邊界均有一個通孔的邊界與其靠齊或者靠得很近的情況為例來描述本發(fā)明的情況。具體結構可參考圖6所
/Jn ο
蝕刻Vx層間介質層200形成通孔；其中，金屬互連槽的邊界(側壁)由于有側墻介質層9，而金屬互連槽所在的Mx+1層間介質層300上有硬掩模層8，其均與蝕刻終止層7具有不同的蝕刻選擇比，在本步驟的蝕刻中，不會被蝕刻劑蝕刻掉，可以作為與金屬互連槽的邊界處靠齊或者足夠近的通孔的掩模。所以前一步驟中的光刻膠401在金屬互連槽的邊界處的形成的掩模即便沒有形成足夠小通孔的圖形，也能使得最后形成的通孔的尺寸足夠小。具體如圖7所示。
實際的，本步驟中的蝕刻步驟是分兩次進行的，第一次蝕刻是以光刻膠和側墻介質層9為掩模，蝕刻蝕刻終止層7 ;第二次蝕刻是以光刻膠和側墻介質層9為掩模，蝕刻Vx層間介質層200，最終形成通孔。
去除光刻膠和側墻介質層，形成通孔和金屬互連槽的結構如圖8所示，在后續(xù)工藝中，還包括沉積金屬層形成金屬互連層，然后再形成通孔(via)所在的Vx+1層間介質層和Mx+2層的金屬互連層所在的Mx+2層間介質層，再經(jīng)歷上述工藝過程，直至完成整個金屬互連層的結構。此為本領域技術人員容易推知的工藝過程，在此不一一累述。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)利用上述工藝，可以調(diào)大Vx+n(x，η均為整數(shù)，且大于或等于O)層間介質層光刻的尺寸(ADI)，卻依然使得蝕刻之后形成的通孔(與金屬互連槽的邊界處靠齊或者足夠近的通孔)的尺寸(AEI)比較小，具體結構如圖9所示。這樣就使得光刻的工藝窗口加大，增大了光學系統(tǒng)的工藝寬容度。
具體操作可以通過光學臨近修正的方法來實施，其過程如下:
輸入客戶的Vx層掩模版圖的數(shù)據(jù)，其中包括原本的Vx層的ADI目標；
對Vx層連續(xù)做10次左右OPC修正和仿真的循環(huán)迭代，找到工藝窗口較小的圖形，即為薄弱圖形；將這些薄弱圖形自身以及周圍環(huán)境的特點進行整理分類，構成薄弱圖形庫；
檢查這些Vx層的薄弱圖形與Μχ+1層版圖的連接關系，如果發(fā)現(xiàn)某Vx層的薄弱圖形的邊界和與其連接的金屬互連槽的邊緣貼合或者極其靠近，則可以在這個邊界方向將VxADI增大；
用新的ADI做最終的Vx層的OPC ；
進行掩模版工藝。
現(xiàn)以一個具體的實施例來詳細說明本發(fā)明如何利用前面所述的工藝進行0PC。
實施例一
在OPC軟件中輸入客戶原本的版圖數(shù)據(jù)，其中包括V1層和M2層各個圖形的ADI目標。
光刻工藝的工藝窗口包括焦深DOF和曝光能量范圍兩個方面，在每個方面都分別有可容忍的誤差范圍，兩個方面的誤差范圍綜合起來考慮即是光刻工藝的工藝窗口。對％層連續(xù)做10次左右OPC修正和仿真的循環(huán)迭代，找到工藝窗口較小的圖形；將這些薄弱圖形自身以及周圍環(huán)境的特點進行整理分類，構成薄弱圖形庫；
把這些位置與M2層目標層比較，檢查其連接關系，如果發(fā)現(xiàn)某V1薄弱圖形的邊界和與其連接的金屬互連槽的邊緣貼合或者及其靠近，則可以在這個邊界方向將V1層的ADI增大；
在一個實施例中，調(diào)出V1層和M2層掩模版圖的信息，比較兩層圖形的坐標信息。具體如圖10所示，V1層掩模版圖和M2層掩模版圖在同一個坐標系(i，k，j)中比較，其中，坐標軸j為半導體器件中豎直方向的坐標，M2層掩模板圖所代表的M2層層間介質層在V1層掩模板圖所代表的V1層層間介質層之上。其中，M2層中有兩個金屬互連槽的圖形，為金屬互連槽m21和金屬互連槽m22 層上有若干個插塞通孔的圖形，為通孔vll、通孔vl2、通孔vl3和通孔vl4。如圖11所示，為沿j坐標的負方向的俯視圖，為了更清晰的說明本發(fā)明的構想,V1層上的通孔vll、通孔vl2、通孔vl3和通孔vl4的圖形用陰影填充，實際上，通孔vll、通孔vl2、通孔vl3和通孔vl4的圖形內(nèi)部是空的。圖中可以看到，若比較金屬互連槽m21、金屬互連槽m22和通孔vll、通孔vl2、通孔vl3、通孔vl4的頂點在1、j方向的坐標,可以判斷通孔vll金屬互連槽m21和通孔vll有一條邊界靠近或者靠齊；而金屬互連槽m22和通孔vl2、通孔vl3、通孔vl4分別有兩條邊界靠近或者靠齊，具體可以參考圖11中，未標示。其中，判斷金屬互連槽和通孔是否有邊界靠近或者靠齊的方式為根據(jù)金屬互連槽和通孔的坐標依次比較并計算，若判斷它們有邊界的距離為O 3nm，則可以判斷這兩條邊界是靠近或者靠齊的。用新的增大過的V1的ADI做最終的OPC ；進行掩模版工藝。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種半導體結構制作過程中所應用到的光學鄰近修正方法，所述半導體結構至少包括上下兩層，其下層內(nèi)設置有數(shù)個通孔，上層內(nèi)設置有與所述數(shù)個通孔相連通的缺口，所述光刻工藝用于定義下層內(nèi)所述數(shù)個通孔，其特征在于，所述光學臨近校正方法包括: 將上層的版圖與下層的版圖作比對，找出與所述缺口的邊緣相貼近的通孔邊界； 若某通孔的一個邊界與所述缺口的邊緣相貼近，則將沿該邊界的方向將所述下層的ADI值作放大修正； 利用修正后的ADI值進行下層的OPC，以形成下層的掩模板。
2.如權利要求1所述的光學鄰近修正方法，其特征在于，所述被修正邊界處ADI的通孔為OPC薄弱圖形庫中的圖形。
3.如權利要求2所述的光學鄰近修正方法，其特征在于，所述薄弱圖形庫為對所述下層的版圖內(nèi)工藝窗口較小的圖形整理分類所建立的。
4.如權利要求3所述的光學鄰近修正方法，其特征在于，所述尋找下層工藝窗口較小的圖形的方式為根據(jù)對下層的版圖進行多次OPC修正和仿真的循環(huán)迭代。
5.如權利要求1所述的光學鄰近修正方法，其特征在于，利用坐標比對所述上層的版圖與下層的版圖。
6.如權利要求1所述的光學鄰近修正方法，其特征在于，所述光學臨近校正技術應用在45nm以下工藝。
7.一種連接孔的制 作方法，其特征在于，包括: 依次形成第一層間介質層、第二層間介質層及硬掩模層； 形成第一光刻膠圖案，并將其作為掩膜，蝕刻硬掩模層、第二層間介質層，在硬掩模層、第二層間介質層內(nèi)形成缺口； 去除所述第一光刻膠圖案； 在所述缺口的側壁上形成側墻，以減小所述缺口的寬度； 形成第二光刻膠圖案，并將所述第二光刻膠圖案與所述硬掩模層、所述側墻作為掩膜，蝕刻位于所述缺口內(nèi)的第一層間介質層，在第一層間介質層內(nèi)形成多個通孔。
8.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，利用權利要求1至6中任一項所述的光學臨近校正方法修正后的掩模板形成所述第二光刻膠圖案。
9.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，另包括: 去除所述第二光刻膠圖案； 以導電材料填充所述通孔與所述缺口。
10.如權利要求9所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述導電材料為鋁或銅。
11.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層為不同材質。
12.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層為相同材質，所述第一層間介質層與所述第二層間介質層之間形成有蝕刻終止層。
13.如權利要求12所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述第一層間介質層與第二層間介質層均為低K介電材料。
14.如權利要求13所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述第一層間介質層與第二層間介質層均為氧化硅。
15.如權利要求12所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述蝕刻終止層的材質包括氮化硅，氮氧化硅、金屬氮化物中的至少一種。
16.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述硬掩模層的材質為有機抗反射聚合物或不定形碳。
17.如權利要求7所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述第一層間介質層形成在金屬層上方，所述第一層間介質層與所述金屬層之間形成有蝕刻終止層。
18.如權利要求17所述的連接孔的制作方法，其特征在于，所述蝕刻終止層的材質包括氮化硅，氮氧化硅、 金屬氮化物中的至少一種。
全文摘要
一種半導體結構制作過程中所應用到的光學鄰近修正方法、連接孔的制作方法。光學鄰近修正方法包括半導體結構至少包括上下兩層，光刻工藝用于定義下層內(nèi)數(shù)個通孔，光學臨近校正方法包括將上層的版圖與下層的版圖作比對，找出與缺口的邊緣相貼近的通孔邊界；若某通孔的一個邊界與缺口的邊緣相貼近，則將沿該邊界的方向將下層的ADI值作放大修正；利用修正后的ADI值進行下層的OPC，以形成下層的掩模板。本發(fā)明利用大馬士革工藝中某些通孔的邊界與上一層互連槽邊界靠齊的特殊位置關系，在這些通孔與互連槽邊界靠齊的邊界處進行特殊光學臨近修正處理，可以達到增加這些通孔的這些邊界處的光刻工藝窗口的效果。
文檔編號H01L21/60GK103186033SQ20111045973
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者張婉娟, 林益世 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司