[发明专利]介电抗反射涂层的形成方法及光刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种介电抗反射涂层的形成方法及光刻方法。

背景技术

在半导体器件的制作过程中，光刻作为一个重要的工艺将掩模板中的图形转移到光刻胶层中。随着特征尺寸的不断减小，使得光刻的困难度不断增加，在光刻胶层中定义图形时，由于光刻胶下方的半导体基底(包括金属层和介质层)具有较高的反射系数，使得曝光光源容易在半导体基底表面发生反射，造成光刻胶图形的变形或尺寸偏差，导致掩模板图形的不正确转移，为了消除光源的反射现象，通常在半导体基底表面形成一层抗反射涂层(anti-reflective coating，ARC)。

抗反射涂层包括有机抗反射涂层和介电抗反射涂层，传统介电抗反射涂层(dielectric anti-reflective coating，DARC)材料为氮氧化硅或者其他含氮化合物，这种介电抗反射涂层也称之为含氮介电抗反射涂层。介电抗反射涂层中含氮氨基(NH2)会和光刻胶中的酸催化剂发生中和反应，引起光阻的毒化(photoresist poisoning)，由于毒化的光阻不溶于显影液，在图形化光刻胶层时，会引起光刻胶图形的变形或者光刻胶在半导体基底表面的残留，这将对后续的工艺处理尤其是刻蚀造成不利的影响，在器件的特征尺寸进入亚微米后，这中影响尤为严重，影响器件的稳定性。

为了避免光阻毒化现象光阻的毒化(photoresist poisoning)的产生，现有介电抗反射涂层采用无氮介电抗反射涂层(nitrogen-free dielectricanti-reflective coating，NFDARC)，这种无氮介电抗反射涂层不含有氮和含氮氨基(NH2)，不会引起光阻的毒化现象。

更多关于无氮抗反射涂层(NFDARC)的介绍请参考专利号为US7115534B2的美国专利。

现有无氮介电抗反射涂层(NFDARC)的消光系数(extinction coefficient，K)、折射系数(refractive index，N)等光学性能不易控制，调制范围太小，不能满足工艺的需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种介电抗反射涂层的形成方法及光刻方法，增大无氮介电抗反射涂层的消光系数(extinction coefficient，K)、折射系数(refractive index，N)的调制范围。

为解决上述问题，本发明提供了一种介电抗反射涂层的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底表面形成含氮介电抗反射涂层；

在所述含氮介电抗反射涂层表面形成无氮介电抗反射涂层。

可选的，所述含氮介电抗反射涂层包括：硅元素和氧元素。

可选的，所述无氮介电抗反射涂层包括：硅元素、氧元素和碳元素。

可选的，所述形成含氮介电抗反射涂层采用的反应气体为硅烷和一氧化二氮，所述硅烷的流量为150～350sccm，一氧化二氮的流量为600～1200sccm。

可选的，所述形成无氮介电抗反射涂层采用的反应气体为硅烷和二氧化碳，所述硅烷的流量为300～450sccm，二氧化碳的流量为7000～17000sccm。

可选的，所述含氮介电抗反射涂层厚度为100～150埃。

可选的，所述无氮介电抗反射涂层厚度为100～150埃。

可选的，所述无氮介电抗反射涂层表面还形成有保护层。

可选的，所述保护层材料为二氧化硅，厚度为40～60埃。

本发明还提供可一种光刻方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底表面形成含氮介电抗反射涂层；

在所述含氮介电抗反射涂层表面形成无氮介电抗反射涂层；

形成覆盖所述无氮介电抗反射涂层的光刻胶层；

图形化所述光刻胶层。

可选的，所述含氮介电抗反射涂层包括：硅元素和氧元素。

可选的，所述无氮介电抗反射涂层包括：硅元素、氧元素和碳元素。

可选的，所述形成含氮介电抗反射涂层采用的反应气体为硅烷和一氧化二氮，所述硅烷的流量为150～350sccm，一氧化二氮的流量为600～1200sccm。

可选的，所述形成无氮介电抗反射涂层采用的反应气体为硅烷和二氧化碳，所述硅烷的流量为300～450sccm，二氧化碳的流量为7000～17000sccm。

可选的，所述含氮介电抗反射涂层厚度为100～150埃。