专利名称：锗硅双极cmos跨多晶硅层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法。
背景技术：
在半导体双极((Bi-polar)或双极CMOS (Bi-CMOS)工艺中，为了提高器件的截止频率和速度特性，往往会引入锗硅(SiGe)工艺来制造三极管的基区(Base)。但是由于锗硅薄膜中应变能的存在，使得外延生长的锗硅薄膜表面变得非常粗糙，而锗硅薄膜的这种粗糙表面造成的光的漫反射会严重影响后续的光刻工艺，使光刻胶的形貌变差，进而使光刻特征尺寸变得难以控制且不利于关键尺寸的小型化。同时在现有锗娃双极CMOS工艺还存在跨越下地图形(gate poly)的跨多晶娃层即飞线(runner poly),—些工艺中所述下地图形的台阶结构的高度即台阶差d > 2700埃的，同时根据器件性能要求所述跨多晶硅层的线宽很小如小于0. 13微米。如图I所示，为现有具有下地图形形貌的跨多晶硅层的结构俯视图；如图2所示，为沿图I中的A轴的剖面图。由图I和图2可知，在硅片I上形成有下地图形，所述下地图形由刻蚀后的栅极多晶硅2组成，在形成有所述栅极多晶硅2的位置处形成所述下地图形的台阶结构，该台阶结构的高度为d ;在所述栅极多晶硅2的侧壁和顶部、以及所述栅极多晶硅2外部的其它所述硅片I的表面上形成有氧化层3。跨多晶硅层4形成于所述下地图形的上方且跨越所述下地图形的台阶结构。所述跨多晶硅层4的线宽小于0. 13微米。现有锗硅双极CMOS跨多晶硅层4的制备方法包括如下步骤步骤一、在硅片I上形成具有台阶结构的所述下地图形，形成所述下地图形时采用第一块光刻掩模版，所述第一块光刻掩模版为多晶硅栅层次光刻掩模版；所述下地图形由刻蚀后的栅极多晶硅2组成，在所述栅极多晶硅2的侧壁和顶部、以及所述栅极多晶硅2外部的其它所述硅片I的表面上形成有氧化层3。在形成有所述下地图形的所述硅片I表面形成所述跨多晶硅层4，这时所述跨多晶硅层4布满了整个硅片I的表面。步骤二、在所述跨多晶娃层4的表面上依次旋涂底部抗反射涂层(BottomAnti-Reflection Coating, BARC)和第一光刻胶层；所旋涂的所述BARC为一种有机抗反射涂层。步骤三、采用跨多晶硅层层次光刻掩模版进行曝光显影。步骤四、以显影后的所述第一光刻胶层为掩模对所述跨多晶硅层4进行刻蚀，形成所述跨多晶硅层4的图形结构，即形成线宽为0. 13微米以下的线条形结构的所述跨多晶
娃层4。现有技术的缺陷是，步骤二中旋涂所述BARC和第一光刻胶层时，会因所述下地图形的台阶结构的巨大的台阶差不能实现平坦化，所述第一光刻胶层的走线会在步骤三中的显影后会倒塌。现有一种防止所述第一光刻胶层倒塌的方法是增加所述BARC厚度，但是这样会相应增加后续刻蚀工艺难度，而且光刻胶厚度的增加将直接影响整个光刻工艺的窗口及关键尺寸的控制能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，能够改善光刻胶形貌，提高对关键尺寸的控制能力，有利于获得更小尺寸的光刻图形。为解决上述技术问题，本发明提供一种锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，跨多晶硅层的第一光刻胶层涂布前，在所述跨多晶硅层上形成一由无机抗反射材料(DARC)和第二光刻胶层组成的一平坦结构，所述无机抗反射材料位于下地图形的台阶结构的正上 方、所述第二光刻胶层位于所述下地图形的台阶结构外的其它区域；所述第一光刻胶层在涂布于所述平坦结构上；所述第一光刻胶层为正性光刻胶、所述第二光刻胶层为负性光刻胶。进一步的改进是，所述锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法包括如下步骤步骤一、在硅片上形成具有台阶结构的所述下地图形，形成所述下地图形时采用第一块光刻掩模版，所述第一块光刻掩模版为多晶硅栅层次光刻掩模版；在形成有所述下地图形的所述硅片表面形成跨多晶硅层。步骤二、在所述跨多晶硅层上生长无机抗反射材料。步骤三、在所述无机抗反射材料上涂布第三光刻胶层，所述第三光刻胶层为正性光刻胶；采用所述第一块光刻掩模版进行曝光显影。步骤四、以显影后的所述第三光刻胶层为掩模对所述无机抗反射材料进行刻蚀；刻蚀后所述无机抗反射材料位于所述下地图形的台阶结构的正上方、所述下地图形的台阶结构外的其它区域的所述无机抗反射材料被去除；去除所述第三光刻胶层。步骤五、涂布所述第二光刻胶层，并全面曝光显影；显影后，所述无机抗反射材料正上方的所述第二光刻胶层全部被去除；由所述无机抗反射材料和显影后的所述第二光刻胶层组成所述平坦结构。步骤六、在所述平坦结构上涂布所述第一光刻胶层，采用第二块光刻掩模版进行曝光显影；所述第二块光刻掩模版为跨多晶硅层层次光刻掩模版。步骤七、以显影后的所述第一光刻胶层为掩模对所述跨多晶硅层进行刻蚀，形成所述跨多晶硅层的图形结构。进一步的改进是，所述无机抗反射材料的材料类型要和所述第一光刻胶层匹配、且所述无机抗反射材料的材料类型还满足在刻蚀所述跨多晶硅层时能作为所述下层图形的刻蚀阻挡物的要求。进一步的改进是，所述下地图形由刻蚀后的栅极多晶硅组成，在形成有所述栅极多晶硅的位置处形成所述下地图形的台阶结构，所述无机抗反射材料位于所述栅极多晶硅的正上方，所述无机抗反射材料满足在刻蚀所述跨多晶硅层时能作为所述栅极多晶硅的刻蚀阻挡物的要求。进一步的改进是，所述无机抗反射材料满足能够消除波长为436纳米、365纳米、248纳米和193纳米的光反射的要求。进一步的改进是，步骤二、步骤三和步骤四的顺序能够互换。进一步的改进是，所述无机抗反射材料厚度为50埃 10000埃。
进一步的改进是，步骤四中对所述无机抗反射材料的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀；步骤七中对所述跨多晶硅层的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀。进一步的改进是，所述第二光刻胶层的厚度和所述下地图形的台阶结构的高度相同。更优选择为，所述第二光刻胶层的厚度为50埃 20000埃。本发明利用一 DARC来代替现有技术中的BARC来作为跨多晶硅层光刻时的抗反射材料，同时，利用DARC和负性光刻胶的组合能够使由于下地图形产生的台阶结构平坦化，从而能使跨多晶硅层光刻时的光刻胶即所述第一光刻胶层在显影后不会出现倒塌现象，从而能改善所述第一光刻胶层形貌，提高对关键尺寸的控制能力，有利于获得更小尺寸的光刻图形。
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下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图I是现有具有下地图形形貌的跨多晶娃层的结构俯视图；图2是沿图I中的A轴的剖面图；图3是本发明实施例方法的流程图；图4-图8是本发明实施例方法各步骤中的硅片的剖面图。
具体实施例方式如图3所示，是本发明方法的流程图；如图4至图8所示，是本发明实施例方法各步骤中的硅片的剖面图。本发明实施例方法包括如下步骤步骤一、如图2所示，在硅片I上形成具有台阶结构的所述下地图形，形成所述下地图形时采用第一块光刻掩模版，所述第一块光刻掩模版为多晶硅栅层次光刻掩模版；所述下地图形由刻蚀后的栅极多晶硅2组成，在所述栅极多晶硅2的侧壁和顶部、以及所述栅极多晶硅2外部的其它所述硅片I的表面上形成有氧化层3。在形成有所述下地图形的所述硅片I表面形成所述跨多晶硅层4，这时所述跨多晶硅层4布满了整个所述硅片I的表面。步骤二、如图4所示,在所述跨多晶娃层4上生长无机抗反射材料(DARC) 6。所述无机抗反射材料6的材料类型要和后续刻蚀所述跨多晶硅层4时所用到的第一光刻胶层匹配、且所述无机抗反射材料6的材料类型还满足在刻蚀所述跨多晶硅层4时能作为所述下层图形也即所述栅极多晶硅2的刻蚀阻挡物的要求。所述无机抗反射材料6还要满足能够消除波长为436纳米、365纳米、248纳米和193纳米的光反射的要求。所述无机抗反射材料6厚度为50埃 10000埃。步骤三、如图5所示，在所述无机抗反射材料6上涂布第三光刻胶层7，所述第三光刻胶层7为正性光刻胶；采用所述第一块光刻掩模版进行曝光显影。步骤四、如图6所示，以显影后的所述第三光刻胶层7为掩模对所述无机抗反射材料6进行刻蚀；刻蚀后所述无机抗反射材料6位于所述下地图形的台阶结构的正上方，在本实施例中刻蚀后所述无机抗反射材料6位于所述栅极多晶硅2的正上方。所述下地图形的台阶结构外的其它区域的所述无机抗反射材料6被去除；去除所述第三光刻胶层7。对所述无机抗反射材料6的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀。
步骤五、如图7所示，涂布所述第二光刻胶层5，并全面曝光显影；所述第二光刻胶层5为负性光刻胶。由于负性光刻胶在遇到DARC薄膜时显影后负性光刻胶会全部去除，故本发明实施例中，显影后，所述无机抗反射材料6正上方的所述第二光刻胶层5全部被去除；由所述无机抗反射材料6和显影后的所述第二光刻胶层5组成所述平坦结构。所述第二光刻胶层5的厚度和所述下地图形的台阶结构的高度相同，所述第二光刻胶层5的厚度具体范围为50埃 20000埃。步骤六、如图8所示，在所述平坦结构上涂布所述第一光刻胶层7，采用第二块光刻掩模版进行曝光显影；所述第二块光刻掩模版为跨多晶硅层层次光刻掩模版。步骤七、以显影后的所述第一光刻胶层7为掩模对所述跨多晶硅层4进行刻蚀，形成所述跨多晶硅层4的图形结构；对所述跨多晶硅层的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀。最后形成的所述跨多晶硅层4的图形的俯视图和剖面图分别如图I和图2所示。由上可知，本发明实施例方法是利用DARC来代替现有技术中的BARC来作为跨多晶娃层光刻时的抗反射材料；同时，利用DARC6和第二光刻胶层5的组合形成一平坦结构，·该平坦结构能够使由于下地图形产生的台阶结构平坦化。平坦化后的硅片I表面能使所述第一光刻胶层7涂布在一平坦的面上，从而使第一光刻胶层7在显影后不会出现由于存在台阶结构时的倒塌现象，从而能改善第一光刻胶层7形貌，提高对关键尺寸的控制能力，有利于获得更小尺寸的光刻图形。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于跨多晶硅层的第一光刻胶层涂布前，在所述跨多晶硅层上形成一由无机抗反射材料和第二光刻胶层组成的一平坦结构，所述无机抗反射材料位于下地图形的台阶结构的正上方、所述第二光刻胶层位于所述下地图形的台阶结构外的其它区域；所述第一光刻胶层在涂布于所述平坦结构上；所述第一光刻胶层为正性光刻胶、所述第二光刻胶层为负性光刻胶。
2.如权利要求I所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、在硅片上形成具有台阶结构的所述下地图形，形成所述下地图形时采用第一块光刻掩模版，所述第一块光刻掩模版为多晶硅栅层次光刻掩模版；在形成有所述下地图形的所述硅片表面形成跨多晶硅层； 步骤二、在所述跨多晶硅层上生长无机抗反射材料； 步骤三、在所述无机抗反射材料上涂布第三光刻胶层，所述第三光刻胶层为正性光刻胶；采用所述第一块光刻掩模版进行曝光显影； 步骤四、以显影后的所述第三光刻胶层为掩模对所述无机抗反射材料进行刻蚀；刻蚀后所述无机抗反射材料位于所述下地图形的台阶结构的正上方、所述下地图形的台阶结构外的其它区域的所述无机抗反射材料被去除；去除所述第三光刻胶层； 步骤五、涂布所述第二光刻胶层，并全面曝光显影；显影后，所述无机抗反射材料正上方的所述第二光刻胶层全部被去除；由所述无机抗反射材料和显影后的所述第二光刻胶层组成所述平坦结构； 步骤六、在所述平坦结构上涂布所述第一光刻胶层，采用第二块光刻掩模版进行曝光显影；所述第二块光刻掩模版为跨多晶硅层层次光刻掩模版； 步骤七、以显影后的所述第一光刻胶层为掩模对所述跨多晶硅层进行刻蚀，形成所述跨多晶硅层的图形结构。
3.如权利要求I或2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述无机抗反射材料的材料类型要和所述第一光刻胶层匹配、且所述无机抗反射材料的材料类型还满足在刻蚀所述跨多晶硅层时能作为所述下层图形的刻蚀阻挡物的要求。
4.如权利要求I或2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述下地图形由刻蚀后的栅极多晶硅组成，在形成有所述栅极多晶硅的位置处形成所述下地图形的台阶结构，所述无机抗反射材料位于所述栅极多晶硅的正上方，所述无机抗反射材料满足在刻蚀所述跨多晶硅层时能作为所述栅极多晶硅的刻蚀阻挡物的要求。
5.如权利要求I或2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述无机抗反射材料满足能够消除波长为436纳米、365纳米、248纳米和193纳米的光反射的要求。
6.如权利要求I或2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述无机抗反射材料厚度为50埃 10000埃。
7.如权利要求2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于步骤四中对所述无机抗反射材料的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀；步骤七中对所述跨多晶硅层的刻蚀为干法刻蚀、或湿法刻蚀。
8.如权利要求I或2所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述第二光刻胶层的厚度和所述下地图形的台阶结构的高度相同。
9.如权利要求9所述的锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，其特征在于所述第二光刻胶层的厚度为50埃 20000埃。
全文摘要
本发明公开了一种锗硅双极CMOS跨多晶硅层的制备方法，跨多晶硅层的第一光刻胶层涂布前，在跨多晶硅层上形成一由无机抗反射材料和第二光刻胶层组成的一平坦结构，无机抗反射材料位于下地图形的台阶结构的正上方、第二光刻胶层位于下地图形的台阶结构外的其它区域；第一光刻胶层在涂布于平坦结构上；第一光刻胶层为正性光刻胶、第二光刻胶层为负性光刻胶。本发明能够改善光刻胶形貌，提高对关键尺寸的控制能力，有利于获得更小尺寸的光刻图形。
文档编号H01L21/312GK102956475SQ201110242329
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者孟鸿林, 郭晓波, 王雷 申请人:上海华虹Nec电子有限公司