半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]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，通常需要在光刻胶层底部或表面形成一层抗反射涂层(ant1-reflective coating，ARC)，形成在光刻胶层底部的一般称为底部抗反射涂层，形成在光刻胶层表面的为顶部抗反射涂层。
[0003]在局部互连工艺中，金属氮化物为常用的材料，通常在基底上形成金属氮化物层后，在金属氮化物层上形成底部抗反射涂层;在底部抗反射涂层上形成光刻胶层;对光刻胶层进行图形化(曝光和显影)，形成光刻图形；以图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述金属层形成局部互连结构。
[0004]但是现有局部互连工艺的稳定性仍有待提升。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是在局部互连工艺中，怎样保证形成的光刻图形的尺寸的稳定性。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括:
[0007]提供基底;在所述基底上形成金属氮化物层;在所述金属氮化物层上形成底部抗反射涂层;在所述底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层;其特征在于，还包括:在形成图形化的光刻胶层之前，对所述底部抗反射涂层进行热处理。
[0008]可选的，所述金属氮化物层为TiN或TaN，金属氮化物的厚度为800?1200埃。
[0009]可选的，对所述底部抗反射涂层的热处理温度120摄氏度。
[0010]可选的，对所述底部抗反射涂层的热处理的温度为120?180摄氏度，热处理时间为10?60秒。
[0011]可选的，所述形成图形化的光刻胶层到形成底部抗反射涂层之间具有第一延迟时间，所述第一延迟时间2 10小时。
[0012]可选的，进行热处理后，进行第一冷却处理。
[0013]可选的，所述底部抗反射涂层的形成过程为:对基底进行第一烘焙处理;对基底进行第二冷却处理;采用旋涂工艺在所述金属氮化物层上形成底部抗反射涂层;对所述底部抗反射涂层进行软烘处理;软烘处理后进行第三冷却处理。
[0014]可选的，所述图形化的光刻胶层的形成过程为:采用旋涂工艺在所述底部抗反射涂层上形成光刻胶层;对光刻胶层进行软烘处理;软烘处理后对基底进行第四冷却处理;对光刻胶层进行曝光处理;对所述光刻胶层进行曝光后烘焙;对曝光后烘焙的光刻胶层进行显影处理，形成光刻胶图形;对显影后的图形化的光刻胶层进行硬烘处理;对硬烘处理后的图形化的光刻胶层进行第五冷却处理。
[0015]可选的，还包括:以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述金属氮化物层，形成局部互连结构。
[0016]可选的，还包括:在形成金属氮化物之前，在基底上形成金属层;在金属层上形成金属氮化物层。
[0017]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0018]本发明的半导体结构的形成方法，在所述基底上形成金属氮化物层;在所述金属氮化物层上形成底部抗反射涂层后，在所述底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层之前，还包括:对所述底部抗反射涂层进行热处理，进行热处理时，使得从金属氮化物层扩散进入到底部抗反射涂层的碱性物质挥发或分解，在热处理后，然后在底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层，因而使得光刻胶层中形成的光刻图形的尺寸保持稳定。
[0019]进一步，对所述底部抗反射涂层的热处理的温度为120?180摄氏度，，热处理时间为10?60秒，在使得底部抗反射涂层204中的碱性物质有效和充分的挥发或分解的同时，保证底部抗反射涂层204的特性不会被改变。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例半导体结构的形成方法的流程示意图；
[0021]图2?图7为本发明实施例半导体结构的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]如【背景技术】所言，现有局部互连工艺的稳定性仍有待提升，比如在局部互连工艺中，光刻图形的尺寸波动较大，比如一片晶圆上不同区域相同的光刻图形的尺寸不同，或者不同晶圆上的相同光刻图像的尺寸也不同。
[0023]研究发现，在实际的生产过程中，由于制作工艺机台数量和产能的限制，在金属氮化物层上底部抗反射涂层之后，通常会停留较长时间才会进行后续形成光刻胶层的步骤，这种情况下形成的光刻图形的尺寸的波动更大。进一步研究发现，在金属氮化物层上底部抗反射涂层之后，金属氮化物层表面存在的部分碱性物质(比如NH2或NH3基团)会扩散进入底部抗反射涂层中，当在底部抗反射图层上形成光刻胶层时，该碱性物质会从底部抗反射涂层中扩散进入光刻胶层中，从而与曝光后光刻胶层中的光酸发生中和反应，使得曝光和显影后形成的光刻图形的尺寸受到影响，光刻图形的尺寸波动较大，特别是在形成底部抗反射层后的停留时间过长时，碱性物质可以有更多的时间扩散到底部抗反射涂层中，因而扩散到底部抗反射涂层中的量更大，当在底部抗反射图层上形成光刻胶层时，更多的碱性物质会扩散到光刻胶层中与曝光后光刻胶层中的光酸产生中和反应，使得曝光和显影后形成的光刻图形的尺寸波动更大。
[0024]为此，本发明实施例提供了一种半导体结构的形成方法，在所述基底上形成金属氮化物层;在所述金属氮化物层上形成底部抗反射涂层后，在所述底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层之前，还包括:对所述底部抗反射涂层进行热处理，进行热处理时，使得从金属氮化物层扩散进入到底部抗反射涂层的碱性物质挥发或分解，在热处理后，然后在底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层，因而使得光刻胶层中形成的光刻图形的尺寸保持稳定。
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0026]图1为本发明实施例半导体结构的形成方法的流程示意图；图2?图7为本发明实施例半导体结构的形成过程的结构示意图。
[0027]参考图1，所述半导体结构的形成方法包括步骤:
[0028]SlOl，提供基底；
[0029]S102，在所述基底上形成金属氮化物层
[0030]S103，在所述金属氮化物层上形成底部抗反射涂层
[0031]S104，停留第一延迟时间
[0032]S105，对所述底部抗反射涂层进行热处理
[0033]S106，热处理后，在所述底部抗反射涂层上形成图形化的光刻胶层
[0034]下面结合附图对上述过程进行详细的描述。
[0035]参考图1，提供基底201;在所述基底201上形成金属氮化物层203。
[0036]所述基底201为后续工艺的载体。在一实施例中，所述基底201可以为半导体衬底，半导体衬底的材料为硅、锗或锗化硅。
[0037]在另一实施例中，所述基底可以包括半导体衬底和位于半导体衬底上的介质层。所述半导体衬底中形成有半导体器件，比如晶体管等，所述介质层中可以形成有与半导体器件电连接的金属插塞，后续形成的局部互连结构与金属插塞电连接。
[0038]所述金属氮化物层203后续用于形成局部互连结构。在一实施例中，所述金属氮化物203的材料为TiN或TaN，金属氮化物的厚度为800?1200埃。
[0039]在一实施例中，在基底201上形成金属氮化物层203之前，可以先在所述基底201上形成金属层202，