预调金属导线尺寸的方法

摘要

本发明公开了一种预调金属导线尺寸的方法，在刻蚀前即通过对相应版图单位面积内金属铜线长度计算，进而确定刻蚀后尺寸差(CD bias)，提前对前层光刻关键尺寸(CD)进行调控，进而得到所需刻蚀后关键尺寸，即金属导线尺寸。本发明通过提前预测金属导线尺寸大大节省了成本。

权利要求

1.一种预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，提前预测刻蚀关键尺寸差；包括：流程一，查询版图得到单位面积金属线长度；

流程二，将流程一中得到的单位面积金属线长度代入公式中，通过计算可以得到干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差，所述公式为：Y＝-43+5.7X+0.66X2；其中X代表单位面积金属线长度，Y代表干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差；

步骤二，光刻尺寸预调整；

步骤三，光刻关键尺寸；

步骤四，刻蚀；

步骤五，干刻关键尺寸。

2.如权利要求1所述的预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，所述方法应用于铜互连工艺中。

3.如权利要求1所述的预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，步骤一中的关键尺寸差为干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。

4.如权利要求1所述的预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，步骤一中，通过计算相应版图中单位面积内金属线长度来预测刻蚀关键尺寸差。

5.如权利要求1所述的预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，步骤二中所述光刻尺寸预调整的方法是，将步骤一中预测的关键尺寸差的绝对值加上理论干刻关键尺寸值作为实际光刻关键尺寸值。

6.如权利要求1-5中之一所述的预调金属导线尺寸的方法，其特征在于，所述金属导线为铜导线。

说明书

预调金属导线尺寸的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路方法，特别是一种预调金属导线尺寸的方法。

背景技术

[0002] 铜互连工艺指在半导体集成电路互连层的制作中采用铜金属材料取代传统铝金属互连材料的新型半导体制造工艺技术。由于采用铜互连线可以降低互连层的厚度，使得互连层间的分布电容降低，从而使频率提高成为可能。另外，在器件密度进一步增加的情况下还会出现由电子迁移引发的可靠性问题，而铜在这方面比铝也有很强的优越性。铜互连技术主要应用于制备微处理器、高性能存储器及数字信号处理器等等。它采用对介电材料的腐蚀来代替对金属的腐蚀来确定连线的线宽和间距。镶嵌工艺分为单镶嵌和双镶嵌。

[0003] 经过近几年的发展，铜互联工艺已经日臻成熟，进入量产阶段，现在的铜工艺主要应用于电脑的中央处理器、服务器、通讯及消费应用产品各领域对整体产品表现、高密度及低耗电有极高要求的产品。铜互联工艺的金属金属导线尺寸的最终确定，是铜互联工艺中面临的问题，其也是90纳米技术及以下的结点上的一个重要问题。

[0004] 目前业界普遍采用的调控铜互联工艺中金属导线尺寸的方法如图1所示：先通过调整光刻槽宽尺寸来调整刻蚀后槽宽尺寸，达到调整铜线尺寸的目的；再通过调整刻蚀过程中C/F气体的比例来调整反应副产物的含量来调整刻蚀后槽宽的尺寸，达到调整铜线尺寸的目的，但是该方法关键尺寸的确认需要在刻蚀完成后才能进行事后调整。由于光刻尺寸和干刻尺寸最终一定会存在偏差，因此该种方法耗费大量人力物力。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种预调金属导线尺寸的方法，可以在刻蚀前提前调控光刻槽宽尺寸，使最终刻蚀尺寸更为精准，从而节省成本。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种预调金属导线尺寸的方法，包括以下步骤：

[0007] 步骤一，提前预测刻蚀关键尺寸差；

[0008] 步骤二，光刻尺寸预调整；

[0009] 步骤三，光刻关键尺寸；

[0010] 步骤四，刻蚀；

[0011] 步骤五，干刻关键尺寸。

[0012] 优选地，所述方法应用于铜互连工艺中。

[0013] 优选地，步骤一中的关键尺寸差为干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。

[0014] 优选地，步骤一中，通过计算相应版图中单位面积内金属线长度来预测刻蚀关键尺寸差。

[0015] 优选地，步骤一具体包括以下工作流程：

[0016] 流程一，查询版图得到单位面积金属线长度；

[0017] 流程二，将流程一中得到的单位面积金属线长度代入公式中，通过计算可以得到干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。

[0018] 优选地，所述公式为：

[0019] Y＝-43+5.7X+0.66X2：

[0020] 其中X代表单位面积金属线长度，Y代表干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。

[0021] 优选地，步骤二中所述光刻尺寸预调整的方法是，将步骤一中预测的关键尺寸差的绝对值加上理论干刻关键尺寸值作为实际光刻关键尺寸值。

[0022] 优选地，所述金属导线为铜导线。

[0023] 由于具有相近透光率的版图，单位面积金属线长度在0.5～2.5之间，单位面积铜线长度与刻蚀后关键尺寸与光刻关键尺寸之差(CD bias)存在稳定的二次项关系，因此可以在刻蚀前即通过对相应版图单位面积内金属铜线长度计算，进而确定刻蚀后尺寸差(CD bias)，提前对前层光刻关键尺寸(CD)进行调控，进而得到所需刻蚀后关键尺寸，即金属导线尺寸。

附图说明

[0024] 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：

[0025] 图1是现有技术调整金属导线尺寸的方法流程图。

[0026] 图2是本发明预调金属导线尺寸的方法的流程图。

[0027] 图3是本发明预调金属导线尺寸的方法中单位面积金属线长度与关键尺寸偏差的关系示意图。

具体实施方式

[0028] 半导体制造工艺中，后段铜互联工艺的金属导线尺寸的最终确定，是通过光刻图形化的晶圆在高真空的环境下，反应刻蚀气体在射频电场的激发下形成的稳定等离子体与晶圆表面未被掩模所覆盖的区域发生特定的反应，最终得到所需的尺寸。本发明提出：通过计算单位面积内金属铜线长度，确定刻蚀尺寸差(CD bias)，提前对光刻关键尺寸进行调控，得到所需的刻蚀后关键尺寸，以达到预调控铜线尺寸的目的。

[0029] 本发明的预调金属导线尺寸的方法，包括以下步骤：

[0030] 步骤一，提前预测刻蚀关键尺寸差。这里的关键尺寸差为干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。该尺寸差(CD bias)通过计算相应版图中单位面积内金属线长度来预测。具体的预测方法是：流程一，查询版图得到单位面积金属线长度；流程二，将流程一中得到的单位面积金属线长度代入如下公式中，通过计算可以得到干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差：

[0031] Y＝-43+5.7X+0.66X2；

[0032] 其中X代表单位面积金属线长度，Y代表干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差。

[0033] 以上方程式的确定性系数R2＝0.87。

[0034] 步骤二，光刻尺寸预调整。该预调整的具体方法是，将步骤一中预测的关键尺寸差的绝对值加上理论干刻关键尺寸值作为实际光刻关键尺寸值。例如，金属线长度设计需要的最佳值(即干刻关键尺寸)为170.0nm，若查询版图得到单位面积金属线长度为1.7，通过公式可以得到干刻关键尺寸与光刻关键尺寸之差为-31.4nm，此时为得到最佳的铜线尺寸(即干刻关键尺寸)，就需要预先调控光刻尺寸为170.0nm+31.4nm＝201.4nm，这样即可实现预调控的作用。

[0035] 步骤三，光刻关键尺寸。

[0036] 为确保光刻胶能和晶圆表面很好粘贴，形成平滑且结合得很好的膜，必须进行表面准备，保持表面干燥且干净，之后在在晶圆表面建立薄的、均匀的，并且没有缺陷的光刻胶膜。之后进行前烘，去除胶层内的溶剂，提高光刻胶与衬底的粘附力及胶膜的机械擦伤能力。光刻时，为了保证图形的准确对准，以及光刻胶上精确的图形尺寸的形成，涂好光刻胶后，第一步是把所需图形在晶圆表面上准确定位或对准。第二步是通过曝光将图形转移到光刻胶涂层上。第三步是显影，把掩膜版图案复制到光刻胶上。经显影以后的胶膜发生了软化、膨胀，胶膜与硅片表面粘附力下降。为了保证下一道刻蚀工序能顺利进行，使光刻胶和晶圆表面更好地粘结，必须继续蒸发溶剂以固化光刻胶。

[0037] 步骤四，刻蚀。刻蚀是通过光刻胶暴露区域来去掉晶圆最表层的工艺，主要目标是将光刻掩膜版上的图案精确地转移到晶圆表面。刻蚀之后，图案成为晶圆最表层永久的一部分。作为刻蚀阻挡层的光刻胶层不再需要了，必须从表面去掉。

[0038] 步骤五，干刻关键尺寸。

[0039] 干刻过程中利用气态中产生的等离子体，通过经光刻而开出的掩蔽层窗口，与暴露于等离子体中的硅片进行物理和化学反应，从而刻蚀掉硅片上暴露的表面材料。此过程中反应腔体内气体等离子体中的例子，在反应腔体的扁压作用下，对被刻蚀的表面进行轰击，形成损伤层，从而加速了等离子中的自由活性激团在其表面的反应，经反应后产生的反应生成物，一部分被分子泵从腔体排气口排出，一部分则在刻蚀的侧壁上形成淀积层。该步骤的技术效果在于，由于干法刻蚀这一物理反应和化学反应相结合的独特方式，在异方性和等方性的相互作用下，可以精确的控制图形的尺寸和形状。

[0040] 本发明通过在相同的透光率下，单位面积所需刻蚀膜质的量是一致的，所产生的反应副产物的量也是恒定的，而单位面积内侧壁的表面积的不同会导致侧壁吸附的反应副产物的量存在差异，而刻蚀过程中侧壁吸附的反应副产物对侧壁起到保护的同时，也影响刻蚀后槽形貌尤其是槽宽尺寸的变化；根据此变化可提前对前层光刻关键尺寸进行调控，得到所需的刻蚀后关键尺寸，即金属导线尺寸，从而降低了制造成本，节省了人力。

[0041] 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。