TWI743720B - Method for forming semiconductor structure - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係有關於一種記憶體裝置,且特別係有關於一種非揮發性記憶體裝置及其製造方法。 The present invention relates to a memory device, and particularly relates to a non-volatile memory device and a manufacturing method thereof.
半導體裝置使用於各種電子應用中,例如,個人電腦、行動電話、數位相機和其他電子設備。半導體裝置通常藉由以下方式而製造,包括在半導體基板上依序沉積絕緣或介電層、導電層及半導體層等材料層,使用微影製程圖案化上述各材料層,藉以在此半導體基板上形成電路組件及元件。通常在單一半導體晶圓上製造許多積體電路,並且藉由沿著切割線在積體電路之間進行切割,以將各個晶粒單一化。上述各個晶粒通常分別地封裝於,例如,多晶片模組中,或是其他類型的封裝中。 Semiconductor devices are used in various electronic applications, such as personal computers, mobile phones, digital cameras, and other electronic devices. Semiconductor devices are usually manufactured by the following methods, including sequentially depositing material layers such as insulating or dielectric layers, conductive layers, and semiconductor layers on a semiconductor substrate, and patterning the above-mentioned material layers using a lithography process, thereby forming the semiconductor substrate Form circuit components and components. Usually, many integrated circuits are manufactured on a single semiconductor wafer, and each die is singulated by cutting between the integrated circuits along the cutting line. The above-mentioned dies are usually packaged separately in, for example, a multi-chip module or other types of packages.
然而,這些進步增加了積體電路在加工與製造方面的複雜性。由於部件尺寸持續縮減,製程也持續變得更難以進行。因此,以越來越小的尺寸形成可靠的半導體裝置已成為一種挑戰。 However, these advances have increased the processing and manufacturing complexity of integrated circuits. As part sizes continue to shrink, manufacturing processes continue to become more difficult. Therefore, it has become a challenge to form reliable semiconductor devices in smaller and smaller sizes.
本發明之一實施例係揭示一種半導體結構的形成方法,包括:形
成材料層於基板之上;形成光阻層於材料層之上,其中光阻層包括無機材料及輔助劑,其中無機材料包括多個金屬核及多個第一連結基團,且其中第一連結基團鍵結至金屬核;曝光光阻層的一部分,其中光阻層包括曝光區域及未曝光區域,且在曝光區域中,輔助劑與第一連結基團進行反應;以及使用顯影劑移除光阻層的未曝光區域,以形成經過圖案化的光阻層,其中顯影劑包括基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合,其中基於酮的溶劑具有經取代或未取代的C6-C7環狀酮,基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
本發明之一實施例係揭示一種半導體結構的形成方法,包括:形成材料層於基板之上;形成底層於材料層之上;形成中間層於底層之上;形成光阻層於中間層之上,其中光阻層包括無機材料,且無機材料具有多個金屬核及多個第一連結基團,其中第一連結基團鍵結至金屬核;形成修飾層於光阻層下方或上方,其中修飾層包括輔助劑;進行曝光製程,以曝光光阻層的一部分,其中在曝光製程期間,輔助劑與第一連結基團進行反應;以及使用基於酮的溶劑或基於酯的溶劑對光阻層進行顯影,以形成經過圖案化的光阻層,其中基於酮的溶劑具有經取代或未取代的C6-C7環狀酮,基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
本發明之一實施例係揭示一種半導體結構的形成方法,包括:形成材料層於基板之上;形成底層於材料層之上;形成中間層於底層之上;形成光阻層於中間層之上,其中光阻層包括無機材料及輔助劑,其中無機材料包括多個第一連結基團鍵結至多個金屬核,輔助劑包括多個第二連結基團;進行曝光製程,以曝光光阻層的一部分,其中在曝光製程期間,第二連結基團與第一連結基團進行反應;使用基於酯的溶劑移除光阻層的一部分,以形成經過圖案化的光阻層,其中基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基;使用經過圖案化的光阻層作為罩幕移除中間層的一部分,形成經過圖案化的中間層;以及使用經過圖案化的中間層作為罩幕移除底層的一部分,以形成經過圖案化的底層。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Base, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy; use a patterned photoresist layer as a part of the mask to remove the intermediate layer to form a patterned intermediate layer; and use a patterned The middle layer is used as a part of the mask to remove the bottom layer to form a patterned bottom layer.
10:罩幕 10: hood
12:無機材料 12: Inorganic materials
14:輔助劑 14: adjuvant
16:化合物 16: Compound
102:基板 102: substrate
104:材料層 104: Material layer
104a:經過圖案化的材料層 104a: Patterned material layer
105:摻雜區域 105: doped area
106:底層 106: bottom layer
106a:經過圖案化的底層 106a: Patterned bottom layer
108:中間層 108: middle layer
108a:經過圖案化的中間層 108a: Patterned middle layer
109:修飾層 109: Modification layer
109a:經過圖案化的修飾層 109a: Patterned modification layer
110:光阻層 110: photoresist layer
110a:經過圖案化的光阻層 110a: Patterned photoresist layer
120:三層式光阻層 120: Three-layer photoresist layer
122:金屬核 122: Metal Core
124:第一連結基團 124: first linking group
172:曝光製程 172: Exposure Process
174:離子佈植製程 174: Ion implantation process
180:顯影製程 180: Development process
181:第二顯影製程 181: The second developing process
182:清潔製程 182: Cleaning process
L1:第一連結基團 L 1 : the first linking group
L2:第二連結基團 L 2 : second linking group
L3:第三連結基團 L 3 : the third linking group
P1:第一間距 P1: first pitch
T1:第一厚度 T 1 : first thickness
T2:第二厚度 T 2 : second thickness
依據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是,依據本產業的一般作業,圖示並未必按照比例繪製。事實上,可能任意的放大或縮小元件的尺寸,以做清楚的說明。 Complete the disclosure based on the following detailed description in conjunction with the attached drawings. It should be noted that, according to the general operations of this industry, the illustrations are not necessarily drawn to scale. In fact, it is possible to arbitrarily enlarge or reduce the size of the component to make a clear description.
第1A圖至第1D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 1A to 1D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第2A圖至第2C圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 2A to 2C are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第3A圖是依據一些實施例之進行曝光製程之前的光阻層的化學結構的示意圖。 FIG. 3A is a schematic diagram of the chemical structure of the photoresist layer before the exposure process according to some embodiments.
第3B圖是依據一些實施例之進行曝光製程之後的光阻層的化學結構的示意圖。 FIG. 3B is a schematic diagram of the chemical structure of the photoresist layer after the exposure process according to some embodiments.
第4A圖至第4D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 4A to 4D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第5A圖至第5E圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 5A to 5E are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第6A圖至第6G圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 6A to 6G are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第7A圖至第7F圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 7A to 7F are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
第8A圖至第8D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。 8A to 8D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention.
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同部件(feature)。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例,以簡化說明。當然,這些特定的範例並非用以限定。例如,若是本說明書敘述了一第一部件形成於一第二部件之上或上方,即表示其可能包含上述第一部件與上述第二部件是直接接觸的實施例,亦可能包含了有額外的部件形成於上述第一部件與上述第二部件之間,而使上述第一部件與第二部件可能未直接接觸的實施例。另外,以下揭露的不同範例可能重複使用相同的參照符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的,並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。 The following disclosure provides many different embodiments or examples to implement different features of the case. The following disclosure describes specific examples of each component and its arrangement to simplify the description. Of course, these specific examples are not meant to be limiting. For example, if this specification describes that a first component is formed on or above a second component, it means that it may include an embodiment in which the first component is in direct contact with the second component, or it may include additional The component is formed between the first component and the second component, and the first component and the second component may not be in direct contact with each other. In addition, the different examples disclosed below may reuse the same reference symbols and/or marks. These repetitions are for the purpose of simplification and clarity, and are not used to limit the specific relationship between the different embodiments and/or structures discussed.
下文描述實施例的各種變化。藉由各種視圖與所繪示之實施例,類似的元件標號用於標示類似的元件。應可理解的是,可在進行所述的方法之前、之間或之後,提供額外的操作步驟,並且在所述的方法的其他實施例中,所述的部分步驟可被置換或省略。 Various changes of the embodiment are described below. Through the various views and the illustrated embodiments, similar element numbers are used to identify similar elements. It should be understood that additional operating steps may be provided before, during, or after performing the method, and in other embodiments of the method, some of the steps may be replaced or omitted.
本發明實施例所描述的先進微影製程、方法、與材料可使用於多種應用中,包含鰭式場效電晶體(fin-type field effect transistors,FinFET)。舉例而言,鰭片經過實施例所述的方法圖案化後,可於部件之間具有較緊密的間距,而本文之上述的方法可良好地適用於此。此外,形成鰭式場效電晶體的鰭片所使用之間隔物,亦可採用實施例所述的製程進行處理。 The advanced lithography processes, methods, and materials described in the embodiments of the present invention can be used in a variety of applications, including fin-type field effect transistors (FinFET). For example, after the fins are patterned by the method described in the embodiments, there can be a relatively close spacing between the components, and the above-mentioned method in this article can be well applied to this. In addition, the spacers used to form the fins of the fin-type field effect transistors can also be processed by the process described in the embodiments.
以下提供半導體結構及其形成方法的實施例。第1A圖至第1D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。此方法可以使用於許多應用,例如,鰭式場效電晶體(FinFET)裝置結構。 The following provides embodiments of the semiconductor structure and its forming method. 1A to 1D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. This method can be used in many applications, such as FinFET device structures.
請參照第1A圖,提供基板102。基板102可以是由矽或其他半導體材料製成。在一些實施例中,基板102是晶圓。替代性地或額外地,基板102可包括其他元素半導體材料,例如,鍺(Ge)。在一些實施例中,基板102是由化合物半導體或合金半導體製成,例如,碳化矽、砷化鎵、砷化銦、或磷化銦、矽鍺、碳化矽鍺、磷砷化鎵、或磷化鎵銦。在一些實施例中,基板102包括磊晶層。舉例而言,基板102具有位於塊材(bulk)半導體上的磊晶層。
Please refer to Figure 1A to provide a
可形成一些裝置組件於基板102上。這樣的裝置組件包括電晶體(例如,金屬氧化物半導體場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體、雙極接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)、高壓電晶體(high-voltage transistor)、高頻電晶體(high-frequency transistor)、p型通道及/或n型通道場效電晶體(PFETs/NFETs)等)、二極體及其他合適的組件。可進行各種製程以形成裝置組件,例如,沉積、蝕刻、佈植、光微影(photolithography)、退火及/或其他合適的製程。
Some device components can be formed on the
基板102可包括各種摻雜區域,例如,p型井或n型井。可使用p型摻質(例如,硼或二氟化硼(BF2))及/或n型摻質(例如,磷或砷)對摻雜區域進行摻雜。在一些其他實施例中,這些摻雜區域可直接形成於基板102上。
The
基板102亦包括隔離結構(圖中未繪示)。隔離結構用以定義並且電性隔離形成於基板102之中及/或基板102之上的各種裝置。在一些實施例中,隔離結構包括淺溝槽隔離(STI)結構、矽局部氧化(local oxidation of silicon,LOCOS)結構或其他合適的隔離結構。在一些實施例中,隔離結構包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、摻雜氟的矽酸鹽玻璃(fluoride-doped silicate glass,FSG)或其他合適的材料。
The
之後,依據本發明之一些實施例,形成材料層104於基板102之上,並形成光阻層110於材料層104之上。在一些實施例中,光阻層110包括無機材料12、輔助劑(auxiliary)14及溶劑。無機材料12與輔助劑14均勻地分佈於溶劑中。無機材料12和輔助劑14的結構將在下文中詳述。在一些實施例中,材料層104或光阻層110是各自獨立地經由沉積製程而形成,沉積製程可包括,例如,旋轉塗佈(spin-on coating)製程、化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)製程、物理氣相沉積(physical vapor deposition,PVD)製程及/或其他合適的沉積製程。
Then, according to some embodiments of the present invention, a
接著,如第1B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,形成罩幕10於光阻層110之上,並且在光阻層110上進行曝光製程172,以形成曝光區域及未曝光區域。
Next, as shown in FIG. 1B, according to some embodiments of the present invention, a
曝光製程172的輻射能量可包括由氟化氪(krypton fluoride,KrF)準分子雷射(excimer laser)所產生的248nm光束、由氟化氬(argon fluoride,ArF)準分子雷射產生的193nm光束、由氟(fluoride,F2)準分子雷射產生的157nm光束、或極紫外(extreme ultra-violet,EUV)光,例如,波長約13.5nm的極紫外光。
The radiation energy of the
在曝光製程172之後,進行曝光後烘烤(post-exposure-baking,PEB)製程。在一些實施例中,曝光後烘烤製程包括使用微波或紅外線燈加熱製程。在一些實施例中,曝光後烘烤製程是在約70℃至約250℃的溫度範圍內進行。在一些其他實施例中,進行曝光後烘烤製程的持續時間為約20秒至約240秒的範圍內。應注意的是,由於微波或紅外線燈加熱製程可以均勻地提供熱量,因此藉由使用微波或紅外線燈加熱製程,可在特定的溫度下均勻地烘焙光阻層110。藉由均勻地提供熱量,可以使光阻層110中的化學反應快速地進行反應。如此一
來,烘烤製程的加熱時間可以減少至小於30秒。
After the
第3A圖是依據一些實施例之進行曝光製程172之前的光阻層的化學結構的示意圖。
FIG. 3A is a schematic diagram of the chemical structure of the photoresist layer before performing the
在一些實施例中,光阻層110包括無機材料12、輔助劑14、及溶劑。無機材料12和輔助劑14均勻地分佈在溶劑中。無機材料12包括多個金屬核122及多個第一連結基團(L1)124,其中第一連結基團(L1)124鍵結至金屬核122。在一些實施例中,第一連結基團(L1)124化學鍵結至金屬核122。化學鍵的化學鍵結可以是單鍵或共軛鍵。輔助劑14可包括光酸產生劑(photo acid generator,PAG)、淬滅劑(quencher,Q)、交聯劑、光鹼產生劑(photo base generator,PBG)、或上述之組合。一些實施例中,輔助劑14相對於溶劑的重量比例為約0.1wt%至約10wt%的範圍內。若輔助劑14相對於溶劑的重量比例小於0.1wt%,則可能不會增加無機材料12與輔助劑14之間的交聯反應的反應速率。若輔助劑14相對於溶劑的重量比例大於10wt%,則可能會發生其他不欲發生的化學反應。舉例而言,若輔助劑14的量太多,則無機材料12的熔點可能會下降。一旦無機材料12的熔點下降,則無機材料12對於烘烤溫度的耐熱性將會下降,而光阻層110的效能將會劣化。
In some embodiments, the
在一些實施例中,金屬核122由金屬所形成,例如,錫(Sn)、銦(In)、銻(Sb)或其他合適的材料。在一些實施例中,第一連結基團124包括脂肪族或芳香族基團,非支鏈狀或支鏈狀、環狀或非環狀之飽和的具有氫或氧或鹵素且具有1~9個碳(C1-C9)的單元(例如,烷基、烯烴、苯)。在一些實施例中,第一連結基團124用以提供輻射敏感度(radiation sensitivity)。在一些實施例中,第一連結基團124具有一個羥基(-OH),第二連結基團L2具有一個羥基(-OH),且這兩個羥
基彼此反應而進行水解反應(hydrolysis reaction)。在一些其他實施例中,第一連結基團(L1)124具有一個碳-碳雙鍵(烯烴)或碳-碳三鍵(炔烴),且第二連結基團L2與第一連結基團(L1)124反應而進行加成反應(addition reaction)。在一些其他實施例中,第一連結基團(L1)124具有羰基(C=O)或亞胺基(C=N),且第二連結基團L2與第一連結基團(L1)124反應而進行加成反應。
In some embodiments, the
在一些實施例中,輔助劑14包括第二連結基團L2及第三連結基團L3,其中第二連結基團L2及第三連結基團L3可與金屬核122上的第一連結基團124反應。經由輔助劑14的協助,金屬核122的其中一者鍵結至另一個金屬核122,以形成化合物16,且此化合物16所具有的尺寸大於每一個金屬核122的尺寸。
In some embodiments, the
在一些特定實施例中,溶劑包括丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether,PGME)、1-乙氧基-2-丙醇(1-ethoxy-2-propanol,PGEE)、γ-丁內酯(gamma-butyrolactone,GBL)、環己酮(cyclohexanone,CHN)、乳酸乙酯(ethyl lactate,EL)、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)、異丙醇(isopropyl alcohol,IPA)、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)、甲基異丁基甲醇(methyl isobutyl carbinol,MIBC)、乙酸正丁酯(n-butyl acetate,nBA)、2-庚酮(2-heptanone,MAK)或上述之組合。 In some specific embodiments, the solvent includes propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), 1-ethoxy-2-propanol (1 -ethoxy-2-propanol, PGEE), gamma-butyrolactone (gamma-butyrolactone, GBL), cyclohexanone (CHN), ethyl lactate (EL), methanol, ethanol, propanol, normal Butanol, acetone, dimethylformamide (DMF), isopropyl alcohol (IPA), tetrahydrofuran (THF), methyl isobutyl carbinol (MIBC), n-acetic acid N-butyl acetate (nBA), 2-heptanone (MAK) or a combination of the above.
在一些實施例中,光酸產生劑(PAG)包括陽離子和陰離子。在一些實施例中,陽離子包括式(I)或(II)。在一些實施例中,陰離子包括式(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)、(X)、(XI)或(XII)。 In some embodiments, the photoacid generator (PAG) includes cations and anions. In some embodiments, the cation includes formula (I) or (II). In some embodiments, the anion includes formula (III), (IV), (V), (VI), (VII), (VIII), (IX), (X), (XI), or (XII).
在一些實施例中,淬滅劑(Q)包括式(XIII)、(XIV)、(XV)、(XVI)、(XVII)、(XVIII)、(XIX)、(XX)或(XXI)。 In some embodiments, the quencher (Q) includes formula (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX), (XX), or (XXI).
在一些實施例中,交聯劑包括式(XXII)、(XXIII)、(XXIV)、(XXV)、(XXVI)、(XXVII)、(XXVIII)、(XXIX)或(XXX)。 In some embodiments, the crosslinking agent includes formula (XXII), (XXIII), (XXIV), (XXV), (XXVI), (XXVII), (XXVIII), (XXIX), or (XXX).
在一些實施例中,光鹼產生劑(PBG)包括式(XXXI)、(XXXII)、(XXXIII)、(XXXIV)、(XXXV)、(XXXVI)、(XXXVII)、(XXXVIII)、或(XXXIX)、(XL)、(XLI)或(XLII)。 In some embodiments, the photobase generator (PBG) includes formula (XXXI), (XXXII), (XXXIII), (XXXIV), (XXXV), (XXXVI), (XXXVII), (XXXVIII), or (XXXIX ), (XL), (XLI) or (XLII).
第3B圖是依據一些實施例之進行曝光製程172之後的光阻層的化學結構的示意圖。需注意的是,在曝光製程172之後,輔助劑14用以協助相鄰的金屬核122之間的交聯反應。更具體而言,輔助劑14的第二連結基團L2及第三連結基團L3與金屬核122上的第一連結基團124反應,藉以在無機材料12與輔助劑14之間形成化學鍵。化學鍵的化學鍵結可以是單鍵或共軛鍵。更具體而言,化
學鍵是形成在輔助劑14的第二連結基團L2與第一連結基團(L1)124之間,並且形成在輔助劑14的第三連結基團L3與第一連結基團(L1)124之間。
FIG. 3B is a schematic diagram of the chemical structure of the photoresist layer after the
在曝光製程172的期間,鍵結至不同的金屬核122上之相鄰的第一連結基團L1可藉由進行交聯反應而與彼此反應。具有金屬核122及第一連結基團(L1)124的無機材料12是用以增進曝光製程172的輻射吸收性(radiation absorption)。舉例而言,基於銦(In based)或基於錫(Sn based)的無機材料對於波長為193nm的遠紫外光及波長為13.5nm的極紫外光具有良好的吸收性。進行曝光製程172之前,相鄰的第一連結基團L1之間存在一個距離。為了增加交聯反應的反應速率,將輔助劑14添加於光阻層110中。輔助劑14能夠縮短相鄰的金屬核122之間的距離,因此,在輔助劑14的第二連結基團L2及第三連結基團L3的協助下,位於第一個金屬核122上的其中一個第一連結基團(L1)124能夠與位於第二個金屬核122上的其中一個第一連結基團(L1)124的反應。需注意的是,相鄰的金屬核122之間的交聯反應由於輔助劑14的添加而獲得改善。
During the
在一個比較例中,光阻層110包括無機材料12及溶劑,但是不包括上文所述的輔助劑14。在此比較例中,相鄰的金屬核122之間的交聯反應具有第一反應速率。在一些實施例中,光阻層110包括上述的無機材料12及輔助劑14以及上述的溶劑。相鄰的金屬核122之間的交聯反應具有第二反應速率。藉由添加輔助劑14,而使其中一個金屬核122鍵結至另一個金屬核122。藉由輔助劑14的協助,相鄰的金屬核122之間的交聯反應的反應速率得以提升。由於有輔助劑14的協助,第二反應速率大於第一反應速率。
In a comparative example, the
接著,如第1C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行顯影製程180而將光阻層110顯影,以形成經過圖案化的光阻層110a。化合物16形
成於光阻層110中。藉由使無機材料12與輔助劑14進行反應而形成化合物16。一部分的金屬核122與輔助劑14反應,但另一部分的金屬核122仍然留存於光阻層110中。換言之,化合物16是通過第一連結基團L1、第二連結基團L2和第三連結基團L3而由無機材料12和輔助劑14所形成。
Next, as shown in FIG. 1C, according to some embodiments of the present invention, the
有兩種類型的顯影製程:正型顯影(positive tone development,PTD)製程及負型顯影(negative tone development,NTD)製程。正型顯影製程使用正型顯影劑(positive tone developer),正型顯影劑通常是指將光阻層的曝光部分選擇性地溶解並移除的顯影劑。負型顯影製程使用負型顯影劑(negative tone developer),負型顯影劑通常是指將光阻層110的未曝光部分選擇性地溶解並移除的顯影劑。在一些實施例中,正型顯影(PTD)顯影劑是水性鹼性顯影劑(aqueous base developer),例如,氫氧化四烷銨(tetraalkylammonium hydroxide,TMAH)。
There are two types of development processes: a positive tone development (PTD) process and a negative tone development (NTD) process. The positive development process uses a positive tone developer. The positive tone developer generally refers to a developer that selectively dissolves and removes the exposed part of the photoresist layer. The negative tone developer is used in the negative tone developer. The negative tone developer generally refers to a developer that selectively dissolves and removes the unexposed part of the
藉由使用顯影劑以進行顯影製程180。顯影劑具有高疏水性和較低的偶極動量(dipole momentum)。在一些實施例中,在顯影製程180中使用的顯影劑的偶極動量在約0.8德拜至約4德拜的範圍內。如果偶極動量小於0.8德拜,則光阻層110的未曝光部分的溶解度可能太低,且可能無法完全移除未曝光部分中的不想要之光阻殘留物(應完全移除未曝光部分)。如果偶極動量大於4德拜,則光阻層110的曝光部分的溶解度可能太高,且光阻層110的曝光部分可能會過度顯影(應保留曝光部分),並且曝光部分的形狀可能會破裂或縮頸。
The
在一些實施例中,負型顯影(NTD)製程顯影劑包括基於酮(ketone-based)的溶劑、基於酯(ester-based)的溶劑或上述之組合。在一些實施例中,負型顯影製程顯影劑包括基於酮的溶劑,且此基於酮的溶劑所具有的碳原子的總數是在5至15的範圍內。在一些實施例中,基於酮的溶劑具有式(a):
其中R1是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基,而R2是直鏈狀或支鏈狀C3-C9烷基。 Wherein R 1 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, and R 2 is a linear or branched C 3 -C 9 alkyl group.
在一些實施例中,基於酮的溶劑不包括2-庚酮。在一些實施例中,基於酮的溶劑不是2-庚酮。 In some embodiments, the ketone-based solvent does not include 2-heptanone. In some embodiments, the ketone-based solvent is not 2-heptanone.
依據本發明之一些實施例,表1至表9顯示基於酮的顯影劑的一些實施例。如表1所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是CH3,R2是直鏈狀或支鏈狀C4-C9烷基。在一些實施例中,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是CH3,R2是支鏈狀C5烷基。舉例而言,基於酮的溶劑是5-甲基-2-己酮。在一些實施例中,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是CH3,R2是直鏈狀C6烷基。舉例而言,基於酮的溶劑是2-辛酮。 According to some embodiments of the present invention, Tables 1 to 9 show some examples of ketone-based developers. As shown in Table 1, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is CH 3 and R 2 is a linear or branched C 4 -C 9 alkyl group. In some embodiments, the ketone-based solvent has formula (a), wherein R 1 is CH 3 and R 2 is a branched C 5 alkyl group. For example, the ketone-based solvent is 5-methyl-2-hexanone. In some embodiments, the ketone-based solvent has formula (a), wherein R 1 is CH 3 and R 2 is a linear C 6 alkyl group. For example, the ketone-based solvent is 2-octanone.
如表2所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是C2H5,R2是直鏈狀或支鏈狀C4-C8烷基。在一些實施例中,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是C2H5,R2是直鏈狀C4烷基。舉例而言,基於酮的溶劑是3-庚酮。 As shown in Table 2, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is C 2 H 5 , and R 2 is a linear or branched C 4 -C 8 alkyl group. In some embodiments, the ketone-based solvent has formula (a), wherein R 1 is C 2 H 5 and R 2 is a linear C 4 alkyl group. For example, the ketone-based solvent is 3-heptanone.
如表3所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是直鏈狀C3H7,R2是直鏈狀或支鏈狀C3-C7烷基。 As shown in Table 3, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is a linear C 3 H 7 , and R 2 is a linear or branched C 3 -C 7 alkyl group.
如表4所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是支鏈狀C3H7,R2是直鏈狀C4-C6烷基。 As shown in Table 4, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is a branched C 3 H 7 , and R 2 is a linear C 4 -C 6 alkyl group.
如表5所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是支鏈狀C4H9,R2是支鏈狀C4-C6烷基。 As shown in Table 5, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is a branched C 4 H 9 and R 2 is a branched C 4 -C 6 alkyl group.
表5
如表6所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是支鏈狀C5H11,R2是直鏈狀C4-C5烷基。 As shown in Table 6, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is a branched C 5 H 11 and R 2 is a linear C 4 -C 5 alkyl group.
如表7所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是支鏈狀C3H7,R2是C3H7。 As shown in Table 7, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is branched C 3 H 7 and R 2 is C 3 H 7 .
如表8所示,基於酮的溶劑具有式(a),其中R1是CH3或C3H7,R2是直鏈狀或支鏈狀C3-C5烷基。 As shown in Table 8, the ketone-based solvent has the formula (a), wherein R 1 is CH 3 or C 3 H 7 , and R 2 is a linear or branched C 3 -C 5 alkyl group.
在一些實施例中,基於酮的溶劑是經取代或未取代的C6-C7環狀酮,其中取代基是氫、烷基。更具體而言,如表9中所顯示,在一些實施例中,環狀酮具有至少一個氫原子被C1-C3烷基取代,例如甲基(-CH3)、乙基(-C2H5)、異 丙基(-C3H7)或正丙基(-C3H7)。 In some embodiments, the ketone-based solvent is a substituted or unsubstituted C 6 -C 7 cyclic ketones, wherein the substituent is hydrogen, an alkyl group. More specifically, as shown in Table 9, in some embodiments, the cyclic ketone has at least one hydrogen atom substituted with a C 1 -C 3 alkyl group, such as methyl (-CH 3 ), ethyl (-C 2H5 ), isopropyl (-C 3 H 7 ) or n-propyl (-C 3 H 7 ).
在一些實施例中,顯影劑包括基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑所具有的碳原子的總數是在5至14的範圍內。在一些實施例中,基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
依據本發明之一些實施例,表10至表15顯示基於酯的溶劑的一些實施例。如表10所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是CH3,R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷氧基。 According to some embodiments of the present invention, Tables 10 to 15 show some examples of ester-based solvents. As shown in Table 10, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is CH 3 and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkyl group, or a linear or branched C 2 -C 6 alkoxy.
如表11所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是C2H5,R4是直鏈狀或支鏈狀C4烷基。 As shown in Table 11, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is C 2 H 5 , and R 4 is a linear or branched C 4 alkyl group.
如表12所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是C3H7,R4是直鏈狀或支鏈狀C3-C4烷基。 As shown in Table 12, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is C 3 H 7 , and R 4 is a linear or branched C 3 -C 4 alkyl group.
如表13所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是C4H9,R4是直鏈 狀或支鏈狀C2-C4烷基。 As shown in Table 13, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is C 4 H 9 and R 4 is a linear or branched C 2 -C 4 alkyl group.
如表14所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是C5H10,R4是直鏈狀C2烷基。 As shown in Table 14, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is C 5 H 10 and R 4 is a linear C 2 alkyl group.
如表15所示,基於酯的溶劑具有式(b),其中R3是C2H5O,R4是直 鏈狀或支鏈狀C2-C3烷基。 As shown in Table 15, the ester-based solvent has the formula (b), wherein R 3 is C 2 H 5 O, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 3 alkyl group.
如第1C圖所繪示,在一些實施例中,進行負型顯影製程,保留光阻層110的曝光區域,並且藉由基於酮的溶劑移除光阻層110的未曝光區域。在進行曝光製程172之後,光阻層110的曝光區域變得更加親水,因此,使用基於酮的溶劑移除光阻層110的未曝光區域。再者,相較於無機材料,化合物16具有較大的平均分子量,因此,化合物16無法輕易地溶解於有機溶劑中。因此,在移除光阻層110的未曝光區域時,仍可保留光阻層110的曝光區域。
As shown in FIG. 1C, in some embodiments, a negative-tone development process is performed to preserve the exposed area of the
經過圖案化的光阻層110a的臨界尺寸(critical dimension,CD)是由曝光製程的輻射能量以及顯影製程的顯影劑所決定。輻射劑量是用以誘發無機材料12與輔助劑14之間的交聯反應。高輻射劑量將會造成高度交聯反應。因此,應提高輻射劑量,以得到經過圖案化的光阻層110a的較大臨界尺寸。然而,較高的輻射劑量可能導致較高的成本。為了降低曝光製程的成本,本發明實施例的光阻層110的未曝光區域是藉由使用較為疏水性的基於酮的溶劑所移除。曝光區域中的化合物16變得親水性而不易被疏水性的基於酮的溶劑所移除。因此,可以藉由使用疏水性的基於酮的溶劑,而增大光阻層110的曝光區域的臨界尺
寸。
The critical dimension (CD) of the patterned
在一個比較例中,酮類溶劑是2-庚酮。相較於此比較例的2-庚酮,如本發明的表1至表9所述的基於酮的溶劑疏水性較高。因此,光阻層110的曝光區域不會因為使用疏水性的基於酮的溶劑而被移除。本發明實施例提供了簡單的方法,能夠得到經過圖案化的光阻層110a的較大臨界尺寸,而不需要增加曝光製程的輻射劑量。在一些實施例中,輻射劑量降低約5%至約10%。
In a comparative example, the ketone solvent is 2-heptanone. Compared with the 2-heptanone of this comparative example, the ketone-based solvents described in Table 1 to Table 9 of the present invention have higher hydrophobicity. Therefore, the exposed area of the
在一些實施例中,顯影劑更包括水,且水相對於顯影劑的比例是在約0.01wt%至約3wt%的範圍內。在無機材料12與輔助劑14之間的交聯反應期間,水是用以作為催化劑。如果交聯反應在曝光製程的期間並未進行完全,則在顯影製程中添加在顯影劑中的水可以有助於交聯反應。需注意的是,水的量並不太多,因此顯影劑的極性並未明顯地受到水的影響。
In some embodiments, the developer further includes water, and the ratio of water to the developer is in the range of about 0.01 wt% to about 3 wt%. During the cross-linking reaction between the
在一些實施例中,顯影劑更包括界面活性劑。界面活性劑是用以增加溶解度並且降低材料層104上的表面張力。在一些實施例中,界面活性劑相對於顯影劑的比例是在約0.01wt%至約1wt%的範圍內。在一些實施例中,界面活性劑包括以下式(b)、式(c)、式(d)、式(e)、式(f)、或式(g),n表示整數。在式(b)、式(c)、式(d)及式(e)中,R是氫或直鏈狀C1-C20烷基。在式(f)及(g)中,R1是氫或直鏈狀C1-C20烷基,R2是氫或直鏈狀C1-C20烷基,PO表示-CH2-CH2-O-,EO表示-CH3-CH-CH2-O-。
In some embodiments, the developer further includes a surfactant. The surfactant is used to increase the solubility and reduce the surface tension on the
在一些實施例中,使用基於酮(ketone-based)的顯影劑移除光阻層的非曝光區域的步驟是在約10℃至約80℃的溫度範圍內操作。顯影劑的溫度在上述範圍內的優點是降低光阻層的溶解度,因而光阻層的曝光區域可以存留更多下來。 In some embodiments, the step of using a ketone-based developer to remove the non-exposed areas of the photoresist layer is operated in a temperature range of about 10°C to about 80°C. The advantage of the temperature of the developer within the above range is that the solubility of the photoresist layer is reduced, so that more exposed areas of the photoresist layer can remain.
光阻層110的曝光區域具有多個突出結構。在一些實施例中,存在第一間距P1,此第一間距P1是第一突出結構的左側壁表面與第二突出結構的左側壁表面之間的距離。在一些實施例中,第一間距P1為約10nm至約40nm。
The exposed area of the
之後,如第1D圖所繪示,藉由進行蝕刻製程並使用經過圖案化的光阻層110a作為罩幕,以移除材料層104的一部分。如此一來,形成經過圖案化的材料層104a。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, a part of the
蝕刻製程包括許多蝕刻操作。蝕刻製程可以是乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程。之後,移除經過圖案化的光阻層110a。在一些實施例中,藉由包括鹼性溶液的濕式蝕刻製程移除經過圖案化的光阻層110a,且此鹼性溶液為氫氧化四烷銨。在一些其他實施例中,藉由包括氟化氫(HF)溶液的濕式蝕刻製程移除經過圖案化的光阻層110a。
The etching process includes many etching operations. The etching process may be a dry etching process or a wet etching process. After that, the patterned
光阻層110中的輔助劑14用以在曝光製程172期間增進光阻層110的吸收能量。在輔助劑14的協助下,能夠將曝光製程172的輻射能量降低到約3毫焦耳(mJ)至約20毫焦耳(mJ)。再者,光阻層110的線寬粗糙度(line width roughness,LWR)改善約3%至約40%。此外,臨界尺寸均勻度(critical dimension uniformity,CDU)也改善約3%至約40%。因此,顯影解析度獲得改善。
The
再者,藉由使用疏水性的基於酮的溶劑,移除光阻層110的未曝光區域,但並未移除光阻層110的曝光區域。因為使用基於酮的溶劑,而降低了極紫外光輻射的劑量。如此一來,無須增加曝光製程的輻射劑量而可得到經過圖案化的光阻層110a的較大臨界尺寸。因此改進了形成半導體裝置結構的產能。
Furthermore, by using a hydrophobic ketone-based solvent, the unexposed area of the
第2A圖至第2C圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。本發明實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第2A圖至第2C圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第1A圖到第1D圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複敘述。 2A to 2C are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The method described in the embodiment of the present invention can be used in a variety of applications, for example, a fin-type field-effect transistor device structure. Some of the processes and materials used to form the semiconductor device structure depicted in FIGS. 2A to 2C may be the same or similar to those used to form the semiconductor device structure depicted in FIGS. 1A to 1D. The materials will not be repeated here.
如第2A圖所繪示,藉由進行顯影製程180,以形成經過圖案化的光阻層110a。然而,未反應的無機材料12或輔助劑14所產生的一些殘留物並未被顯影製程180移除。因此經過圖案化的光阻層110a具有突出的底部。此突出的底部可能會影響後續的圖案化製程。
As shown in FIG. 2A, a
如第2B圖所繪示,為了移除不想要的殘留物,可視需要而對經過圖案化的光阻層110a進行清潔製程182。清潔製程182被配置為用以移除未被顯影製程180完全移除的殘留物。在一些實施例中,顯影製程180的操作時間在約15秒至約150秒的範圍內。在一些實施例中,清潔製程182的操作時間在約15秒
至約150秒的範圍內。
As shown in FIG. 2B, in order to remove unwanted residues, a
清潔製程182包括使用沖洗溶劑。在一些實施例中,沖洗溶劑包括顯影劑及添加劑,其中顯影劑包括,例如,表1至表9中所示的基於酮的溶劑或表10至表15中所示的基於酯的溶劑。在一些其他實施例中,沖洗溶劑主要由顯影製程180中使用的顯影劑製成,沖洗溶劑與顯影劑之間的差異是添加劑。在一些實施例中,沖洗溶劑不同於在顯影製程180中使用的顯影劑,並且沖洗溶劑包括醯胺、醇、醚或二醇(diol)溶劑。
The
在清潔製程182中的沖洗溶劑中使用的添加劑包括酸,且此酸具有在-4至8範圍內的pka。在清潔製程182中的沖洗溶劑中的添加劑的濃度在約100ppm至約50000ppm的範圍內。
The additives used in the rinse solvent in the
在一些實施例中,在清潔製程182中使用的添加劑包括甲酸、乙酸、丙酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、丁酸、戊酸、乙二酸、馬來酸、丙烯酸、氫氯酸、硝酸、硼酸、硫酸、碳酸、磷酸、氫氟酸、次氯酸、三氟乙酸、過氧化氫(H2O2)、氟化四正丁基銨(tetra-n-butylammonium fluoride,TBAF)或上述之組合。
In some embodiments, the additives used in the
在一些實施例中,在清潔製程182中使用的添加劑是氟化四正丁基銨。在一些實施例中,在清潔製程182中使用的添加劑是乙酸。在一些其他實施例中,在清潔製程182中使用的添加劑是乙二酸。
In some embodiments, the additive used in the
第4A圖至第4D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。本發明實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第4A圖至第4D圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第1A圖到第1D圖所繪示的 半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複敘述。 4A to 4D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The method described in the embodiment of the present invention can be used in a variety of applications, for example, a fin-type field-effect transistor device structure. Some of the processes and materials used to form the semiconductor device structure shown in FIG. 4A to FIG. 4D may be the same or similar to those used in forming the semiconductor device structure shown in FIG. 1A to FIG. 1D Some manufacturing processes and materials used in the structure of the semiconductor device will not be repeated here.
如第4A圖所繪示,在材料層104之上形成修飾層109,並在修飾層109上形成光阻層110。修飾層109包括輔助劑14。輔助劑14可包括光酸產生劑(PAG)、消光劑(Q)、交聯劑、或光鹼產生劑(PBG)。輔助劑14的材料已詳述於上文,此處為了簡潔而省略不再重複敘述。光阻層110包括無機材料12和溶劑。無機材料12均勻地分佈在溶劑中。無機材料12包括多個金屬核122及多個第一連結基團(L1)124,且第一連結基團(L1)124鍵結至金屬核122。
As shown in FIG. 4A, a
光阻層110具有第一厚度T1,修飾層109具有第二厚度T2。在一些實施例中,第一厚度T1大於第二厚度T2。在一些實施例中,第一厚度T1相對於第二厚度T2的比例是在約5%至約20%的範圍內。
The
之後,如第4B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,形成罩幕10於光阻層110之上,並且在光阻層110上進行曝光製程172,以形成曝光區域及未曝光區域。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, according to some embodiments of the present invention, a
在曝光製程172之後,輔助劑14的第二連結基團L2及第三連結基團L3與金屬核122上的第一連結基團(L1)124反應,以在無機材料12與輔助劑14之間形成多個化學鍵。在輔助劑14的協助下,相鄰的金屬核122之間的化學反應得以加速。形成化合物16於光阻層110中,其中化合物16的尺寸大於金屬核122的其中一者的尺寸。更具體而言,相較於具有第一連結基團(L1)124的金屬核122,化合物16具有較大的平均分子量。
After the
接著,如第4C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行顯影製程180而將光阻層110及修飾層109顯影,以形成經過圖案化的光阻層110a及經過圖案化的修飾層109a。在一些實施例中,是同時進行光阻層110及修飾層109
的顯影。在一些實施例中,是先將光阻層110圖案化,之後才將修飾層109圖案化。在一些實施例中,化合物16比無機材料12更接近修飾層109與光阻層110之間的界面。
Then, as shown in FIG. 4C, according to some embodiments of the present invention, the
在一些實施例中,進行負型顯影製程,保留光阻層110的曝光區域,並且藉由顯影劑移除光阻層110的未曝光區域。在進行曝光製程172之後,光阻層110的曝光區域變得親水性更高,因此,使用有機溶劑移除光阻層110的未曝光區域。
In some embodiments, a negative-tone development process is performed, the exposed area of the
在一些實施例中,負型顯影(NTD)製程顯影劑包括基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合。基於酮的溶劑所具有的碳原子的總數是在5至15的範圍內。在一些實施例中,基於酮的溶劑具有式(a):
其中R1是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基,R2是直鏈狀或支鏈狀C3-C9烷基。基於酮的溶劑的詳細實施例如表1至表9所述。在一些實施例中,顯影劑包括3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、5-甲基-2-己酮、2,4-二甲基-3-戊酮或上述之組合。 Wherein R 1 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, and R 2 is a linear or branched C 3 -C 9 alkyl group. Detailed examples of ketone-based solvents are described in Tables 1 to 9. In some embodiments, the imaging agent includes 3-heptanone, 4-heptanone, 2-octanone, 5-methyl-2-hexanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, or a combination of the foregoing .
在一些實施例中,負型顯影(NTD)製程顯影劑包括基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑所具有的碳原子的總數是在5至14的範圍內。在一些實施例中,基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。基於酯的溶劑的詳細實施例如表10至表15所述。在一些實施例中,顯影劑是基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑是共溶劑(co-solvent),包括30wt%至約75wt%的乙酸丁酯和25wt%至約70wt%的1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy. Detailed examples of ester-based solvents are described in Table 10 to Table 15. In some embodiments, the developer is an ester-based solvent, and the ester-based solvent is a co-solvent, including 30 wt% to about 75 wt% of butyl acetate and 25 wt% to about 70 wt% of 1- Methoxy-2-propanol acetate.
在一些實施例中,為了移除不想要的殘留物,可視需要而對經過圖案化的光阻層110a進行清潔製程182。清潔製程182包括使用沖洗溶劑。在一些實施例中,沖洗溶劑包括顯影劑及添加劑,其中顯影劑包括,例如,基於酮的溶劑或基於酯的溶劑。
In some embodiments, in order to remove unwanted residues, the patterned
之後,如第4D圖所繪示,藉由進行蝕刻製程並使用經過圖案化的光阻層110a及經過圖案化的修飾層109a作為罩幕,以移除材料層104的一部分。如此一來,形成經過圖案化的材料層104a。之後,移除經過圖案化的光阻層110a。
Afterwards, as shown in FIG. 4D, a part of the
第5A圖至第5E圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。本發明實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第5A圖至第5E圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第1A圖到第1D圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複敘述。 5A to 5E are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The method described in the embodiment of the present invention can be used in a variety of applications, for example, a fin-type field-effect transistor device structure. Some of the processes and materials used to form the semiconductor device structure depicted in FIG. 5A to FIG. 5E may be the same or similar to those used to form the semiconductor device structure depicted in FIG. 1A to FIG. 1D. The materials will not be repeated here.
如第5A圖所繪示,形成修飾層109於光阻層110之上。修飾層109
包括輔助劑14。輔助劑14可包括光酸產生劑、淬滅劑、交聯劑或光鹼產生劑。輔助劑14的材料已詳述於上文,在此為使說明簡潔而將其省略。光阻層110包括無機材料12及溶劑。無機材料12均勻地分佈於溶劑中。無機材料12包括多個金屬核122及多個第一連結基團(L1)124,其中第一連結基團(L1)124鍵結至金屬核122。
As shown in FIG. 5A, a
之後,如第5B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,形成罩幕10於修飾層109之上,並且在修飾層109及光阻層110上進行曝光製程172。
After that, as shown in FIG. 5B, according to some embodiments of the present invention, a
在曝光製程172之後,位於修飾層109中的輔助劑14的第二連結基團L2及第三連結基團L3與位於光阻層110中的金屬核122上的第一連結基團124反應,藉以在無機材料12與輔助劑14之間形成多個化學鍵。
After the
之後,如第5C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行第一顯影製程180而將修飾層109顯影,以形成經過圖案化的修飾層109a。此外,光阻層110的一部分也被移除。在一些實施例中,進行負型顯影製程,保留修飾層109的曝光區域,並且藉由基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合,以移除修飾層109的未曝光區域。基於酮的溶劑的詳細實施例如表1至表9所述。在一些實施例中,顯影劑包括3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、5-甲基-2-己酮、2,4-二甲基-3-戊酮或上述之組合。基於酯的溶劑的詳細實施例如表10至表15所述。在一些實施例中,顯影劑是基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑是共溶劑,包括30wt%至約75wt%的乙酸丁酯和25wt%至約70wt%的1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, according to some embodiments of the present invention, the
接著,如第5D圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行第二顯影製程181而將光阻層110顯影,以形成經過圖案化的光阻層110a。化合物16比金屬核122更接近修飾層109與光阻層110之間的界面。
Next, as shown in FIG. 5D, according to some embodiments of the present invention, the
接著,如第5E圖所繪示,藉由進行蝕刻製程並使用經過圖案化的光阻層110a及經過圖案化的修飾層109a作為罩幕,以移除材料層104的一部分。如此一來,形成經過圖案化的材料層104a。之後,移除經過圖案化的光阻層110a及經過圖案化的修飾層109a。
Then, as shown in FIG. 5E, a part of the
第6A圖至第6G圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。本發明實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第6A圖至第6G圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第1A圖到第1D圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複敘述。 6A to 6G are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The method described in the embodiment of the present invention can be used in a variety of applications, for example, a fin-type field-effect transistor device structure. Some of the processes and materials used to form the semiconductor device structure depicted in FIGS. 6A to 6G may be the same or similar to those used to form the semiconductor device structure depicted in FIGS. 1A to 1D. The materials will not be repeated here.
如第6A圖所繪示,形成三層式光阻(tri-layer photoresist)層120於基板102上的材料層104之上。三層式光阻層120包括底層106、中間層108及光阻層110。三層式光阻層120是用以將位於其下方的材料層104圖案化,且在後續被移除。
As shown in FIG. 6A, a
形成底層106於材料層104之上。底層106可以是三層式光阻層120(也稱作三層式光阻)的第一層。底層106可包括一材料,此材料是可圖案化的(patternable)及/或具有抗反射(anti-reflection)特性。在一些實施例中,底層106為底部抗反射塗佈(bottom anti-reflective coating,BARC)層。在一些實施例中,底層106包括碳骨架聚合物(carbon backbone polymer)。在一些實施例中,底層106由無矽(silicon free)材料所形成。在一些其他實施例中,底層106包括酚醛清漆樹脂(novolac resin),例如,具有鍵結在一起的多個苯酚單元(phenol unit)的化學結構。在一些實施例中,藉由旋轉塗佈製程、化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程及/或其他合適的沉積製程形成底層106。
A
之後,形成中間層108於底層106之上,並形成光阻層110於中間層108之上。在一些實施例中,將底層106、中間層108及光阻層(或頂層)110稱為三層式光阻層120。中間層108可具有一組成成分,此組成成分能夠提供用於微影製程的抗反射特性及/或硬罩幕(hard mask)特性。此外,中間層108被設計為提供相對於底層106及光阻層110的蝕刻選擇性。在一些實施例中,中間層108是由氮化矽、氮氧化矽或氧化矽所形成。在一些實施例中,中間層108包括含矽無機聚合物。在一些實施例中,光阻層110包括如第3A圖所繪示的化學結構。
After that, an
接著,如第6B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,在光阻層110上進行曝光製程(未繪示),以形成曝光區域及未曝光區域。之後,藉由顯影劑將光阻層110顯影,以形成經過圖案化的光阻層110a。在一些實施例中,顯影劑是基於酮的溶劑。基於酮的溶劑的詳細實施例如表1至表9所述。在一些實施例中,顯影劑包括3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、5-甲基-2-己酮、2,4-二甲基-3-戊酮或上述之組合。在一些實施例中,顯影劑是基於酯的溶劑。基於酯的溶劑的詳細實施例如表10至表15所述。在一些實施例中,顯影劑是基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑是共溶劑,包括30wt%至約75wt%的乙酸丁酯和25wt%至約70wt%的1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯。在曝光製程之後,形成化合物16於光阻層110中。
Next, as shown in FIG. 6B, according to some embodiments of the present invention, an exposure process (not shown) is performed on the
在一些實施例中,為了移除不想要的殘留物,可視需要而對經過圖案化的光阻層110a進行清潔製程。清潔製程包括使用沖洗溶劑。在一些實施例中,沖洗溶劑包括顯影劑及添加劑,其中顯影劑包括,例如,基於酮的溶劑或基於酯的溶劑。
In some embodiments, in order to remove unwanted residues, a cleaning process may be performed on the patterned
之後,如第6C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由使用經過圖案化的光阻層110a作為罩幕,以移除中間層108的一部分,而形成經過圖案
化的中間層108a。如此一來,經過圖案化的光阻層110a的圖案被轉移到中間層108。
Afterwards, as shown in FIG. 6C, according to some embodiments of the present invention, by using the patterned
藉由乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程或上述之組合,以移除中間層108的一部分。在一些實施例中,蝕刻製程包括電漿蝕刻製程,且此電漿蝕刻製程使用含氟的蝕刻劑,例如,CF2、CF3、CF4、C2F2、C2F3、C3F4、C4F4、C4F6、C5F6、C6F6、C6F8或上述之組合。
A part of the
之後,如第6D圖所繪示,依據本發明之一些實施例,移除經過圖案化的光阻層110a。在一些實施例中,藉由濕式蝕刻製程或乾式蝕刻製程移除經過圖案化的光阻層110a。在一些實施例中,藉由包括鹼性溶液的濕式蝕刻製程移除經過圖案化的光阻層110a,其中鹼性溶液為氫氧化四烷銨。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, according to some embodiments of the present invention, the patterned
接著,如第6E圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由使用經過圖案化的中間層108a作為罩幕,以移除底層106的一部分,而形成經過圖案化的底層106a。如此一來,經過圖案化的中間層108a的圖案被轉移到底層106。
Next, as shown in FIG. 6E, according to some embodiments of the present invention, a portion of the
之後,如第6F圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行離子佈植製程174並使用經過圖案化的中間層108a及經過圖案化的底層106a作為罩幕,以對材料層104的一部分進行摻雜。如此一來,形成摻雜區域105於材料層104中。可使用p型摻質(例如,硼或二氟化硼(BF2))及/或n型摻質(例如,磷或砷)對摻雜區域105進行摻雜。之後,移除經過圖案化的中間層108a及經過圖案化的底層106a。
Afterwards, as shown in FIG. 6F, according to some embodiments of the present invention, by performing an ion implantation process 174 and using the patterned
第7A圖至第7F圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。這些實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第7A圖至第7F圖所繪示的半導體裝置結構 所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第6A圖到第6G圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複描述。 7A to 7F are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The methods described in these embodiments can be used in a variety of applications, such as fin-type field-effect transistor device structures. Form the semiconductor device structure depicted in FIG. 7A to FIG. 7F Some of the processes and materials used may be the same or similar to those used to form the semiconductor device structure shown in FIG. 6A to FIG. 6G, and the description will not be repeated here.
如第7A圖所繪示,形成三層式光阻層120於材料層104之上。中間層108包括輔助劑14,且輔助劑14分佈於中間層108的溶劑中。輔助劑14可包括光酸產生劑、淬滅劑、交聯劑或光鹼產生劑。光阻層110包括無機材料12及溶劑。無機材料12包括第一連結基團(L1)124,且第一連結基團(L1)124鍵結至金屬核122。
As shown in FIG. 7A, a three-
之後,如第7B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,形成罩幕10於光阻層110之上,並且在中間層108及光阻層110上進行曝光製程172。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, according to some embodiments of the present invention, a
在曝光製程172之後,位於中間層108中的輔助劑14的第二連結基團L2及第三連結基團L3與位於光阻層110中的金屬核122上的第一連結基團124反應,藉以在無機材料12與輔助劑14之間形成多個化學鍵。藉由輔助劑14的協助,相鄰的金屬核122之間的化學反應的反應速率得以提升。
After the
之後,如第7C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由進行顯影製程而將光阻層110顯影,以形成經過圖案化的光阻層110a。形成化合物16於光阻層110中。藉由使無機材料12與輔助劑14進行反應而形成化合物16。在一些實施例中,顯影劑是基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合。基於酮的溶劑的詳細實施例如表1至表9所述。在一些實施例中,顯影劑包括3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、5-甲基-2-己酮、2,4-二甲基-3-戊酮或上述之組合。基於酯的溶劑的詳細實施例如表10至表15所述。在一些實施例中,顯影劑是基於酯的溶劑,且此基於酯的溶劑是共溶劑,包括30wt%至約75wt%的乙酸丁酯和25wt%至約70wt%的1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, according to some embodiments of the present invention, the
之後,如第7D圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由使用經過圖案化的光阻層110a作為罩幕,以移除中間層108的一部分,而形成經過圖案化的中間層108a。如此一來,經過圖案化的光阻層110a的圖案被轉移到中間層108。之後,繼續對基板102進行相似於第6D圖到第6G圖所繪示的製程步驟。如此一來,如第7F圖所繪示,在材料層104中形成摻雜區域105。
Afterwards, as shown in FIG. 7D, according to some embodiments of the present invention, by using the patterned
第8A圖至第8D圖是依據本發明之一些實施例之形成半導體結構的多個階段的剖面示意圖。這些實施例所描述的方法可使用於多種應用中,例如,鰭式場效電晶體裝置結構。形成第8A圖至第8D圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,可相同於或相似於形成第6A圖到第6G圖所繪示的半導體裝置結構所使用的一些製程與材料,在此不再重複描述。 8A to 8D are schematic cross-sectional views of various stages of forming a semiconductor structure according to some embodiments of the present invention. The methods described in these embodiments can be used in a variety of applications, such as fin-type field-effect transistor device structures. Some of the processes and materials used to form the semiconductor device structure depicted in FIG. 8A to FIG. 8D may be the same or similar to those used to form the semiconductor device structure depicted in FIG. 6A to FIG. 6G. Materials, the description will not be repeated here.
如第8A圖所繪示,依據本發明之一些實施例,形成修飾層109於三層式光阻層120之上。
As shown in FIG. 8A, according to some embodiments of the present invention, a
接著,如第8B圖所繪示,依據本發明之一些實施例,在修飾層109及光阻層110上進行曝光製程(未繪示)。之後,藉由兩種顯影劑依序將修飾層109及光阻層110顯影,以形成經過圖案化的修飾層109a及經過圖案化的光阻層110a。
Then, as shown in FIG. 8B, according to some embodiments of the present invention, an exposure process (not shown) is performed on the
之後,如第8C圖所繪示,依據本發明之一些實施例,藉由使用經過圖案化的光阻層110a及經過圖案化的修飾層109a作為罩幕,以移除中間層108的一部分,而形成經過圖案化的中間層108a。如此一來,經過圖案化的光阻層110a的圖案被轉移到中間層108。之後,繼續對基板102進行相似於第6D圖到第6G圖所繪示的製程步驟。如此一來,如第8D圖所繪示,在材料層104中形成摻雜區域105。
Then, as shown in FIG. 8C, according to some embodiments of the present invention, a part of the
在此提供用於形成半導體裝置結構的一些實施例。形成材料層於 基板之上,並且形成光阻層於上述材料層之上。上述光阻層包括無機材料及輔助劑,且上述無機材料包括多個金屬核及多個第一連結基團,其中上述第一連結基團鍵結至上述金屬核。上述輔助劑包括多個第二連結基團L2及多個第三連結基團L3。在上述光阻層上進行曝光製程之後,上述輔助劑的上述第二連結基團L2及上述第三連結基團L3與上述無機材料的上述第一連結基團L1反應,以形成一化合物,其中此化合物的尺寸大於每一個金屬核各自的尺寸。上述輔助劑能夠加速第一連結基團L1、第二連結基團L2及第三連結基團L3之間的交聯反應。此外,基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合是用以移除上述光阻層的未曝光區域。由於在上述光阻層中添加輔助劑以及使用疏水性的基於酮的溶劑,因此可以降低曝光製程的輻射能量。再者,光阻層的線寬粗糙度(LWR)獲得改善。因此,改善了線臨界尺寸均勻度(line critical dimension uniformity,LCDU)獲得改善。 Provided herein are some embodiments for forming semiconductor device structures. A material layer is formed on the substrate, and a photoresist layer is formed on the material layer. The photoresist layer includes an inorganic material and an auxiliary agent, and the inorganic material includes a plurality of metal cores and a plurality of first linking groups, wherein the first linking group is bonded to the metal core. The aforementioned auxiliary agent includes a plurality of second linking groups L 2 and a plurality of third linking groups L 3 . After the exposure process is performed on the photoresist layer, the second linking group L 2 and the third linking group L 3 of the auxiliary agent react with the first linking group L 1 of the inorganic material to form a A compound, wherein the size of the compound is larger than the respective size of each metal core. The aforementioned auxiliary agent can accelerate the crosslinking reaction among the first linking group L 1 , the second linking group L 2 and the third linking group L 3. In addition, a ketone-based solvent, an ester-based solvent, or a combination thereof is used to remove the unexposed area of the photoresist layer. Due to the addition of auxiliary agents and the use of hydrophobic ketone-based solvents in the photoresist layer, the radiation energy of the exposure process can be reduced. Furthermore, the line width roughness (LWR) of the photoresist layer is improved. Therefore, the line critical dimension uniformity (LCDU) is improved.
在一些實施例中,提供半導體結構的形成方法。此方法包括形成材料層於基板之上,並且形成光阻層於上述材料層之上。上述光阻層包括無機材料及輔助劑,且上述無機材料包括多個金屬核及多個第一連結基團,其中上述第一連結基團鍵結至上述金屬核。此方法包括曝光上述光阻層的一部分,且上述光阻層包括曝光區域及未曝光區域,而在上述曝光區域中,上述輔助劑與上述第一連結基團進行反應。此方法亦包括使用顯影劑移除上述光阻層的上述未曝光區域,以形成經過圖案化的光阻層。上述顯影劑包括基於酮的溶劑、基於酯的溶劑或上述之組合,其中上述基於酮的溶劑具有經取代或未取代的C6-C7環狀酮,上述基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
在一些實施例中,R3是CH3,R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷氧基。 In some embodiments, R 3 is CH 3 , and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkyl group, or a linear or branched C 2 -C 6 alkoxy group.
在一些實施例中,R3是C2H5,R4是直鏈狀或支鏈狀C4烷基。 In some embodiments, R 3 is C 2 H 5 , and R 4 is a linear or branched C 4 alkyl group.
在一些實施例中,R3是C3H7,R4是直鏈狀或支鏈狀C3-C4烷基。 In some embodiments, R 3 is C 3 H 7 , and R 4 is a linear or branched C 3 -C 4 alkyl group.
在一些實施例中,R3是C4H9,R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C4烷基。 In some embodiments, R 3 is C 4 H 9 and R 4 is a linear or branched C 2 -C 4 alkyl group.
在一些實施例中,R3是C5H10,R4是直鏈狀C2烷基。 In some embodiments, R3 is C 5 H 10 and R4 is a linear C 2 alkyl group.
在一些實施例中,R3是C2H5O,R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C3烷基。 In some embodiments, R3 is C 2 H 5 O, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 3 alkyl group.
在一些實施例中,上述輔助劑包括多個第二連結基團,且在上述曝光製程期間,上述第二連結基團與上述第一連結基團進行反應,以在上述輔助劑與上述無機材料之間形成多個化學鍵。 In some embodiments, the auxiliary agent includes a plurality of second linking groups, and during the exposure process, the second linking group reacts with the first linking group, so that the auxiliary agent and the inorganic material can react with each other. Multiple chemical bonds are formed between them.
在一些實施例中,使用顯影劑移除上述光阻層的上述未曝光區域之步驟是在約10℃至約80℃的溫度範圍內操作。 In some embodiments, the step of using a developer to remove the unexposed area of the photoresist layer is operated at a temperature ranging from about 10°C to about 80°C.
在一些實施例中,此方法更包括:在使用上述顯影劑之後,使用沖洗溶劑對上述光阻層進行一沖洗製程。 In some embodiments, the method further includes: after using the developer, performing a rinsing process on the photoresist layer with a rinsing solvent.
在一些實施例中,上述沖洗溶劑包括上述顯影劑及一添加劑,且上述添加劑包括酸。 In some embodiments, the above-mentioned processing solvent includes the above-mentioned developer and an additive, and the above-mentioned additive includes an acid.
在一些實施例中,上述酸包括甲酸、乙酸、丙酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、丁酸、戊酸、乙二酸、馬來酸、丙烯酸、氫氯酸、硝酸、硼酸、硫酸、碳酸、磷酸、氫氟酸、次氯酸、三氟乙酸或上述之組合。 In some embodiments, the above-mentioned acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, butyric acid, valeric acid, oxalic acid, maleic acid, acrylic acid, hydrochloric acid, nitric acid, boric acid , Sulfuric acid, carbonic acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, hypochlorous acid, trifluoroacetic acid or a combination of the above.
在一些實施例中,提供半導體結構的形成方法。此方法包括形成材料層於基板之上,以及形成底層於上述材料層之上。此方法亦包括形成中間層於上述底層之上,以及形成光阻層於上述中間層之上。上述光阻層包括無機材料,且上述無機材料具有多個金屬核及多個第一連結基團,其中上述第一連結基團鍵結至上述金屬核。此方法更包括形成修飾層於上述光阻層下方或上方,且上述修飾層包括輔助劑。此方法更包括進行曝光製程,以曝光上述光阻層的一部分,而在曝光製程期間,上述輔助劑與上述第一連結基團進行反應。此方法包括使用基於酮的溶劑或基於酯的溶劑對上述光阻層進行顯影,以形成經過圖案化的光阻層,其中上述基於酮的溶劑具有經取代或未取代的C6-C7環狀酮,上述基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
在一些實施例中,此方法更包括:顯影上述修飾層,以形成經過圖案化的修飾層;使用上述經過圖案化的光阻層作為罩幕而圖案化上述中間層,以形成經過圖案化的中間層;移除上述經過圖案化的光阻層及上述經過圖 案化的修飾層;以及使用上述經過圖案化的中間層作為罩幕而圖案化上述底層,以形成經過圖案化的底層。 In some embodiments, the method further includes: developing the above-mentioned modification layer to form a patterned modification layer; and using the above-mentioned patterned photoresist layer as a mask to pattern the above-mentioned intermediate layer to form a patterned Intermediate layer; remove the patterned photoresist layer and the above pattern A patterned modification layer; and using the patterned intermediate layer as a mask to pattern the bottom layer to form a patterned bottom layer.
在一些實施例中,此方法更包括:在使用上述基於酮的溶劑或上述基於酯的溶劑之後,對上述光阻層進行沖洗製程,其中上述沖洗製程包括沖洗溶劑。 In some embodiments, the method further includes: after using the ketone-based solvent or the ester-based solvent, performing a rinsing process on the photoresist layer, wherein the rinsing process includes a rinsing solvent.
在一些實施例中,上述沖洗溶劑包括添加劑,且上述添加劑包括甲酸、乙酸、丙酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、丁酸、戊酸、乙二酸、馬來酸、丙烯酸、氫氯酸、硝酸、硼酸、硫酸、碳酸、磷酸、氫氟酸、次氯酸、三氟乙酸或上述之組合。 In some embodiments, the aforementioned rinse solvent includes additives, and the aforementioned additives include formic acid, acetic acid, propionic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, butyric acid, valeric acid, oxalic acid, maleic acid, acrylic acid, Hydrochloric acid, nitric acid, boric acid, sulfuric acid, carbonic acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, hypochlorous acid, trifluoroacetic acid or a combination of the above.
在一些實施例中,此方法更包括:在曝光上述光阻層的上述部分之後,形成化合物於上述光阻層的曝光區域中,其中上述化合物是由上述金屬核、上述第二連結基團及上述第一連結基團所製成,且上述化合物並未被上述基於酮的溶劑移除。 In some embodiments, the method further includes: after exposing the above-mentioned part of the above-mentioned photoresist layer, forming a compound in the exposed region of the above-mentioned photoresist layer, wherein the above-mentioned compound is composed of the above-mentioned metal core, the above-mentioned second linking group and The above-mentioned first linking group is made, and the above-mentioned compound is not removed by the above-mentioned ketone-based solvent.
在一些實施例中,提供半導體結構的形成方法。此方法包括形成材料層於基板之上,以及形成底層於上述材料層之上。此方法包括形成中間層於上述底層之上,以及形成光阻層於上述中間層之上。上述光阻層包括無機材料及輔助劑,上述無機材料包括多個第一連結基團鍵結至多個金屬核,上述輔助劑包括多個第二連結基團。此方法亦包括進行曝光製程,以曝光上述光阻層的一部分,而在上述曝光製程期間,上述第二連結基團與上述第一連結基團進行反應。此方法包括使用基於酯的溶劑移除上述光阻層的一部分,以形成經過圖案化的光阻層,其中上述基於酯的溶劑具有式(b):
其中R3是直鏈狀或支鏈狀C1-C5烷基、或直鏈狀或支鏈狀C2烷氧基,而R4是直鏈狀或支鏈狀C2-C6烷基、或直鏈狀或支鏈狀C3-C6烷氧基。 Wherein R 3 is a linear or branched C 1 -C 5 alkyl group, or a linear or branched C 2 alkoxy group, and R 4 is a linear or branched C 2 -C 6 alkane Group, or linear or branched C 3 -C 6 alkoxy.
此方法包括使用上述經過圖案化的光阻層作為罩幕移除上述中間層的一部分,以形成經過圖案化的中間層,以及使用上述經過圖案化的中間層作為罩幕移除上述底層的一部分,以形成經過圖案化的底層。 This method includes using the patterned photoresist layer as a mask to remove a part of the intermediate layer to form a patterned intermediate layer, and using the patterned intermediate layer as a mask to remove a part of the bottom layer , To form a patterned bottom layer.
在一些實施例中,此方法更包括:在曝光上述光阻層的上述部分之後,形成化合物於上述光阻層的曝光區域中,其中上述化合物是由上述金屬核、上述第二連結基團及上述第一連結基團所製成,且上述化合物並未被上述基於酮的溶劑移除。 In some embodiments, the method further includes: after exposing the above-mentioned part of the above-mentioned photoresist layer, forming a compound in the exposed region of the above-mentioned photoresist layer, wherein the above-mentioned compound is composed of the above-mentioned metal core, the above-mentioned second linking group and The above-mentioned first linking group is made, and the above-mentioned compound is not removed by the above-mentioned ketone-based solvent.
在一些實施例中,此方法更包括:在使用上述基於酯的溶劑之後,對上述光阻層進行沖洗製程,其中上述沖洗製程包括沖洗溶劑,且上述沖洗溶劑包括上述基於酯的溶劑及添加劑。 In some embodiments, the method further includes: performing a rinsing process on the photoresist layer after using the ester-based solvent, wherein the rinsing process includes a rinsing solvent, and the rinsing solvent includes the ester-based solvent and additives.
前述內文概述了許多實施例的部件,使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本發明實施例。本技術領域中具有通常知識者應可理解,且可輕易地以本發明實施例為基礎來設計或修飾其他製程及結構,並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本發明的發明精神與範圍。在不背離本發明的發明精神與範圍之前提下,可對本發明進行各種改變、 置換或修改。 The foregoing text summarizes the components of many embodiments, so that those skilled in the art can better understand the embodiments of the present invention from various aspects. Those skilled in the art should understand, and can easily design or modify other processes and structures based on the embodiments of the present invention, so as to achieve the same purpose and/or achieve the same purpose as the embodiments described herein. The same advantages. Those skilled in the art should also understand that these equivalent structures do not depart from the spirit and scope of the present invention. Without departing from the spirit and scope of the present invention, various changes can be made to the present invention, Replace or modify.
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 Although the present invention has been disclosed in several preferred embodiments as above, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the art can make any changes without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention shall be subject to the scope of the attached patent application.
12:無機材料 12: Inorganic materials
14:輔助劑 14: adjuvant
16:化合物 16: Compound
122:金屬核 122: Metal Core
124:第一連結基團 124: first linking group
L1:第一連結基團 L 1 : the first linking group
L2:第二連結基團 L 2 : second linking group
L3:第三連結基團 L 3 : the third linking group
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
TW201831570A (en) * | 2016-12-28 | 2018-09-01 | 日商Jsr 股份有限公司 | Radiation-sensitive composition, pattern formation method, and metal-containing resin and method for manufacturing same |
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