TWI761399B - 半導體裝置的製作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例提供的材料組成與應用其之方法，包括提供基板並形成光阻層於基板上。在多種實施例中，光阻層包括具有自由基產生劑、有機核心、與有機溶劑的金屬錯合物。舉例來說，有機核心包括至少一交聯點位。在一些實施例中，對光阻層進行曝光製程。在曝光製程後，顯影曝光的光阻層以形成圖案化光阻層。

Description

半導體裝置的製作方法
本發明實施例關於製作半導體裝置的方法，更特別關於極紫外線微影中的光阻材料組成及/或錯合物以及採用其的方法。
電子產業對較小與較快的電子裝置的需求增加，且電子裝置同時提供大量的複雜功能。綜上所述，半導體產業的持續趨勢為製作低成本、高效能、與低能耗的積體電路。藉由縮小半導體的積體電路尺寸(如最小結構尺寸)可達這些遠程目標，進而改良產能與降低相關成本。然而縮小尺寸也會增加積體電路製程的複雜性。為了實現半導體積體電路與裝置單元的持續進展，需要在半導體製程與技術上具有類似進展。
一般而言，半導體積體電路的最小結構尺寸，為用於微影製程中的射線源波長、光阻組成、光阻選擇性、與其他參數的函數。在半導體微影的進展中，射線源波長縮短且較弱，因此光阻設計為儘可能有效地利用射線源。在一例中，導入化學放大光阻組成，以增加光阻對曝光光源的敏感度。然而，化學放大光阻系統面臨難以克服的限制，比如薄膜中的低光子吸收度、中等的蝕刻選擇性、以及有限的解析度增益。此外，對具有高解析度、低線寬粗糙度、與高敏感度等特性的光阻需求，遠大於化學放大光阻系統所能提供。如此一來，化學 放大光阻本身在半導體技術的持續進展中，無法滿足新世代的微影需求。
如此一來，現有技術無法完全滿足所有方面。
本發明一實施例提供之半導體裝置的製作方法，包括：提供基板；形成光阻層於基板上，其中光阻層包括具有自由基產生劑、有機核心、以及有機溶劑的金屬錯合物，且其中有機核心包括至少一交聯點位；對光阻層進行曝光製程；以及在曝光製程後，顯影曝光後的光阻層以形成圖案化光阻層。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧步驟
200‧‧‧半導體結構
202‧‧‧基板
204‧‧‧下方層
204’‧‧‧圖案化下方層
206‧‧‧光阻層
206’‧‧‧圖案化光阻層
206a‧‧‧未曝光部份
206b‧‧‧曝光部份
第1圖係多種實施例中，圖案化基板的方法其流程圖。
第2A、2B、2C、2D、與2E圖係依據第1圖的方法製作之半導體結構於多種製程階段中的剖視圖。
第3圖係一些實施例中的金屬錯合物。
第4圖係一些實施例中，包含金屬核心、自由基產生劑、與交聯點點位的金屬錯合物。
第5圖係一些實施例中，包含耦接至聚合物的金屬核心與自由基產生劑之金屬錯合物。
第6圖係一些實施例中，包含耦接至聚合物的金屬氧化物簇之金屬錯合物。
第7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、7I、7J、7K、與7L圖係一些實施例中，可作為部份的金屬敏化劑之多種分子結構。
第8A、8B、8C、8D、8E、與8F圖係一些實施例中，可作為具有交聯點位的部份有機核心之多種分子結構。
第9圖係一些實施例中，可作為金屬核心及/或金屬錯合物的額外結構。
第10A與10B圖分別為一些實施例中，採用習知光阻與此處所述的金屬光阻形成的圖案。
下述內容提供的不同實施例或實例可實施本發明的不同結構。特定構件與排列的實施例係用以簡化本發明而非侷限本發明。舉例來說，形成第一結構於第二結構上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外結構而非直接接觸。此外，本發明之多種例子中可重複標號，但這些重複僅用以簡化與清楚說明，不代表不同實施例及/或設置之間具有相同標號之單元之間具有相同的對應關係。
此外，空間性的相對用語如「下方」、「其下」、「較下方」、「上方」、「較上方」、或類似用語可用於簡化說明某一元件與另一元件在圖示中的相對關係。空間性的相對用語可延伸至以其他方向使用之元件，而非侷限於圖示方向。元件亦可轉動90°或其他角度，因此方向性用語僅用以說明圖示中的方向。
在一些例子中，下述實施例亦可用於處理深紫外線與電子束微影。此外，多種實施例可用於增加光阻敏感度(比如光阻對深紫外線、紫外線、或電子束等射線源的敏感度)。一般而言，微影圖案化包含以光阻膜塗佈基板，以射線源如深 紫外線、紫外線、或電子束等射線源曝光光阻膜，以及在顯影劑(化學溶液)中顯影曝光後的光阻。顯影劑可移除部份的曝光光阻(比如正型光阻的曝光部份或負型光阻的未曝光部份)，以形成圖案化光阻層。接著可在後續蝕刻製程中，採用圖案化光阻層作為蝕刻遮罩，以將圖案化光阻層之圖案轉移至下方材料層。在另一實施例中，在對下方層如磊晶的半導體層進行後續離子佈植的製程中，採用光阻圖案作為離子佈植遮罩。
一般而言，半導體積體電路的最小結構尺寸，為用於微影製程中的射線源波長、光阻組成、光阻選擇性、與其他參數的函數。在半導體微影的進展中，射線源波長縮短為用於深紫外線微影的248nm(KrF雷射)至193nm(ArF雷射)，以及用於極紫外線微影的13.5nm。用以產生這些光波長射線源(光源)相對較弱，因此光阻設計為儘可能有效的利用光源。採用習知的化學放大光阻可達部份目標，且化學放大效果可增加光阻對曝光光源的敏感度。目前大部份的半導體公司採用化學放大光阻以用於大量生產。化學放大光阻已用於248nm(比如KrF雷射)與193nm(比如ArF雷射)的深紫外線微影，以及13.5nm的極紫外線微影，但對於高解析度、低線寬粗糙度、與高敏感度等特性的光阻需求，則遠大於化學放大光阻系統所能提供。如此一來，現有方法無法適當地滿足新世代的微影需求。一般而言，化學放大光阻系統已面臨難以克服的限制，比如薄膜的低光子吸收、中等的蝕刻選擇性、以及有限的解析度增益。舉例來說，在極紫外線的化學放大光阻中，其組成不含高極紫外線吸收單元。如此一來，極紫外線的化學放大光阻之敏感度低。即使有 改良光阻敏感度的方法，線寬粗糙度與解析度仍面臨所謂的解析度-線寬粗糙度-敏感度的權衡得失，即非常難以同時改善光阻的解析度、線寬粗糙度、與敏感度。
與現有技術相較，此處所述的多種實施例具有多種優點。應理解的是，上述內容不需說明所有優點，所有實施例不需具有特定優點，且其他實施例可具有不同優點。一般而言，此處所述的實施例以較佳方式改善光阻效能，可更有效地使用微影光源(如極紫外線)。舉例來說，一些實施例提供新穎的金屬光阻(如極紫外線光阻)，其可用於改善光阻的光吸收(如極紫外線吸收)。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻至少包含金屬自由基產生劑、具有一或多個交聯點位的有機核心、以及有機溶劑。在一些例子中，光阻包含金屬自由基產生劑，其可為具有自由基產生劑功能的金屬簇或單一金屬分子。在一些實施例中，金屬自由基產生劑與溶劑的重量比例可介於約1%至20%之間。在一些例子中，光阻包含具有至少一交聯點位的有機核心，且有機核心與溶劑的重量比例可介於約3%至35%之間。在一些實施例中，光阻可包含可交聯點位及/或自由基產生點位中的金屬核心。舉例來說，金屬核心與溶劑之間的重量比例可介於約3%至30%之間。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻包含有機溶劑如丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、1-乙氧基-2-丙醇、γ-丁內酯、環己酮、乳酸乙酯、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺、異丙醇、四氫呋喃、4-甲基-2-戊醇、或其他合適溶劑。在一些實施例中，金屬光阻經曝光(比如波長小於100nm的深紫外線或極紫外線曝光)後，金屬 自由基起始劑可產生自由基以誘發交聯反應。舉例來說，有機核心因此交聯而不溶，而光阻的未曝光部份可溶於顯影劑中。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻可用於圖案間距小於約40nm的製程中。在一些例子中，此處所述的光阻其線寬粗糙度與曝光能量可分別為小於約5nm與小於約40mJ。
值得注意的是，本發明的材料組成、金屬錯合物、與方法並不限於特定的基板種類、光罩種類、光阻種類、射線源(如射線波長)、及/或微影系統種類。舉例來說，材料組成、金屬錯合物、與方法可用於圖案化多種基板材料上的結構及/或裝置，且基板可為矽、鍺、碳化矽、矽錯、鑽石、半導體化合物、半導體合金、視情況可包含一或多個磊晶層的基板、可具有應力以增進效能的基板、可包含絕緣層上矽結構的基板、及/或具有其他合適的增進結構的基板。本發明實施例亦可用於採用反射式光罩(如用於極紫外線微影)、穿透式光罩、二元強度光罩、相移光罩、或本技術領域中已知的其他光罩的製程。在一些例子中，此處所述的實施例可用的製程採用多種光阻，比如聚甲基丙烯酸甲酯、SU-8、極紫外線光阻、正型光阻、負型光阻、或本技術領域中已知的其他光阻。此外，本發明實施例可用於多種微影系統/對準機台，比如接觸對準機台、鄰近對準機台、投影對準機台、或極紫外線微影系統。如此一來，本發明實施例可進一步用於採用任何種類的射線源(射線波長)之系統，且射線源可為紫外線、深紫外線、極紫外線、或本技術領域中已知的其他射線源。
如第1圖所示，係多種實施例中用以圖案化基板(如 半導體晶圓)的方法100其流程圖。部份或全部的方法100可由下述系統實施，其採用進階微影製程如深紫外線微影、極紫外線微影、電子束微影、X光微影、及/或其他微影製程，以改善圖案尺寸的準確性。在此實施例中，極紫外線及/或電子束微影為主要例子。應理解的是，在方法100之前、之中、或之後亦可進行額外步驟，且方法的其他實施例可置換、省略、或調換一些步驟。應注意方法100僅用以舉例，而非侷限本發明至後述申請專利範圍未實際限縮的範圍。方法100將搭配第2A、2B、2C、2D、與2E圖進一步說明。
特別的是，第2A、2B、2C、2D、與2E圖係一些實施例中，半導體結構200於多種製程階段中的剖視圖。方法100將搭配第2A、2B、2C、2D、與2E圖說明如下，而方法100的實施例可用以製作半導體結構200。半導體結構200可為製作IC時的中間結構或其部份，其可包含邏輯電路、記憶結構、被動構件(如電阻、電容、或電感)、或主動構件(如二極體、場效電晶體、金氧半場效電晶體、互補式金氧半電晶體、雙極電晶體、高電壓電晶體、高頻電晶體、鰭狀場效電晶體、其他三維的電晶體、金氧半場效電晶體、互補式金氧半電晶體、雙極電晶體、高電壓電晶體、高頻電晶體、或鰭狀場效電晶體)、其他記憶體、或上述之組合。
方法100之步驟102提供基板。在第2A圖的例子中，步驟102的實施例之一為半導體結構200的剖視圖，其包含基板202。在一些實施例中，基板202可包含半導體基板如前述，且基板202可包含多種層狀物如導電層或絕緣層形成於基 板202上、有機層、及/或多種增進結構如前述。基板202亦可包含多種摻雜設置，端視本技術領域已知的設計需求而定。
在一些實施例中，基板202包含之後進行製程(如圖案化或佈植)的下方層204(或材料層)。舉例來說，下方層204可包含之後圖案化的硬遮罩層。在一些例子中，下方層204可包含之後離子佈植的磊晶的半導體層。然而在一些實施例中，基板202可不包含下方層，而下方層204可視情況形成於基板202上。在一實施例中，下方層204可包含硬遮罩層，其材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氮化鈦、或其他合適的材料或組成。在一些實施例中，下方層204可包含抗反射塗層如無氮抗反射塗層，其材料可為氧化矽、碳氧化矽、或電漿增強化學氣相沉積的氧化矽。在多種實施例中，下方層204可包含高介電常數的介電層、閘極層、硬遮罩層、界面層、蓋層、擴散阻障層、介電層、導電層、其他合適的層狀物、及/或上述之組合。
在一些實施例中，半導體結構200可改為用於圖案化半導體晶圓的光罩。如此一來，一些實施例中的基板202可包含光罩基板，其可為透明材料(如石英)或低熱膨脹材料(如氧化矽-氧化鈦化合物)。光罩基板亦可包含後續圖案化的材料層。在此例中，基板202可包含光罩基板，其可用於製作深紫外線光罩、極紫外線光罩、或其他種類的光罩。綜上所述，一些實施例中的下方層204可包含材料層，其經圖案化後可定義電路圖案。舉例來說，下方層204可包含吸光層如鉻層。
方法100之步驟104形成光阻層於基板202上，或視 情況位於基板202上的下方層204(第2A圖)上。在多種例子中，光阻層206包含金屬光阻。光阻層206對用於微影曝光製程中的射線敏感，且可抵抗蝕刻製程或離子佈植製程。與至少一些現有光阻組成相較(如下詳述)，金屬的光阻層206可改良光阻(如極紫外線光阻)對深紫外線或極紫外線的吸收。在一些實施例中，光阻層206的形成方法為旋轉塗佈製程。在一些例子中，在形成光阻層206之前，先形成黏著層如六甲基二矽氮烷層於基板202(或視情況位於基板202上的下方層204)上。在一些實施例中，在形成光阻層206之後以及進行曝光製程之前，可進行預烘烤製程以蒸發溶劑並使光阻層206緻密化。在多種實施例中，光阻層206對多種射線敏感，比如深紫外線(如KrF雷射的248nm射線或者ArF雷射的193nm射線)、極紫外線(如13.5nm射線)、電子束、或離子束。為說明此例子，光阻層206對極紫外線敏感。光阻層206的多種實施例將搭配第3至9圖詳述如下。在一些例子中，極紫外線曝光後的光阻層206可溶於正型顯影劑或負型顯影劑中。
方法100之步驟106將圖案曝光至塗佈光阻層的基板上。如第2B圖所示的半導體結構200之剖視圖，在步驟106的實施例之一中，可經由中間光罩曝光光阻層206(見第2A圖)，且曝光製程採用微影成像系統。在一些實施例中，可採用極紫外線(如13.5nm)曝光光阻層206。在其他實施例中，可採用深紫外線(如248nm的KrF準分子雷射或193nm的ArF準分子雷射)、X光、電子束、離子束、及/或其他合適的射線源曝光光阻層206。在多種例子中，曝光光阻層的步驟可於空氣、液 體(比如浸潤式微影)、或真空(比如極紫外線微影與電子束微影)中進行。在一些實施例中，射線束可經由光罩(如穿透式光罩或反射式光罩)圖案化，且光罩可包含解析度增進結構如相移結構及/或光學鄰近修正，並採用離軸照射模式。在一些其他實施例中，以預定圖案如積體電路佈局直接調整射線束，而不需採用光罩。舉例來說，可採用數位圖案產生器或直寫模式。在此例中，射線束包含極紫外線，且可在極紫外線微影系統中進行步驟106的曝光。
在一些實施例中，在步驟106將圖案曝光至塗佈光阻的基板上之後，可進行烘烤製程。舉例來說，一些實施例在曝光光阻層之後以及進行顯影光阻的製程之前，可進行後烘烤製程以穩定並硬化曝光後的光阻層。在一些例子中，在步驟106的曝光製程後將形成潛圖案於光阻層206中。舉例來說，潛圖案指的是光阻層206上的曝光圖案，其於顯影製程後將變成物理的光阻圖案。在多種實施例中，光阻層的潛圖案可包含光阻層的未曝光部份206a與曝光部份206b。在多種實施例中，步驟106之曝光製程後的光阻層206其曝光部份206b將產生物理變化或化學變化。步驟106的曝光後之光阻層如何變化的細節，將搭配第3至9圖說明如下。在一些實施例中，若採用正型光阻，則曝光部份206b將溶解於後續的顯影製程中。在一些例子中，若採用負型光阻，則曝光部份206b將轉為不溶，且後續的顯影製程將溶解未曝光部份206a。
方法100的步驟108進行顯影製程，以形成圖案化光阻層。如第2B與2C圖所示，步驟108的一實施例在形成潛影 像(包含未曝光部份206a與曝光部份206b)之後，進行光阻顯影製程以形成圖案化光阻層206’。在一些實施例中，光阻顯影製程包含濕式化學顯影製程，如本技術領域所知。如前所述，若採用負型光阻，則曝光部份206b將轉為不溶。因此在第2C圖中，顯影製程後的半導體結構200採用負型光阻如圖示。
方法100之步驟110經由圖案化光阻層的開口，對基板進行製程。舉例來說，可採用圖案化光阻層206’作為遮罩，對半導體結構200進行製程。如此一來，可對圖案化光阻層206’之開口中的部份半導體結構200(比如下方層204的露出區域)進行製程，而圖案化光阻層206’覆蓋保護的其他部份之半導體結構則免於製程。在一些實施例中，步驟110的製程可包含以圖案化光阻層206’作為蝕刻遮罩，並施加至下方層204的蝕刻製程，以將圖案自圖案化光阻層206’轉移至下方層204。在其他實施例中，步驟110的製程可包含以圖案化光阻層206’作為離子佈植遮罩，並對半導體結構200進行離子佈植製程，其可形成多種摻雜結構於半導體結構200中(比如下方層204中)。
如上所述，此例中的下方層204可包含硬遮罩層。在此例中，圖案化光阻層206’的圖案可先轉移至下方層204(如硬遮罩)形成圖案化下方層204’(第2D圖)，接著再轉移至基板202的其他層。舉例來說，可採用乾(電漿)蝕刻製程、濕蝕刻製程、上述之組合、及/或其他蝕刻方法，經由圖案化光阻層206’的開口蝕刻下方層204。舉例來說，乾蝕刻製程可包括含氧氣體、含氟氣體、含氯氣體、含溴氣體、含碘氣體、其他合適氣 體及/或電漿、或上述之組合。在一些實施例中，在蝕刻下方層204以形成圖案化下方層204’時，可消耗部份或全部的圖案化光阻層206’。在一實施例中，可剝除蝕刻製程後殘留的任何圖案化光阻層206’，以保留圖案化下方層204’於基板202上，如第2E圖所示。
方法100可包含其他步驟於上述步驟之前、之中、或之後。在一實施例中，基板202為半導體基板，且方法100形成鰭狀場效電晶體裝置。在此例中，方法100可進一步包含形成多個主動鰭狀物於半導體基板202中。此外，此例的步驟110可進一步包含經由圖案化下方層204’的開口蝕刻基板202，以形成溝槽於基板202中；將介電材料填入溝槽；進行化學機械研磨製程，以形成淺溝槽隔離結構；磊晶成長及/或使淺溝槽隔離結構凹陷，以形成鰭狀主動區。在一些實施例中，方法100包含其他步驟以形成多個閘極、閘極間隔物、摻雜的源極/汲極區、用於閘極/源極/汲極結構的接點、及類似物。在一些實施例中，後續製程可形成多種接點/通孔/線路以及多層內連線結構(比如金屬層與層間介電物)於基板上，其設置以連接多種結構以形成功能電路。上述功能電路可包含一或多個裝置如一或多個鰭狀場效電晶體裝置。在此例中，多層內連線結構可包含垂直內連線如通孔或接點，以及水平內連線如金屬線路。多種內連線結構可採用多種導電材料如銅、鎢、及/或矽化物。在一例中，可採用鑲嵌及/或雙鑲嵌製程形成銅相關的多層內連線結構。此外，可在方法100之前、之中、或之後進行額外製程步驟，且方法100的多種實施例可置換或省略上述的一些 製程步驟。
第3至9圖係一些實施例中，用於光阻層的金屬錯合物。在一些例子中，其可稱作金屬光阻錯合物。在多種實施例中，金屬光阻錯合物可提供極紫外線光阻，比如對射線如極紫外線敏感的光阻。特別要注意的是，極紫外線可催化這些反應。在一些例子中，其他種類的射線如深紫外線、X光、離子束、或其他種類的射線可催化這些反應。在一些實施例中，本發明實施例的光阻可包含金屬氧化物奈米粒子、有機及/或無機分子、分子級的有機金屬材料、或本技術領域已知及/或此處所述的其他材料。第3圖係一實施例中，金屬錯合物包含多個金屬核心(M+)與相關的配位基(L)。在一些例子中的極紫外線曝光後，金屬錯合物可交聯。在本發明一些實施例中，第4圖顯示的金屬錯合物包含金屬核心(M+)、自由基產生劑(R)、交聯點位(L)、以及其他核心(C)。其他核心(C)可為有機核心或金屬核心。在一些實施例中，此處所述的交聯點位具有雙鍵或三鍵。在一些實施例中的紫外線光曝光後，金屬核心(M+)可吸收極紫外線光子，自由基產生劑(R)可產生自由基，而交聯點位(L)可活化，因此核心(C)可彼此交聯。在此處所述的實施例中，第5圖顯示的金屬錯合物包含耦接至聚合物的自由基產生劑(R)與金屬核心(M+)。在一些實施例中的紫外線曝光後，自由基產生劑(R)可產生自由基以誘發交聯反應。在一些實施例中，第6圖顯示金屬錯合物包含耦接至聚合物的金屬氧化物簇。在多種實施例中的極紫外線曝光後，金屬氧化物簇產生自由基，且聚合物可彼此交聯。如上述內容所強調，金屬氧化物簇可具有自 由基產生劑的功能，因此可誘發交聯反應。
第7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、7I、7J、7K與7L圖提供可作為部份金屬敏化劑的多種分子結構。在一些實施例中，金屬敏化劑可包含此處所述的金屬自由基產生劑。在一些例子中，金屬敏化劑可包含此處所述的金屬核心。在多種實施例中，金屬敏化劑包含對極紫外線具有高吸收的原子，比如銫、鋇、鑭、鈰、銦、錫、銀、及/或銻。在一些例子中，極紫外線曝光後可產生自由基於金屬核心與有機部份之間，且可發生交聯如前述。在一些例子中，金屬敏化劑的分子量小於約600。在一些例子中，金屬敏化劑可耦接至聚合物如聚苯乙烯、丙烯酸酯、或C1-10的單元以形成聚合物。在一些例子中，深紫外線曝光後可產生自由基且可發生交聯。
第8A、8B、8C、8D、8E、與8F圖提供的多種分子結構，可作為具有交聯點位的部份有機核心。在一些實施例中，有機核心可包含芳香碳環，或烷基/烷氧基/氟化烷基/氟化烷氧基的直鏈狀或環狀結構(碳數介於約8至60之間)。在一些實施例中，交聯點位可包含具有雙鍵或三鍵的結構，比如R(M)-CH=或R(M)-C≡。在一些例子中，交聯點位的數量為約2至20之間。在一些實施例中，具有交聯點位的有機核心亦包含一些-OH或-COOH，以提供極性功能並增進圖案化能力。第9圖係可作為金屬核心及/或金屬簇的額外結構。在一些例子中，第9圖的金屬核心及/或金屬簇可耦接至聚合物，如第5與6圖所示。為了說明目的，第10B圖的圖案具有較大的製程容忍度，其採用此處所述的金屬光阻。與此相較，第10A圖的圖案 採用習知光阻。
用於光阻層206的多種組成與金屬錯合物其額外細節，以及多種方法與結構(比如半導體結構200的材料)的其他方式其額外細節，均可依據本發明實施例製作而不說明於此。
舉例來說，本發明一些實施例提供形成半導體圖案的方法，其包含形成第一材料層於半導體基板上，形成第二材料層(比如矽硬遮罩)於第一材料層的頂部上，形成第三材料層(比如光阻)於第二材料層的頂部上，以及以光微影製程形成光阻圖案。在一些實施例中，光阻包含金屬光阻，其至少具有金屬自由基產生劑、具有一或多個交聯點位的有機核心、以及有機溶劑。在一些例子中，光阻圖案可作為後續蝕刻製程的蝕刻遮罩，比如將圖案化光阻層的圖案轉移至下方的材料層(比如形成半導體圖案)。在其他例子中，光阻圖案可作為施加至下方材料層的後續離子佈植製程中的離子佈植遮罩。在一些實施例中，第一材料層的光學性質不同於矽硬遮罩與光阻的光學性質。在一些例子中，第一材料層的n值、k值、或T值不同於光阻的n值、k值、或T值。在多種實施例中，第一材料層包含的聚合物結構、酸活性分子、光酸產生劑負載量、淬息劑負載量、發色團、交聯劑、與溶劑中至少有一者不同於其他層，以與光阻具有不同的n值。在一些實施例中，第一材料、第二材料層(如矽硬遮罩)、與光阻具有不同的抗蝕刻性。在一些例子中，第一材料層或光阻包含至少一抗蝕刻分子。舉例來說，抗蝕刻分子可包含低onishi數的結構、雙鍵、三鍵、矽、氮化矽、鈦、氮化鈦、鋁、氧化鋁、氮氧化矽、或類似物。在一些實施 例中，半導體基板為實質上導電或半導電，其電阻小於103Ω-公尺。在一些例子中，半導體基板可包含金屬、金屬合金、金屬的氮化物、硫化物、硒化物、氧化物、及/或矽化物如MXa(其中M為金屬而X為氮、硫、硒、氧、或矽，而a為約0.4至2.5)。舉例來說，基板可為含鈦、鋁、鈷、釕、氮化鈦、氮化鎢、或氮化鉭。在一些實施例中，半導體基板包含介電物，其介電常數介於約1至40之間。在多種實施例中，半導體基板可包含矽、金屬氧化物、及/或金屬氮化物如MXb(其中M為金屬或矽，X為氮或氧，而b為約0.4至2.5)。舉例來說，基板包含氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉿、或氧化鑭。
此外，本發明一些實施例提供形成半導體圖案的方法，其包括形成第一材料層於半導體基板上，形成第二材料層於第一材料層的頂部上(其中第二材料層可為矽硬遮罩)，形成第三材料層於第二材料層的頂部上(其中第三材料層可為光阻)，並以光微影形成光阻圖案。在一些例子中，光阻圖案可作為後續蝕刻製程中的蝕刻遮罩，比如將圖案化光阻層的圖案轉移至下方的材料層(比如形成半導體圖案)。在其他例子中，光阻圖案可作為施加至下方材料層的後續離子佈植製程中的離子佈植遮罩。在一些例子中，第二材料層可包括含矽聚合物、交聯劑、發色團、光酸產生劑、淬息劑(鹼)、氟添加劑、及/或溶劑。在一些實施例中，第二材料層的光學特性不同於第一材料層與光阻的光學特性。在一些例子中，第二材料層的n值、k值、或T值不同於第一材料層與光阻的n值、k值、或T值。在多種實施例中，第二材料層包含的含矽聚合物結構、酸 活性分子、光酸產生劑負載量、淬息劑負載量、發色團、交聯劑、與溶劑中至少有一者不同於其他層，以與光阻具有不同的n值。在一些實施例中，第一材料層、第二材料層(比如矽硬遮罩)、與光阻具有不同的抗蝕刻性。在一些例子中，第二材料層包含至少一抗蝕刻分子。舉例來說，抗蝕刻分子可包含低onishi數的結構、雙鍵、三鍵、矽、氮化矽、鈦、氮化鈦、鋁、氧化鋁、氮氧化矽、或類似物。
如上所述，本發明實施例提供之光阻包含金屬光阻，其具有至少一金屬自由基產生劑、具有一或多個交聯點位的有機核心、以及有機溶劑。在一些實施例中，金屬光阻中的金屬自由基產生劑可為產生自由基功能的金屬簇或單一金屬分子。在一實施例中，金屬自由基產生劑與溶劑(如有機溶劑)的重量比可介於約1%至20%之間。作為陽離子核心的金屬可對極紫外線具有高吸收的原子，比如銫、鋇、鑭、鈰、銦、錫、銀、或銻。在一些實施例中，在極紫外線曝光後，自由基產生在金屬核心與金屬光阻的有機部份之間。在一些實施例中，金屬自由基產生劑的分子量小於約600。在一些實施例中，金屬敏化劑可連接至聚合物。在一些例子中，在深紫外線或極紫外線曝光後，產生自由基並誘發交聯製程，使金屬光阻的曝光處不溶。在一些例子中，金屬光阻包含具有至少一交聯點位的有機核心，且有機核心與溶劑的重量比可介於約3%至35%之間。在一些實施例中，上述光阻可包含金屬核心於交聯點位及/或自由基產生點位中。舉例來說，金屬核心與溶劑的重量比可介於約3%至30%之間。在一些實施例中，曝光(比如波長小於 100nm的深紫外線或極紫外線曝光)金屬光阻後，金屬自由基產生劑可產生自由基以誘發交聯反應。舉例來說，有機核心因此交聯且不溶，而光阻的未曝光部份則可溶於顯影劑中。在一些實施例中，顯影劑系統可包含負型顯影光阻，因此上述金屬光阻中可為混合式的負型顯影化學放大光阻，以最佳化光阻效能如線寬粗糙度及曝光能量。在一些例子中，負型顯影化學放大光阻與上述金屬光阻的比例小於約50%。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻可用於圖案間距小於約40nm的製程。在一些例子中，上述光阻的線寬粗糙度與曝光能量分別小於約5nm及小於約40mJ。在一些實施例中，金屬光阻的有機核心包含芳香碳環，或烷基/烷氧基/氟化烷基/氟化烷氧基的直鏈狀或環狀結構(碳數介於約8至60之間)。在一些實施例中，交聯點位可包含具有雙鍵或三鍵的結構，比如R(M)-CH=或R(M)-C≡。在一些例子中，交聯點位的數量等於約2至20。在一些實施例中，具有交聯點位的有機核心包含一些-OH或-COOH，以提供極性功能並增進圖案化能力。
與現有技術相較，多種實施例提供多種優點。應理解的是下述內容不必說明所有優點，所有實施例不需具有特定優點，且其他實施例可具有不同優點。在一例中，實施例包含改良光阻效能的方法，其可更有效地利用微影光源(如極紫外線)。舉例來說，一些實施例提供新穎的金屬光阻(如極紫外線光阻)，其可用於改善光阻的光吸收(如極紫外線吸收)。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻至少包含金屬自由基產生劑、具有一或多個交聯點位的有機核心、以及有機溶劑。在一 些例子中，光阻包含金屬自由基產生劑，其可為具有自由基產生劑功能的金屬簇或單一金屬分子。在一些實施例中，金屬自由基產生劑與溶劑的重量比例可介於約1%至20%之間。在一些例子中，光阻包含具有至少一交聯點位的有機核心，且有機核心與溶劑的重量比例可介於約3%至35%之間。在一些實施例中，光阻可包含可交聯點位及/或自由基產生點位中的金屬核心。舉例來說，金屬核心與溶劑之間的重量比例可介於約3%至30%之間。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻包含有機溶劑如前述。在一些實施例中，曝光金屬光阻後，金屬自由基產生劑可產生自由基以誘發交聯反應。舉例來說，有機核心可因此交聯而不溶，而光阻的未曝光部份可溶於顯影劑中。在一些實施例中，此處所述的金屬光阻可應用於圖案間距小於約40nm的製程。如此一來，本發明實施例可克服至少一些現有光阻組成與方法的多種缺點。
如此一來，本發明的一實施例的方法包括：提供基板，以及形成光阻層於基板上。在多種實施例中，光阻層包括具有自由基產生劑、有機核心、以及有機溶劑的金屬錯合物。舉例來說，有機核心包括至少一交聯點位。在一些實施例中，對光阻層進行曝光製程。在曝光製程後，顯影曝光後的光阻層以形成圖案化光阻層。
在一實施例中，上述方法的自由基產生劑為部份的金屬核心，且金屬核心為單一金屬分子或具有自由基產生劑功能的金屬簇。
在一實施例中，上述方法的自由基產生劑與有機 溶劑的重量比例介於約1%至20%之間。
在一實施例中，上述方法的有機核心與有機溶劑的重量比例介於約3%至35%之間。
在一實施例中，上述方法的金屬核心與有機溶劑的重量比例介於約3%至30%之間。
在一實施例中，上述方法的自由基產生劑包含對極紫外線具有高吸收的原子，其包括銫、鋇、鑭、鈰、銦、錫、銀、或銻。
在一實施例中，上述方法在顯影光阻層時，自由基產生劑產生自由基以活化至少一交聯點位，並使金屬錯合物與另一金屬錯合物交聯。
在一實施例中，上述方法的自由基產生劑耦接至聚合物，且聚合物包括聚苯乙烯、丙烯酸酯、或碳數介於1至10的單元。
在一實施例中，上述方法的有機核心包括芳香碳環，或烷基/烷氧基/氟化烷基/氟化烷氧基的直鏈狀或環狀結構(碳數介於約8至60之間)。
在一些實施例中，上述方法之交聯點位包含具有雙鍵或三鍵的結構。
在一些實施例中，上述方法之具有雙鍵或三鍵的結構包括R(M)-CH=或R(M)-C≡。
在一些實施例中，上述方法的金屬錯合物更包括-OH結構或-COOH結構。
在另一實施例中的方法，沉積第一材料層於半導 體基板上。在一些實施例中，接著形成第二材料層於第一材料層上。在一些例子中，第二材料層包括矽硬遮罩。在多種例子中，接著形成第三材料層於第二材料層上，其中第三材料層包括光阻。在一些實施例中，光阻包括具有自由基產生劑、有機核心、與有機溶劑的金屬錯合物。在一些實施例中，接著以光微影製程形成光阻圖案。
在一實施例中，上述方法的第一材料層包括的聚合物結構、酸活性分子、光酸產生劑負載量、淬息劑負載量、發色團、交聯劑、與溶劑中至少有一者不同於光阻。
在一實施例中，上述方法的第一材料層、第二材料層、與光阻具有不同的抗蝕刻性。
在一實施例中，上述方法的第二材料層包括的含矽聚合物結構、酸活性分子、光酸產生劑負載量、淬息劑負載量、發色團、交聯劑、與溶劑中至少有一者不同於光阻。
在又一實施例中，製作半導體裝置的方法包含提供基板及形成光阻層於基板上，其中光阻層包含金屬錯合物。在多種實施例中，金屬錯合物包含自由基產生劑、有機核心、與有機溶劑，且有機核心包括至少一交聯點位。在一些例子中，對光阻層進行曝光製程，其中曝光製程採用極紫外線光源，且經由中間光罩投射至光阻層上。中間光罩包括電路圖案。在一些例子中，電路圖案包括一或多個鰭狀場效電晶體裝置的電路圖案。在多種實施例中，在曝光製程之後顯影曝光的光阻層，以形成圖案化光阻層，其中圖案化光阻層包含電路圖案。
在一實施例中，上述方法的自由基產生劑包含對極紫外線具有高吸收的原子，其包括銫、鋇、鑭、鈰、銦、錫、銀、或銻；且有機核心包含一或多個芳香碳環，或烷基/烷氧基/氟化烷基/氟化烷氧基的直鏈狀或環狀結構(碳數介於約8至60之間)。
在一實施例中，上述方法的有機溶劑包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、1-乙氧基-2-丙醇、γ-丁內酯、環己酮、乳酸乙酯、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺、異丙醇、四氫呋喃、或4-甲基-2-戊醇。
在一實施例中，上述方法的電路圖案的圖案間距小於約40nm。
上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本發明實施例。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本發明作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本發明精神與範疇，並可在未脫離本發明之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置的製作方法，包括：提供一基板；形成一光阻層於該基板上，其中該光阻層包括具有一自由基產生劑、一有機核心、以及一有機溶劑的一金屬錯合物，且其中該有機核心包括至少一交聯點位，且其中該自由基產生劑包含具有對極紫外線具有高吸收的一原子以及複數個甲基的一分子結構，且其中對極紫外線具有高吸收的該原子包含鋇；對該光阻層進行一曝光製程；以及在該曝光製程後，顯影曝光後的該光阻層以形成一圖案化光阻層。
  2. 如請求項1之半導體裝置的製作方法，其中該自由基產生劑為部分的該金屬核心，且該金屬核心為一單一金屬分子或具有自由基產生劑功能的一金屬簇。
  3. 如請求項1或2之半導體裝置的製作方法，其中該自由基產生劑與該有機溶劑的重量比例介於約1%至20%之間。
  4. 如請求項1或2之半導體裝置的製作方法，其中該自由基產生劑包含對極紫外線具有高吸收的原子，其還包括鑭、鈰、銦、錫、銀、或銻。
  5. 一種半導體裝置的製作方法，包括：沉積一第一材料層於一半導體基板上；形成一第二材料層於該第一材料層上，其中該第二材料層包括一矽硬遮罩； 形成一第三材料層於該第二材料層上，其中該第三材料層包括一光阻，且其中該光阻包括具有一自由基產生劑、一有機核心、與一有機溶劑的一金屬錯合物，其中該金屬錯合物包含具有十二個錫原子的一金屬核心；以及以一光微影製程形成一光阻圖案。
  6. 如請求項5之半導體裝置的製作方法，其中該第一材料層包括的一聚合物結構、一酸活性分子、一光產酸劑的負載量、一淬息劑的負載量、一發色團、一交聯劑、與一溶劑中至少有一者不同於該光阻。
  7. 如請求項5或6之半導體裝置的製作方法，其中該第一材料層、該第二材料層、與該光阻具有不同的抗蝕刻性。
  8. 一種半導體裝置的製作方法，包括：提供一基板；形成一光阻層於該基板上，其中該光阻層包含具有一自由基產生劑、一有機核心、與一有機溶劑的一金屬錯合物，其中該有機核心包括至少一交聯點位，且其中該自由基產生劑包含對極紫外線具有高吸收的一原子，且對極紫外線具有高吸收的該原子包含鋇離子(Ba2+)；對該光阻層進行一曝光製程，其中該曝光製程採用一極紫外線光源，且經由一中間光罩投射至該光阻層上，其中該中間光罩包括一電路圖案；以及在曝光製程之後顯影曝光的該光阻層，以形成一圖案化光阻層，其中該圖案化光阻層包含該電路圖案。
  9. 如請求項8之半導體裝置的製作方法，其中該自由基產生劑 包含的對極紫外線具有高吸收的原子包括鑭、鈰、銦、錫、銀、或銻；且該有機核心包含碳數介於約8至60之間的烷基/烷氧基/氟化烷基/氟化烷氧基的直鏈狀或環狀結構或芳香碳環。
  10. 如請求項8或9之半導體裝置的製作方法，其中該有機溶劑包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、1-乙氧基-2-丙醇、γ-丁內酯、環己酮、乳酸乙酯、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、丙酮、二甲基甲醯胺、異丙醇、四氫呋喃、或4-甲基-2-戊醇。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10825684B2 (en) * 2016-03-18 2020-11-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Material composition and methods thereof
US10990013B2 (en) 2017-09-22 2021-04-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for forming semiconductor structure
US11009796B2 (en) 2017-09-22 2021-05-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for forming semiconductor structure
US10741391B2 (en) 2017-10-25 2020-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for forming semiconductor structure by patterning resist layer having inorganic material
US10381481B1 (en) * 2018-04-27 2019-08-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-layer photoresist
CN111752093B (zh) * 2019-03-28 2023-10-13 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体结构的形成方法
US11681221B2 (en) * 2019-08-28 2023-06-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. EUV photoresist with low-activation-energy ligands or high-developer-solubility ligands
DE102019133965A1 (de) * 2019-08-28 2021-03-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Euv-fotoresist mit liganden mit niedriger aktivierungsenergie oder liganden mit hoher entwicklerlöslichkeit
DE102020129681B4 (de) 2020-03-30 2023-03-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung
US11822237B2 (en) 2020-03-30 2023-11-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
JP2023524969A (ja) * 2020-05-06 2023-06-14 インプリア・コーポレイション 中間凍結工程による有機金属光パターニング可能層を用いたマルチパターニング
TWI781629B (zh) * 2020-05-22 2022-10-21 台灣積體電路製造股份有限公司 半導體裝置的製造方法
US11726405B2 (en) 2020-09-30 2023-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photoresist for semiconductor fabrication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5035975A (en) * 1989-02-17 1991-07-30 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light-sensitive material containing silver halide reducing agent and polymerizable compound
US20150056542A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Inpria Corporation Organometallic solution based high resolution patterning compositions
US20150056555A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photoresist and Method of Formation and Use
TWI573249B (zh) * 2012-11-12 2017-03-01 聯華電子股份有限公司 半導體佈局圖案之製作方法、半導體元件之製作方法以及半導體元件

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162739A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 Hitachi Chem Co Ltd 永久マスクレジスト、永久マスクレジストの製造法及び永久マスクレジスト積層基板
JP2004354609A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
JP4296053B2 (ja) * 2003-07-04 2009-07-15 富士フイルム株式会社 多層レジストプロセス用中間層組成物及びそれを用いたパターン形成方法
EP1775127B1 (en) * 2004-08-04 2012-01-25 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Ink-jet recording method
JP5206508B2 (ja) * 2009-03-09 2013-06-12 Ｊｓｒ株式会社 レジストパターンコーティング剤及びそれを用いたレジストパターン形成方法
US20130189533A1 (en) * 2010-10-14 2013-07-25 Nissan Chemical Industries, Ltd. Resist underlayer film forming composition for lithography containing polyether structure-containing resin
US9213234B2 (en) 2012-06-01 2015-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photosensitive material and method of lithography
US9256133B2 (en) 2012-07-13 2016-02-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method for developing process
US9028915B2 (en) 2012-09-04 2015-05-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming a photoresist layer
US9093530B2 (en) 2012-12-28 2015-07-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fin structure of FinFET
US9012132B2 (en) 2013-01-02 2015-04-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Coating material and method for photolithography
US8993404B2 (en) * 2013-01-23 2015-03-31 Intel Corporation Metal-insulator-metal capacitor formation techniques
US9223220B2 (en) 2013-03-12 2015-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photo resist baking in lithography process
US9146469B2 (en) 2013-03-14 2015-09-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Middle layer composition for trilayer patterning stack
US8796666B1 (en) 2013-04-26 2014-08-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MOS devices with strain buffer layer and methods of forming the same
US9583381B2 (en) * 2013-06-14 2017-02-28 Micron Technology, Inc. Methods for forming semiconductor devices and semiconductor device structures
US9372402B2 (en) * 2013-09-13 2016-06-21 The Research Foundation For The State University Of New York Molecular organometallic resists for EUV
US9548303B2 (en) 2014-03-13 2017-01-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. FinFET devices with unique fin shape and the fabrication thereof
KR102696070B1 (ko) 2014-10-23 2024-08-16 인프리아 코포레이션 유기 금속 용액 기반의 고해상도 패터닝 조성물 및 상응하는 방법
US9536759B2 (en) 2015-05-29 2017-01-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Baking apparatus and method
US9996004B2 (en) * 2015-11-20 2018-06-12 Lam Research Corporation EUV photopatterning of vapor-deposited metal oxide-containing hardmasks
JP6980993B2 (ja) * 2016-10-06 2021-12-15 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
US9929012B1 (en) * 2016-12-14 2018-03-27 International Business Machines Corporation Resist having tuned interface hardmask layer for EUV exposure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5035975A (en) * 1989-02-17 1991-07-30 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light-sensitive material containing silver halide reducing agent and polymerizable compound
TWI573249B (zh) * 2012-11-12 2017-03-01 聯華電子股份有限公司 半導體佈局圖案之製作方法、半導體元件之製作方法以及半導體元件
US20150056542A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Inpria Corporation Organometallic solution based high resolution patterning compositions
US20150056555A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photoresist and Method of Formation and Use

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