接触孔形成方法技术

技术编号:14767772 阅读:215 留言:0更新日期:2017-03-08 12:07
形成接触孔的方法包含∶(a)在待图案化的层上设置包含多个柱图案的衬底;(b)在所述柱图案和所述待图案化的层上形成硬掩模层;(c)在所述硬掩模层上涂布图案处理组合物,其中所述图案处理组合物包含含有反应性表面附接基团的聚合物和溶剂;以及任选地烘烤所述衬底;其中所述聚合物变得键结于所述硬掩模层以在所述硬掩模层上形成聚合物层;以及(d)用包含溶剂的冲洗试剂处理所述衬底以去除残余的未结合的所述聚合物,从而形成安置于多个周围柱图案之间的第一孔。所述方法从涂布所述图案处理组合物到用所述溶剂处理所述衬底,避免使所述聚合物曝露于活化辐射。还提供了图案处理组合物和通过所述方法形成的电子装置。本发明专利技术尤其适用于制造提供高分辨率接触孔图案的半导体装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及电子装置的制造。更确切地说,本专利技术涉及允许形成密集接触孔图案的接触孔形成方法。本专利技术还涉及可用于所述方法的图案处理组合物和通过所述方法形成的电子装置。本专利技术尤其适用于制造提供高分辨率接触孔图案的半导体装置。
技术介绍
在半导体制造业中,使用光致抗蚀剂材料将图像转移到安置在半导体衬底上的一个或多个底层,例如金属、半导体和介电层,以及所述衬底本身。为了增加半导体装置的集成密度并允许形成具有纳米范围内的尺寸的结构,已开发并继续开发具有高分辨率能力的光致抗蚀剂和光刻处理工具。为了提高光刻性能,已开发193nm浸没式光刻工具以有效地提高成像装置,例如具有ArF光源的扫描仪的镜头的数值孔径(NA)。此通过在成像装置的最后一个表面与半导体晶片的上表面之间使用相对高折射率的流体(即浸没流体)来实现。但是,193nm浸没式扫描器的分辨极限不允许在下一代半导体装置中所需的分辨率下将某些特征直接图案化。为了使成像分辨率增加超过用193浸没式扫描器可获得的分辨率,已开发EUV曝露工具。但是,例如由于围绕EUV光源的技术问题和其过高的成本,所以已经延迟了此等工具的普遍采用。因此,需要通过新的工艺整合方案,扩大现有的光刻工具箱的能力。已经提出了一种双重图案化方法,用于印刷高密度接触孔阵列。在此方法中,使用不同光掩模的分开曝露步骤用于使第一接触孔图案成像并接着从第一图案胶印第二接触孔图案。但是,此方法对覆盖误差高度敏感,因为需要第二曝露的第二接触孔掩模图案与第一曝露接触孔图案精确对准。为避免可能对准误差,已经提出了自对准接触孔形成方法。参看图1,美国专利第8,309,463B2号公开了光致抗蚀剂柱图案2的侧壁上间隔物层1的形成,光致抗蚀剂柱图案2以正方形阵列安置,使得相邻间隔物彼此接触,去除光致抗蚀剂图案,使用间隔物作为蚀刻掩模蚀刻下层掩模层3以形成掩模图案,且使用掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻下层目标蚀刻层以形成目标接触孔。接触孔在间隔物之间的区域4(外部)和间隔物内的区域中形成。间隔物层可以是氮化物膜、氧化物膜或其组合,并且可通过原子层沉积(ALD)形成。此工艺为不利的,因为在间隔物之间形成的区域非圆形,而是具有星形形状,其中尖点5在每组相邻间隔物的接触点形成。相信此图案将在蚀刻后转移至掩模层和目标接触孔。作为图案的非圆形几何形状和尖点的结果,相信所得装置的电特性将会受到不利影响。另外,由间隔物之间的区域形成的接触孔相对于由间隔物内的区域形成的周围孔的尺寸和几何形状的差异会引起导电性的双峰分布,此也会不利地影响装置性能。所述工艺的不利之处还在于非正方形的接触孔阵列会加重上述问题。举例来说,在长方形接触孔阵列的情况下,在柱图案之间形成的所得接触孔本身将为长方形以及具有尖点,使得那些孔在尺寸和几何形状上与由间隔物内的区域形成的圆形孔不同。六角形接触孔阵列将产生在各组三个周围柱之间具有三个尖点的三角形状的区域,并将遭遇以上关于正方形阵列所述的相同问题。在本领域中持续需要改善的图案形成方法,其解决与现有技术水平相关的一个或多个问题并允许在电子装置制造中形成高密度接触孔图案。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面,提供形成接触孔的方法。所述方法包含∶(a)在待图案化的层上设置包含多个柱图案的衬底;(b)在所述柱图案和所述待图案化的层上形成硬掩模层;(c)在所述硬掩模层上涂布图案处理组合物,其中所述图案处理组合物包含含有反应性表面附接基团的聚合物和溶剂;以及任选地烘烤所述衬底;其中所述聚合物变得键结于所述硬掩模层以在所述硬掩模层上形成聚合物层;以及(d)用包含溶剂的冲洗试剂处理所述衬底以去除残余的未结合的所述聚合物,从而形成安置于多个周围柱图案之间的第一孔。所述方法从涂布图案处理组合物到用溶剂处理衬底,避免使聚合物曝露于活化辐射。还提供了图案处理组合物和通过所述方法形成的电子装置。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的,并且并非意图限制本专利技术。除非上下文另作明确指示,否则如本文所使用,单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”打算既包括单数形式又包括复数形式。附图说明将参照以下附图描述本专利技术,其中相同的元件符号表示相同的特征,其中:图1描绘在已知的接触孔图案化方法中电子装置衬底的俯视图;图2A-2H描绘第一电子装置衬底在根据本专利技术的接触孔形成方法的各个阶段的横截面图和俯视图;图3A-3H描绘第二电子装置衬底在根据本专利技术的接触孔形成方法的各个阶段的横截面图和俯视图;以及图4提供在实例中形成的接触孔的SEM显微照片。具体实施方式现在将参看图2A-2H描述根据本专利技术的方法,所述图说明形成接触孔的一种示例性工艺流程。图2A描绘衬底100的俯视图和横截面图(分别是顶部图和底部图),衬底100在其表面上具有一个或多个待图案化的层102并在层102上具有多个柱图案104。横截面图沿着相应俯视图中的虚线A-A截得。衬底可包括各种在其表面上形成的层和特征。衬底可以是例如半导体,例如硅或化合物半导体(例如III-V或II-VI)、玻璃、石英、陶瓷、铜等材料。典型地,衬底为半导体晶片。一个或多个待图案化的层102可以包括例如以下一个或多个:导电层,例如铝层、铜层、钼层、钽层、钛层、钨层、合金层、此类金属的氮化物或硅化物层、掺杂非晶硅或掺杂多晶硅层;介电层,例如氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或金属氧化物层;和半导体层。取决于待蚀刻的特定层、膜厚度和待使用的光刻材料和方法,层102可以包括硬掩模层和/或底部抗反射涂层(BARC),在其上可以涂布光致抗蚀剂层并形成柱图案104。使用硬掩模层可能例如在极薄抗蚀剂层的情况下,在待蚀刻的层需要显著蚀刻深度下和/或在特定蚀刻剂具有不良抗蚀剂选择性下是所需的。待形成的柱图案可以转移到硬掩模层,硬掩模层又可以用作蚀刻一个或多个底层的掩模。适合的硬掩模材料和形成方法为本领域中已知。典型的材料包括例如钨、钛、氮化钛、氧化钛、氧化锆、氧化铝、氮氧化铝、氧化铪、旋转碳(SOC)、氮氧化硅和氮化硅。硬掩模层可以包括单个层或不同材料的多个层。可以例如通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或旋涂来涂覆硬掩模层。在衬底和/或底层将在光致抗蚀剂曝露期间另外反射大量入射辐射,使得所形成的图案的品质将受不利影响的情况下,BARC层可为所需的。此类涂层可以改进聚焦深度、曝露宽容度、线宽均匀性和CD控制。当抗蚀剂曝露于深紫外光(300nm或更小),例如KrF准分子激光(248nm)或ArF准分子激光(193nm)时,典型地使用抗反射涂层。抗反射涂层可以包含单层或多个不同层,并且可以是有机或无机材料。适合的抗反射材料和形成方法为本领域中已知。抗反射材料可以购得,例如由罗门哈斯电子材料有限责任公司(RohmandHaasElectronicMaterialsLLC)(美国马萨诸塞州马波罗(Marlborough,MAUSA))以ARTM商标出售的那些,如ARTM40A和ARTM124抗反射材料。一个或多个待蚀刻的层102可以通过各种技术,例如以下中的一项或多项技术涂覆:CVD,例如等离子体增强的CVD(PECVD)、低压CVD(LPCVD)或磊晶生长、原子层沉积(ALD)、PVD,例如溅镀或蒸发、电镀或旋涂。本文档来自技高网
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接触孔形成方法

【技术保护点】
一种接触孔形成方法,其包含:(a)在待图案化的层上设置包含多个柱图案的衬底;(b)在所述柱图案和所述待图案化的层上形成硬掩模层;(c)在所述硬掩模层上涂布图案处理组合物,其中所述图案处理组合物包含含有反应性表面附接基团的聚合物和溶剂;以及任选地烘烤所述衬底;其中所述聚合物变得键结于所述硬掩模层以在所述硬掩模层上形成聚合物层;以及(d)用包含溶剂的冲洗试剂处理所述衬底以去除残余的未结合的所述聚合物,从而形成安置于多个周围柱图案之间的第一孔;其中所述方法从涂布所述图案处理组合物到用所述溶剂处理所述衬底,避免使所述聚合物曝露于活化辐射。

【技术特征摘要】
2015.08.31 US 14/8409411.一种接触孔形成方法,其包含:(a)在待图案化的层上设置包含多个柱图案的衬底;(b)在所述柱图案和所述待图案化的层上形成硬掩模层;(c)在所述硬掩模层上涂布图案处理组合物,其中所述图案处理组合物包含含有反应性表面附接基团的聚合物和溶剂;以及任选地烘烤所述衬底;其中所述聚合物变得键结于所述硬掩模层以在所述硬掩模层上形成聚合物层;以及(d)用包含溶剂的冲洗试剂处理所述衬底以去除残余的未结合的所述聚合物,从而形成安置于多个周围柱图案之间的第一孔;其中所述方法从涂布所述图案处理组合物到用所述溶剂处理所述衬底,避免使所述聚合物曝露于活化辐射。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述柱图案包含有机材料。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述硬掩模材料是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。4.根据权利要求1到3中任一权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·K·朴P·D·胡斯泰特
申请(专利权)人:罗门哈斯电子材料有限责任公司陶氏环球技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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