用于脱气减少和带外辐射吸收的新光刻胶添加剂制造技术

在衬底上方形成可图案化层。在可图案化层上方形成光敏层。光敏层包含添加剂。添加剂至少包含浮动控制化学成分和容量控制化学成分。对光敏层实施旋转干燥和/或烘烤工艺。浮动控制化学成分使添加剂在旋转干燥或烘烤期间上升。此后，作为远紫外(EUV)光刻工艺的部分，曝光光敏层。在曝光期间在光敏层内部生成一种或多种脱气化学物质。容量控制化学成分足够大量和致密以将脱气化学物质捕获在光敏层内部。本发明专利技术的实施例还涉及用于脱气减少和带外辐射吸收的新光刻胶添加剂。

【技术实现步骤摘要】
优先权数据本申请要求2015年2月13日提交的标题为“Novel Photoresist Additive forOutgassing Reduction and Out-of-Band Radiation Absorption”的临时专利申请第62/115，671号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术涉及集成电路器件，更具体地，涉及用于脱气减少和带外辐射吸收的新光刻胶添加剂。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代IC都具有比上一代更小和更复杂的电路。然而，这些进步也已经增大了处理和制造IC的复杂度，并且为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似的发展。在集成电路演化的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)已经普遍增大，而几何尺寸(即，使用制造工艺可以产生的最小组件(或线))已经减小。随着半导体器件尺寸不断缩小，例如，小于20纳米(nm)节点，传统的光刻技术具有光学限制，这导致分辨率问题并且不能实现期望的光刻性能。相比之下，远紫外(EUV)光刻可以实现小得多的器件尺寸。然而，EUV光刻仍具有与光刻胶脱气相关的一些缺点，光刻胶脱气可能污染光刻工具并且使光刻性能退化。因此，虽然现有的光刻胶材料对于它们的预期目的通常已经足够，但是它们不是在每个方面都已完全令人满意。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成层；在所述层上方涂布光刻胶，其中，所述光刻胶包含添加剂；旋转干燥和/或烘烤所述光刻胶，其中，所述添加剂在所述光刻胶的旋转干燥或烘烤期间浮动至所述光刻胶的上表面；以及此后对所述光刻胶实施曝光工艺，从而产生一种或多种光刻胶脱气产物，其中，浮动至所述光刻胶的所述上表面处的所述添加剂防止所述一种或多种光刻胶脱气产物逃离所述光刻胶。本专利技术的另一实施例提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成可图案化层；在所述可图案化层上方形成光敏层，其中，所述光敏层包含添加剂，其中，所述添加剂至少包含浮动控制化学成分和容量控制化学成分；旋转干燥或烘烤所述光敏层，其中，所述浮动控制化学成分允许所述添加剂在旋转干燥或烘烤期间上升；以及此后，作为远紫外(EUV)光刻工艺的部分，曝光所述光敏层，其中，在曝光期间在所述光敏层内部生成一种或多种脱气化学物质，并且其中，所述容量控制化学成分足够大量和致密以将所述脱气化学物质捕获在所述光敏层内部。本专利技术的又一实施例提供了一种光刻胶添加剂，包括：浮动控制组分，使所述光刻胶添加剂朝着光刻胶的上表面浮动，其中，所述光刻胶添加剂设置在所述光刻胶中；以及容量控制组分，所述容量控制组分具有足够的密度和量以阻挡曝光工艺期间释放的一种或多种光刻胶脱气产物。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1和图9至图10是根据本专利技术的一些实施例的处于制造的各个阶段的半导体器件的图解截面侧视图。图2至图8示出了根据本专利技术的一些实施例的光刻胶材料(或其组分)的化学式。图11是根据本专利技术的一些实施例的示出制造半导体器件的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。图1和图9至图10是根据本专利技术的各个方面的处于制造的各个阶段的半导体器件35的图解截面侧视图。半导体器件35可以包括集成电路(IC)芯片、片上系统(SoC)或其部分并且可以包括诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、高功率MOS晶体管或其他类型的晶体管的各种无源和有源微电子器件。由于远紫外(EUV)光刻的实现小半导体器件尺寸(例如，20纳米(nm)技术节点或更小)的能力，所以远紫外(EUV)光刻变得广泛使用。然而，对于传统的EUV光刻，光刻胶脱气仍是一个挑战。更具体地，在EUV光刻中的曝光工艺期间(或之后)，涂布在半导体晶圆上的光刻胶材料可以产生脱气产物或物质。当允许从光刻胶逃离时，脱气产物可以污染光刻工具并且使光刻性能退化。此外，这些脱气产品可以由光产酸剂(PAG)、保护基团的光化学裂解或来自光产酸剂的分解产物产生。作为非限制性实例，PAG可以在酸生成期间脱气叔丁基苯，并且光刻胶中的聚合物可以在脱保护反应期间脱气异丁烯。为了抑制光刻胶脱气产物，可以在光刻胶表面上方形成保护层。以这种方式，脱气产物可以由保护层阻挡，从而减少光刻胶脱气产物的散发。不幸的是，这种方法不仅引起较高的制造成本(即，由于用于保护层的额外材料和用于形成保护层的额外的工具)，而且可以不利地影响光刻性能，因为该方法实际上增大光刻胶“高度”，从而引起与较小的工艺窗口、弱塌陷裕度、差的焦深或光刻胶膜损失相关的问题。本专利技术提供了新的方法以抑制光刻胶脱气，但是不经受以上关于保护顶部涂层方法讨论的缺点。下面将参照图1至图11更详细地讨论本专利技术的各个方面。参照图1，半导体器件35包括衬底40。在一些实施例中，衬底40是掺杂有诸如硼的p型掺杂剂的硅衬底(例如，p型衬底)。可选地，衬底40可以是其他合适的半导体材料。例如，衬底40可以是掺杂有诸如磷或砷的n型掺杂剂的硅衬底(n型衬底)。衬底40可以包括诸如锗和金刚石的其他元素半导体。衬底40可以可选择地包括化合物半导体和/或合金半导体。此外，衬底40可以包括外延层(epi层)，可以被应变以用于性能增强，并且可以包括绝缘体上硅(SOI)结构。在一些实施例中，衬底40是基本上导电的或半导电的。电阻可以小于约103欧姆-米。在一些实施例中，衬底40包含金属、金属合金或具有化学式MXa的金属氮化物/硫化物/硒化物/氧化物/硅化物，其中，M是金属，并且X是N、S、Se、O、Si，并且其中，“a”在从约0.4至2.5的范围内。例如，衬底40可以包含Ti、Al、Co、Ru、TiN、WN2或TaN。在一些其他实施例中，衬底40包含介电常数在从约1至约40的范围内的介电材料。在一些其他实施例中，衬底40包含S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成层；在所述层上方涂布光刻胶，其中，所述光刻胶包含添加剂；旋转干燥和/或烘烤所述光刻胶，其中，所述添加剂在所述光刻胶的旋转干燥或烘烤期间浮动至所述光刻胶的上表面；以及此后对所述光刻胶实施曝光工艺，从而产生一种或多种光刻胶脱气产物，其中，浮动至所述光刻胶的所述上表面处的所述添加剂防止所述一种或多种光刻胶脱气产物逃离所述光刻胶。

【技术特征摘要】
2015.02.13 US 62/115,671;2015.10.07 US 14/876,8791.一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成层；在所述层上方涂布光刻胶，其中，所述光刻胶包含添加剂；旋转干燥和/或烘烤所述光刻胶，其中，所述添加剂在所述光刻胶的旋转干燥或烘烤期间浮动至所述光刻胶的上表面；以及此后对所述光刻胶实施曝光工艺，从而产生一种或多种光刻胶脱气产物，其中，浮动至所述光刻胶的所述上表面处的所述添加剂防止所述一种或多种光刻胶脱气产物逃离所述光刻胶。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述添加剂包含：浮动控制单元，配置为使所述添加剂朝着所述光刻胶的所述上表面浮动；以及容量控制单元，配置为阻挡所述一种或多种光刻胶脱气产物。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述浮动控制单元包含氟或C1-C9含氟烷基基团；以及所述容量控制单元包含C5-C20烷基基团、环烷基基团、羟烷基基团、烷氧基基团、烷氧基烷基基团、乙酰基基团、乙酰基烷基基团、羧基基团、烷基羧基基团、环烷基羧基基团、C5-C20饱和或不饱和烃环或C5-C20杂环基团。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述添加剂还包含辐射吸收控制单元，所述辐射吸收控制单元配置为吸收波长在从约180纳米至约250纳米的范围内的辐射。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖韦翰，张庆裕，王建惟，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71