用含金属的顶涂层对材料膜层进行构图以增强极紫外光刻(EUV)的感光度制造技术

光刻构图方法包括：在半导体衬底上形成多层构图材料膜叠层，该构图材料膜叠层包括在一个或多个附加层上形成的抗蚀剂层；以及在抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层。该方法进一步包括使多层构图材料膜叠层暴露于通过含金属的顶涂层的构图辐射以在抗蚀剂层中形成期望的图案，去除含金属的顶涂层，对在抗蚀剂层中形成的图案显影，根据显影的图案蚀刻至少一层底层，并去除抗蚀剂层的剩余部分。可以例如通过在抗蚀剂层上的原子层沉积或旋涂沉积，或通过从抗蚀剂层的自分离来形成含金属的顶涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用含金属的顶涂层对材料膜层进行构图以增强极紫外光刻(EUV)的感光度
技术介绍
本专利技术涉及半导体集成电路的制造，更具体地说，涉及使用光刻工艺的半导体集成电路特征的构图。作为全球正在进行的努力的一部分以缩小集成电路器件尺寸，已经基于诸如193纳米(193nm)之类的深紫外(DUV)辐射波长进行的多种单图案和多图案光刻工艺，尽管将这样的布置进一步扩展到10nm以下生产节点处的特征构图可能是有问题的，但这种方法仍被广泛使用。期望使用诸如13.5nm的波长的极紫外(EUV)光刻工艺的最新发展有助于在10nm以下的生产节点上对特征进行精确的构图，但是在EUV工艺的实际实施中仍然存在很大的困难。例如，EUV辐射源的输出功率受到限制，因此需要较长的晶圆曝光时间。非常需要提供一种减轻这种缺陷的机制。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了在EUV光刻工艺中与构图材料膜叠层一起使用的含金属的顶涂层。这样的布置可以显著增加构图材料膜叠层的EUV灵敏度，从而减少所需的晶片曝光时间和/或EUV辐射源的功率要求。这继而可以导致晶片生产率的显著提高和集成电路制造成本的相应降低。在本专利技术的一个实施例中，一种光刻构图方法包括在半导体衬底上形成多层构图材料膜叠层，该膜叠层包括在一个或多个附加层上形成的抗蚀剂层，以及在抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层。该方法进一步包括使膜叠层暴露于通过顶涂层的构图辐射以在抗蚀剂层中形成期望的图案，去除顶涂层，对形成在抗蚀剂层中的图案显影，根据显影的图案而蚀刻至少一层底层，并去除抗蚀剂层的剩余部分。可以例如通过在抗蚀剂层上的原子层沉积或旋涂沉积或通过从抗蚀剂层的自分离来形成顶涂层。在本专利技术的另一实施例中，一种半导体结构包括：半导体衬底；以及在该衬底上形成的多层构图材料膜叠层，该膜叠层包括在诸如硬掩模层和有机平坦化层的一个或多个附加层上形成的抗蚀剂层。该结构还包括在抗蚀剂层上形成的含金属的顶涂层。顶涂层可以包括可能以一种或多种金属氧化物的形式的过渡金属和后过渡金属中的至少一种。顶涂层还可包含一种或多种准金属。可以配置顶涂层以使其可溶于用于对在抗蚀剂层中形成的图案显影的显影剂溶液或其他流体中。在本专利技术的另一实施例中，配置含金属的材料以在形成于半导体基板上的多层构图材料膜叠层的抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层。构图材料叠层包括抗蚀剂层和一个或多个在其上形成抗蚀剂层的附加层。含金属的材料被配置为通过在抗蚀剂层上沉积和从抗蚀剂层自分离中的一种来形成顶涂层。含金属的材料可以包括过渡金属和后过渡金属中的至少一种，可能以一种或多种金属氧化物的形式。含金属的材料还可包含一种或多种准金属。含金属的材料包括被构造为包含在用于形成抗蚀剂层的抗蚀剂混合物中的自分离的氟功能化金属添加剂。附图说明图1示出了在本专利技术的实施例中在半导体衬底上形成有机平坦化层之后的半导体结构的截面图；图2示出了在本专利技术的实施例中在平坦化层上形成硬掩模层之后的结构的截面图；图3示出了在本专利技术的实施例中的在硬掩模层上形成抗蚀剂层之后的结构的截面图；图4示出了在本专利技术的实施例中在抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层之后的结构的截面图；图5示出了在本专利技术的实施例中结合穿过顶涂层的抗蚀剂层的构图的暴露于EUV辐射下的结构的截面图；图6示出了在本专利技术的实施例中在抗蚀剂层中的图案显影之后的结构的截面图；图7示出了在本专利技术实施例中的根据在抗蚀剂层中形成的图案在蚀刻硬掩模层之后的结构的截面图；图8示出了在本专利技术实施例中的在去除抗蚀剂层的剩余部分之后示出蚀刻的硬掩模层的结构的截面图。具体实施方式本文在EUV光刻工艺以及相关的构图材料膜叠层和含金属的顶涂层的上下文下描述了本专利技术的实施方案。然而，应理解，本专利技术的应用不限于这些布置，并且本专利技术可广泛地应用于多种不同的光刻工艺、膜叠层、顶涂层以及其他特征和功能。例如，本专利技术的其他实施例不限于与任何特定的单图案或多图案EUV光刻工艺一起使用，而是可以应用于多种其他类型的光刻工艺，包括单图案和多图案两者的DUV光刻工艺。同样，在本专利技术的其他实施例中，可以改变在膜叠层内使用的层的特定布置。而且，在本专利技术的其他实施方案中，顶涂层的特定组分及其形成方式可以改变。对于本领域技术人员而言，所公开的布置中的这些以及许多其他变型将是显而易见的。本专利技术的实施方式涉及在多层构图材料叠层的抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层，以便在EUV光刻工艺中增加构图材料膜叠层的EUV灵敏度。可以通过在抗蚀剂层上沉积，通过从抗蚀剂层的自分离或使用其他技术(包括沉积和自分离技术的组合)来形成顶涂层。通过在膜叠层中提供增加的EUV灵敏度，本专利技术的实施例可以减少所需的晶片曝光时间和/或EUV辐射源的功率要求。这继而可以导致晶片生产率的显着提高和集成电路制造成本的相应降低。图1至图8示出了EUV光刻工艺的一部分，该工艺包括在本专利技术的实施例中在构图材料膜叠层的抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层。EUV光刻工艺与集成电路制造一起应用于半导体晶片。附图示出了晶片的一部分在其作为EUV光刻工艺的一部分而经历顺序的处理操作时的各个截面图。应当理解，这些附图中所示的各种元件和其他特征是为了图示的清楚和简单而简化的，并且不一定按比例绘制。还应注意，本文中提及在另一层或结构“之上”或“上”的一个层或结构的形成旨在被广义地解释，并且不应被解释为排除一个或多个中间层或结构的存在。首先参考图1，半导体结构100代表具有半导体衬底102的半导体晶片的一部分。衬底102的至少一部分可以由硅(Si)形成，并且可以具有大约500至1000微米(μm)的厚度。衬底102本身可以包括多个层，尽管在图中它被示为单层，再次声明是为了说明的清晰和简单。半导体结构100还包括有机平坦化层(OPL)104。OPL104可以形成为大约60nm的厚度，尽管在此示出了该尺寸和其他尺寸作为说明性示例，并且不应解释为限制性的。OPL104可以是本文称为“多层构图材料膜叠层”的最下层，尽管在本专利技术的其他实施例中这样的叠层不需要包括OPL104。如图2所示，在OPL104上形成硬掩模层106，从而得到结构200。硬掩模层106可以由硅基材料形成，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，尽管可以使用多种其他无机或有机材料。可用于形成硬掩模层106的无机材料的其他示例包括含金属的材料，例如氧化钛或氮化钛。可以使用许多其他金属氧化物、金属氮化物和/或金属氧氮化物，以及其他类型的含金属材料。硬掩模层106在此是叠层的第二层，覆盖OPL104。硬掩模层106的厚度可以在大约3nm至15nm的范围内。现在转到图3，在硬掩模层106上形成抗蚀剂层108，从而得到结构300。该结构300包括多层构图材料膜叠层110，其包括OPL104、硬掩模层106和抗蚀剂层108。抗蚀剂层包括适于使用EUV辐射源和相应的光掩模进行构图的光敏材料。尽管可以使用其他类型的抗蚀剂材料，但是抗蚀剂层108可以包括有机EUV光刻胶，并且更特别地包括有机化学放大的光刻胶。抗蚀剂层108本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻构图方法，包括：/n在半导体衬底上形成多层构图材料膜叠层，所述构图材料膜叠层包括在一个或多个附加层上形成的抗蚀剂层；/n在所述抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层；/n使所述多层构图材料膜叠层暴露于通过所述含金属的顶涂层的构图辐射，以/n在所述抗蚀剂层中形成期望的图案；/n去除所述含金属的顶涂层；/n对形成在所述抗蚀剂层中的所述图案显影；/n根据所述显影的图案蚀刻至少一层底层；以及/n去除所述抗蚀剂层的剩余部分；/n其中在所述抗蚀剂层上形成所述含金属的顶涂层包括利用从所述抗蚀剂层的自分离工艺形成所述含金属的顶涂层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171219 US 15/846,9421.一种光刻构图方法，包括：
在半导体衬底上形成多层构图材料膜叠层，所述构图材料膜叠层包括在一个或多个附加层上形成的抗蚀剂层；
在所述抗蚀剂层上形成含金属的顶涂层；
使所述多层构图材料膜叠层暴露于通过所述含金属的顶涂层的构图辐射，以
在所述抗蚀剂层中形成期望的图案；
去除所述含金属的顶涂层；
对形成在所述抗蚀剂层中的所述图案显影；
根据所述显影的图案蚀刻至少一层底层；以及
去除所述抗蚀剂层的剩余部分；
其中在所述抗蚀剂层上形成所述含金属的顶涂层包括利用从所述抗蚀剂层的自分离工艺形成所述含金属的顶涂层。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述构图材料膜叠层的所述一个或多个附加层包括以下至少之一：
硬掩模层；以及
有机平坦化层。


3.如权利要求2所述的方法，其中根据所述显影的图案蚀刻至少一层底层包括蚀刻所述硬掩模层。


4.如权利要求1所述的方法，其中在所述抗蚀剂层上形成所述含金属的顶涂层包括利用沉积工艺在所述抗蚀剂层上形成所述含金属的顶涂层。


5.如权利要求4所述的方法，其中，用于形成所述含金属的顶涂层的所述沉积工艺包括原子层沉积工艺。


6.如权利要求4所述的方法，其中，用于形成所述含金属的顶涂层的所述沉积工艺包括旋涂工艺。


7.如权利要求1所述的方法，其中利用从所述抗蚀剂层的自分离工艺形成所述含金属的顶涂层包括：
在用于形成所述抗蚀剂层的抗蚀剂混合物中提供自分离材料；
利用所述抗蚀剂混合物以形成所述抗蚀剂层；以及
对所述抗蚀剂层进行指定的工艺，以使所述自分离材料从所述抗蚀剂层自分离，从而形成所述含金属的顶涂层。


8.如权利要求7所述的方法，其中使所述自所述分离材料从所述抗蚀剂层自分离以形成所述含金属的顶涂层的指定工艺包括施加后烘烤...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·德希尔瓦，D·戈德法布，N·费利克斯，D·科利斯，R·沃吉特基，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US