界定不同光阻图案的双重显影方法技术

本公开提供一种界定不同光阻图案的双重显影方法。该双重显影方法包含：提供一基底，该基底包括一周围区以及一阵列区，该阵列区邻近该周围区；使用一双型光阻而形成一光阻层在该基底上；通过一第一光遮罩而将该光阻层曝光到辐射，以界定出一第一图案在该周围区中；使用一正型显影剂显影该光阻层，以形成一第一图案在该周围区中以及形成该光阻层的一余留未曝光部分在该阵列区中；通过一第二光遮罩将在该周围区中的该第一图案与在该阵列区中的该光阻层曝光到辐射，以界定出一第二图案；以及使用一负型显影剂显影在该阵列区中的该光阻层，以形成一第二图案在该阵列区中。以形成一第二图案在该阵列区中。以形成一第二图案在该阵列区中。

【技术实现步骤摘要】
界定不同光阻图案的双重显影方法


[0001]本申请案主张2021年2月18日申请的美国正式申请案第17/178,969号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
[0002]本公开关于一种半导体元件的制备方法。特别涉及一种使用双重显影方法以界定不同电阻图案的半导体元件的制备方法。

技术介绍

[0003]集成电路(IC)的制造涉及一些工艺，其通常可归类为沉积、图案化以及掺杂。由于这些工艺的使用，所以可建立具有各式不同元件的多个复杂结构，以形成一半导体元件的复杂电路。
[0004]微影(光刻，Lithography)广泛应用于IC制造，其中各种IC图案被转移到一基底上以形成一半导体元件。一微影工艺可包含形成一光阻(光刻胶)层在一基底上；将该光阻层曝光到辐射(radiation)；以及显影该曝光的光阻层；借此形成一图案化光阻层。
[0005]在微影(lithography或是photolithography)中，一辐射敏感(光敏感)层形成在一或多个层上，该一或多个层则以一些方法进行处理，以便选择地掺杂及/或转移到其上的一图案。一光阻层本身首先将其曝光到辐射以进行图案化，而该辐射(选择地)经过包含该图案的一中间光遮罩或光罩(掩膜，reticle)。因此，取决于该光阻层所使用的类型，该光阻层的曝光或未曝光区域变得更可溶或更不可溶。然后使用一显影剂(developer)以移除该光阻层的这些更可溶区域，留下一图案化光阻。然后，该图案化光阻可当作多个下覆层的一光遮罩，然后其可选择地被处理，举例来说，以便进行蚀刻。
[0006]微影可使用两种显影工艺中的其中一个：一正型显影(positive
‑
tone development，PTD)工艺以及一负型显影(negative
‑
tone development，NTD)工艺。PTD工艺使用一正型显影剂，其表示选择地溶解并移除一光阻层的该等曝光部分的一显影剂。NTD工艺使用一负型显影剂，其表示选择地溶解并移除该光阻层的该等为曝光部分的一显影剂。PTD工艺使用多个水基显影剂(aqueous
‑
based developers)以及多个水基清洗溶液(aqueous
‑
based rinse solutions)。NTD工艺使用多个有机基显影剂(organic
‑
based developers)以及多个有机基清洗溶液(organic
‑
based rinse solutions)。当试图满足多个先进技术节点的微影分辨率需求时，PTD工艺以及NTD工艺两者均具有缺点。已经观察到PTD工艺与NTD工艺两者均造成光阻图案膨胀，导致该光阻层的该等曝光部分与该等未曝光部分之间的对比度不足(换言之，光阻的对比度差)并导致变形、塌陷及/或剥离问题。在PTD工艺中，该等水基清洗溶液易于使该光阻层的羧基(carboxyl group)质子化，借此产生该光阻层的一些残留物(residues)。而且，目前的PTD与NTD工艺导致各式不同的光阻层结构问题。
[0007]当该等IC结构持续缩小时，用于PTD与NTD光阻的传统图案化工艺则存在焦深差、缺陷以及重叠效能降低的问题。此外，在该等光阻显影之后的PTD与NTD光阻图案化期间所产生的多个开孔，可包括多个非均匀关键尺寸(non
‑
uniform critical dimensions)。
[0008]据此，虽然已存在的该等微影技术通常已经足以满足它们的预期目的，但它们在所有方面并未完全令人满意。
[0009]上文的“现有技术”说明仅提供
技术介绍
，并未承认上文的“现有技术”说明披露本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

技术实现思路

[0010]本公开的一实施例提供一种界定不同光阻图案的双重显影方法，其特征通常可包括下列步骤：提供一基底，该基底包括一周围区以及一阵列区，该阵列区邻近该周围区；使用一双型光阻而形成一光阻层在该基底上；通过一第一光遮罩而将该光阻层曝光到辐射，以界定出一第一图案在该周围区中；使用一正型显影剂显影该光阻层，以形成一第一图案在该周围区中以及形成该光阻层的一余留未曝光部分在该阵列区中；通过一第二光遮罩将在该周围区中的该第一图案与在该阵列区中的该光阻层曝光到辐射，以界定出一第二图案；以及使用一负型显影剂显影在该阵列区中的该光阻层，以形成一第二图案在该阵列区中；其中该第一图案与该第二图案是不同的，其中该第一图案在该第二光遮罩下大致为光可穿透(light
‑
transmittable)。
[0011]在一些实施例中，该双重显影方法还包括通过脱水及烘烤而减少或消除在该基底的一表面上湿气，以预处理该基底。
[0012]在一些实施例中，该双重显影方法还包括施加一化合物到该基底的一表面，该化合物选自六甲基二硅氮烷(hexa
‑
methyl
‑
disilazane，HMDS)、三甲基甲硅烷基二乙胺(tri
‑
methyl
‑
silyl
‑
diethyl
‑
amine，TMSDEA)及其组合。
[0013]在一些实施例中，该基底为一硅(Si)基底、一锗(Ge)基底、一硅锗(SiGe)基底、一蓝宝石上覆硅(silicon
‑
on
‑
sapphire，SOS)基底、一石英上覆硅(silicon
‑
on
‑
quartz)基底、一绝缘体上覆硅(silicon
‑
on
‑
insulator，SOI)基底、一III
‑
V族化合物材料或是其组合。
[0014]在一些实施例中，通过将该双型光阻旋转涂布在该基底上以实现形成一光阻层在该基底上的步骤。
[0015]在一些实施例中，该双型光阻包括一光阻，取决于所使用的显影溶剂的选择，该光阻可用于产生正型或负型浮雕图案(relief patterns)。
[0016]在一些实施例中，该双型光阻包括的一光阻。
[0017]在一些实施例中，该双重显影方法还包括在使用一正型显影剂而显影该光阻层以形成一第一图案的步骤之前，软烘烤该光阻层。
[0018]在一些实施例中，该正型显影剂包括四甲基氢氧化铵(tetra
‑
methyl ammonium hydroxide)的水溶液(aqueous solution)。
[0019]在一些实施例中，该负型显影剂包括乙酸正丁酯(n
‑
butyl acetate)的有机溶液(organic solution)。
[0020]在一些实施例中，该双重显影方法还包括在通过一第一光遮罩将该光阻层曝光到辐射以界定一第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界定不同光阻图案的双重显影方法，包括：提供一基底，该基底包括一周围区以及一阵列区，该阵列区邻近该周围区；使用一双型光阻而形成一光阻层在该基底上；通过一第一光遮罩而将该光阻层曝光到辐射，以界定出一第一图案在该周围区中；使用一正型显影剂显影该光阻层，以形成一第一图案在该周围区中以及形成该光阻层的一余留未曝光部分在该阵列区中；通过一第二光遮罩将在该周围区中的该第一图案与在该阵列区中的该光阻层曝光到辐射，以界定出一第二图案；以及使用一负型显影剂显影在该阵列区中的该光阻层，以形成一第二图案在该阵列区中；其中该第一图案与该第二图案是不同的，其中该第一图案在该第二光遮罩下大致为光可穿透。2.如权利要求1所述的双重显影方法，还包括通过脱水及烘烤而减少或消除在该基底的一表面上湿气，以预处理该基底。3.如权利要求1所述的双重显影方法，还包括施加一化合物到该基底的一表面，该化合物选自六甲基二硅氮烷、三甲基甲硅烷基二乙胺及其组合。4.如权利要求1所述的双重显影方法，其中该基底为一硅基底、一锗基底、一硅锗基底、一蓝宝石上覆硅基底、一石英上覆硅基底、一绝缘体上覆硅基底、一II...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶永全，陈任和，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：