湿溶性光刻制造技术

一种在半导体衬底上形成湿溶性光刻层的系统，包括提供衬底，在衬底上淀积包括第一材料的第一层，在衬底上淀积包括第二材料的第二层。在一个实施例中，第一材料与第二材料包括不同的成分，第一层和第二层之一包括硅。

【技术实现步骤摘要】
湿溶性光刻
本专利技术一般地涉及半导体器件的制造，更具体地涉及用于制造半导体器件的湿溶性光刻。
技术介绍
半导体集成电路(IC)产业经历了快速的发展。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC，其中每代比前一代具有更小和更复杂的电路。这些进步增加了工艺和制造IC的复杂度，对于这些需要实现的进步，需要IC工艺和制造的类似的发展。在IC演进的过程中，功能密度(即每芯片区域的互连器件的数目)普遍增加，而几何尺寸(即使用制造工艺能够产生的最小元件(或线))减小了。规模缩小的工艺通过增加生产效率和降低相关成本而普遍提供了益处。这样的规模缩小也需要半导体制造和加工设备的相关改进。半导体制造中常用的一个工艺为在制造期间在半导体器件上添加光致抗蚀剂层。光致抗蚀剂可以是正性的或负性的，一般作为光敏材料用于光刻中以在半导体器件的表面形成构图的涂层。该构图的涂层允许工艺，如传统的注入工艺，将不同的掺杂剂注入到半导体衬底/晶片上添加的构图中。在这些注入工艺之后，一般使用一种或多种干法刻蚀(如，灰化、等离子体刻蚀(O3，CF4)等等)和/或湿法刻蚀(例如Caros’clean，H2SO4/H2O2等等)工艺移除光致抗蚀剂。已经观察到，由于C-C键的形成(例如键能～350kJ/mol)，传统的注入工艺导致有机光致抗蚀剂硬化，留下了碳质壳，该碳质壳在多数溶液中不能溶解，从而很难移除。另一个问题在于干法刻蚀工艺通常会损坏衬底(如氧化物损耗)，从而导致半导体器件减弱了电性能，降低了生产率，增加了制造成本。单独的湿法刻蚀能够防止衬底损坏，但是传统的湿法刻蚀方法在衬底上留下了交叉耦合的碳化光致抗蚀剂(PR)壳颗粒。这些颗粒也对半导体器件的电性能具有负面影响。因此，需要一种解决上述问题的方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及形成湿溶性光刻层的系统和方法。在一个实施例中，在半导体衬底上形成湿溶性光刻层的系统，包括：提供衬底；在衬底上淀积包括第一材料的第一层；在衬底上淀积包括第二材料的第二层。在一个实施例中，第一材料与第二材料包括不同的组成，第一层和第二层中之一包括硅。附图说明本专利技术从以下的详细描述结合附图可以得到更好的理解。需要强调的是，根据行业内的标准实践，不同的器件为了示意的目的没有按比例绘制。实际上，不同特征的尺寸可以为了描述清楚目的而任意地增加或减小。以下是示例性的附图的简要说明。它们仅仅是示例性的实施例，本专利技术的范围不应当限制于此。图1示出了使用湿溶性光刻层制造半导体器件的一个实施例的图层的剖面图。图2示出了使用湿溶性光刻层制造半导体器件中的原位牺牲层(insitusacrificiallayer)的一个实施例的剖面图。图3示出了使用湿溶性光刻层制造半导体器件中的非原位牺牲层(exsitusacrificiallayer)的一个实施例的剖面图。图4示出了使用湿溶性光刻层制造半导体器件的一个实施例的反向层的剖面图。图5示出了使用湿溶性光刻层加工集成电路的方法的一个实施例的流程图。具体实施方式本专利技术一般地涉及半导体器件的制造，更具体地涉及用于制造半导体器件的湿溶性光刻。可以理解的是，以下所公开的内容提供了很多不同的实施例，例如，用于实现本专利技术的不同特征。以下描述了元件和设置的具体的例子以简化本专利技术。当然，这些仅仅是例子，并不作为限制。例如，以下的描述中第一特征在第二特征之上或上面的结构可以包括第一和第二特征直接接触的实施例，也可以包括形成在第一和第二特征之间的附加的特征的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触的。另外，本专利技术在不同的例子中可能重复参考数字和/或标号。这些重复是为了简单和清楚的目的，其本身并不指示所讨论的不同的实施例和/或构造之间的关系。本专利技术公开了用于在制造半导体器件中使用的湿溶性光刻系统和方法。在本专利技术中可能替换地使用术语光刻、光刻技术和光学光刻。光刻技术是用于微细加工，如半导体加工，选择性地移除薄膜或衬底的部分的工艺。该工艺使用光将构图(如，几何构图)从光掩膜传递到衬底上的光敏制剂(如光致抗蚀剂，或简称“抗蚀剂”)。然后进行一系列化学处理将曝光的构图刻到光致抗蚀剂下面的材料上。在复杂的集成电路(例如，新式互补金属氧化物半导体(CMOS))中，衬底晶片可以经过几个光刻周期。在光刻技术中，可以通过使用投影图像或光学掩膜将其暴露在光中而产生刻蚀抗蚀剂。换言之，该步骤类似于用于制造印刷电路板的方法的精确方案。工艺中的随后的阶段相比于光刻印刷与刻蚀更加相关。因为光刻使得可以更好的控制其产生的目的物的形状和尺寸，并且因为它能够在整个表面之上同时产生构图，因此可以使用光刻。半导体光刻典型地包括在半导体衬底的顶面上添加光致抗蚀剂层和曝光光致抗蚀剂以构图的工艺步骤。通常进行曝光后烘焙(PEB)以使得曝光的光致抗蚀剂聚合体裂开。然后包括裂开的聚合体光致抗蚀剂的衬底被转移到显影室以移除曝光的光致抗蚀剂，其可溶于水性显影溶液。传统上，显影溶液如四甲基氢氧化铵(tetra-methylammoniumhydroxide，TMAH)以胶状(puddle)的形式被添加到抗蚀剂表面以显影曝光的光致抗蚀剂。可以使用浸置式(puddleprocess)添加TMAH。然后在衬底上进行去离子水漂洗以移除光致抗蚀剂的溶解的聚合体。然后将衬底送到旋涂干法工艺。该工艺一般在衬底上产生构图的光致抗蚀剂特征，可以称为掩膜。换言之，掩膜使部分衬底被保护，部分被曝光。然后，以某些方式进行处理曝光的部分，如掺杂或离子注入。可以在光致抗蚀剂的部分被移除之后进行本专利技术的方法以形成构图的光致抗蚀剂。在一个实施例中，用于曝光衬底晶片的辐射光束可以是紫外线和/或能够被扩展以包括其他的辐射光束如离子束、X射线、极紫外线、深紫外线和其他适合的辐射能量。该辐射光束可以具有“构图”以在衬底上曝光，辐射光束穿过光掩膜。光刻工艺可以注入氟化氪(KrF)准分子激光、氟化氩(ArF)准分子激光、ArF浸没式光刻、远紫外(EUV)或电子束写(电子束)。光刻曝光工艺也可以通过其他适合的方法来实现或代替，如无掩膜光刻、离子束写和分子印刷(molecularimprint)。为了制造半导体器件，可以在衬底上进行离子注入或其他工艺以将掺杂剂注入到衬底曝光的部分中。在一个实施例中，包括至少一个Si-O结构的湿溶性硅(Si)材料(如，硅氧烷、硅烷醇、硅烷和多种其他材料)能够在碱性或中性溶液中溶解。因此，去膜工艺可以是环境友好的(如使用DI漂洗工艺)。应当理解的是，可溶性依赖于加热、光照度和化学轰击(如，Si-Si键能量～180kJ/mol)。因此，在半导体制造中用作光致抗蚀剂层的湿溶性硅材料，并使用湿法工艺去膜，可以减小和防止衬底损坏，从而减少制造/保存半导体器件的损耗和成本。在一个实施例中，本专利技术可以应用于DBARC使用。本领域技术人员应当理解，使用湿溶性光致抗蚀剂工艺，如本专利技术所提供的，将为半导体器件的制造提供底层N、K控制(从而减少注入光致抗蚀剂漂移)，改进注入电阻和移除器件掉落粒子。可以理解的是，本专利技术提供了：1)形成湿溶性含硅光刻层；2)曝光湿溶性含硅光刻层；3)将图层构图传递到湿溶性含硅光刻层；4)对图层和湿溶性含硅光刻层都进行离子注入，或仅对湿溶性含硅光刻层进行离子注入；以及5)湿法去膜该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上形成湿溶性光刻层的方法，该方法包括：提供衬底；在所述衬底上淀积包括第一材料的第一层；以及在所述衬底上淀积包括第二材料的第二层，其中所述第一材料与所述第二材料包括不同的成分，且其中所述第一层和第二层中的一个包括硅。

【技术特征摘要】
US 2009-4-27 12/430,6141.一种在衬底上形成湿溶性光刻层的方法，该方法包括：提供衬底；在所述衬底上淀积包括第一材料的第一层；以及在所述第一层上淀积包括第二材料的第二层，其中所述第一材料与所述第二材料包括不同的成分，且其中所述第一层和第二层中的一个包括硅，所述第一层为牺牲含硅层；构图所述第一层和所述第二层以形成所述衬底的曝光部分；在所述衬底上进行注入工艺；所述方法还包括在所述注入工艺之后进行热处理和光处理之一，其中所述热处理和所述光处理之一改变所述牺牲含硅层的可溶性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层或所述第二层包括光敏层。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述衬底之上淀积所述第一层和在所述衬底之上淀积所述第二层包括旋涂工艺、气相淀积工艺及其组合的其中之一。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层或所述第二层包括小于300纳米的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在小于300℃的温度烘焙所述第一或第二层，和/或，其中所述第一或第二层在压力小于2atm的环境下淀积。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层与所述第二层包括不同的光学性能，其中所述第一层与所述第二层包括不同的折射率、消光系数。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层包括酸敏分子、光致产酸剂(PAG)、淬灭剂、生色团、交联剂、表面活化剂和溶剂中的一种。8.一种在衬底上使用湿溶性光刻层的方法，该方法包括：提供所述衬底；在所述衬底上淀积包括第一材料的第一层；在所述第一层之上淀积包括第二材料的第二层，其中所述第一材料与所述第二材料包括不同的成分，且其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建惟，张庆裕，
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：71[中国|台湾]