填隙方法技术

本发明专利技术提供填隙方法。所述方法包括：(a)提供半导体衬底，在所述衬底的表面上具有凸纹图像，所述凸纹图像包括多个有待填充的间隙，其中所述间隙的宽度是50nm或低于50nm；(b)在所述凸纹图像上施加填隙组合物，其中所述填隙组合物包含：含可交联基团的第一聚合物、含发色团的第二聚合物，其中所述第一聚合物与所述第二聚合物不同；交联剂；酸催化剂；及溶剂，其中所述填隙组合物是安置于所述间隙中；(c)在一定温度下加热所述填隙组合物以使所述第一聚合物自交联和/或与所述第二聚合物交联以形成交联聚合物；(d)在包含所述交联聚合物填充的间隙的所述衬底上形成光致抗蚀剂层；(e)将所述光致抗蚀剂层逐图案曝露于活化辐射；以及(f)使所述光致抗蚀剂层显影以形成光致抗蚀剂图案。所述方法特别适用于在半导体装置的制造中用抗反射涂层材料填充高纵横比间隙。

【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，本专利技术涉及适用于半导体装置 制造的。所述方法特别适用于以具有抗反射特性的材料填充较小的高纵横比间 隙。
技术介绍
在半导体制造行业中，很多的电子装置是在半导体衬底上制造的。随着每个新设 计节点越来越高集成密度的出现，装置使用了特征之间具有较小间距和较高纵横比的越来 越小的几何结构愈来愈紧密地包装在一起，带来了各种工艺挑战。 一个此类挑战在于，在表面包括多个间隙，例如沟槽、孔洞、线间的间距等的衬底 上提供抗反射材料，如底部抗反射涂层（bottom antireflective coating，BARC)材料。 BARC材料在光刻法中典型地被用作光致抗蚀剂底层以使曝光期间从衬底表面反射到外涂 布的光致抗蚀剂层中的光减到最少。然而，常规的BARC材料一般不适用于以实质上无空隙 的方式填充较小的高纵横比间隙并得到平面化表面。空隙的存在会引起缺损并且以另外的 方式不利地影响装置的可靠性。举例来说，空隙的形成会在外涂布的光致抗蚀剂层成像时 引起图案缺陷，从而导致装置良率降低。此外，空隙的形成还会损害独立图案区域（iso)与 密集图案区域之间的蚀刻均一性，因所述iso图案区域中过蚀刻而导致衬底损坏。在填充 的间隙意图提供装置隔离功能的情况下，空隙形成会导致相邻装置之间的电流泄漏。为了 使所形成的装置中的缺陷最少，需要以一种实质上无空隙的方式填充间隙。然而，由于装置 几何结构较小以及BARC材料和工艺条件的限制，这可能难以实现。 为了解决在含间隙的衬底表面上提供BARC底层的问题，已经提出一种多步骤工 艺，所述工艺采用了涂布填隙材料，随后在填隙材料上涂布BARC材料的独立步骤。参见例 如，S.塔克亚（S. Takeia)等人，先通孔双重镶嵌平版印刷工艺中使用糊精衍生物的高蚀 刻速率底部抗反射涂层及填隙材料（High-etch-rate bottom-antireflective coating and gap fill materials using dextrin derivatives in via first dual-damascene lithography process)，《抗蚀剂材料和工艺技术进展XXV》（Advances in Resist Materials and Technology XXV)，《SPIE 会刊》（Proc. of SPIE)第 6923 卷，69232P (2008)。 这一文献披露了一种双重镶嵌工艺，所述工艺涉及在衬底上涂布一层较厚的平面化填隙材 料以填充间隙，随后在填充间隙的衬底表面上涂布BARC材料。然后，在BARC层上涂布光致 抗蚀剂层并通过曝光和显影工艺形成抗蚀剂图案，随后通过蚀刻转印图案。这一工艺的缺 点在于需要的工艺步骤的总数，导致较差的工艺生产量。相对较高的工艺步骤数量还会增 加由颗粒产生而引起缺陷的可能。 半导体制造行业中仍然需要可用于填充小间隙并提供抗反射特性，而且解决了现 有技术水平相关的一个或多个问题的改良方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了。所述方法包括：(a)提供半导体衬底， 在所述衬底的表面上具有凸纹图像，所述凸纹图像包括多个有待填充的间隙，其中所述间 隙的宽度是50nm或低于50nm ; (b)在所述凸纹图像上施加填隙组合物，其中所述填隙组合 物包含：含可交联基团的第一聚合物、含发色团的第二聚合物，其中所述第一聚合物与所述 第二聚合物不同；交联剂；酸催化剂；及溶剂，其中所述填隙组合物是安置于所述间隙中； (c)在一定温度下加热所述填隙组合物以使所述第一聚合物自交联和/或与所述第二聚合 物交联而形成交联聚合物；(d)在包含所述交联聚合物填充的间隙的所述衬底上形成光致 抗蚀剂层；（e)使所述光致抗蚀剂层逐图案曝露于活化辐射；以及（f)使所述光致抗蚀剂层 显影以形成光致抗蚀剂图案。所述方法特别适用于在半导体装置的制造中填充高纵横比间 隙。 本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例的目的并且无意限制本专利技术。如本文 所使用，单数形式"一个（种）"以及"所述"也意图包含复数形式，除非上下文另外清楚地 指示。【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1A-1D示出了根据本专利技术的第一填隙工艺的流程； 图2A-2F示出了根据本专利技术的第二填隙工艺的流程； 图3A-3B显示了用本专利技术的填隙材料对沟槽图案进行填隙之后的SEM显微照片； 图4A-4D显示了用本专利技术的填隙材料对沟槽图案进行填隙之后的SEM显微照片； 以及 图5A-5B显示了分别在比较性填隙材料层和本专利技术的填隙组合物层上形成的光 致抗蚀剂图案的SEM显微照片。【具体实施方式】 本专利技术的涉及将抗反射填隙组合物施加于衬底表面上的凸纹图像上。所 述填隙组合物包括了含可交联基团的第一聚合物、含发色团并且不同于第一聚合物的第二 聚合物、交联剂、酸催化剂及溶剂，并且可以包括一种或多种另外的可任选的组分。 第一聚合物（在本文中也被称作"可交联聚合物"）包括了允许第一聚合物与具有 抗反射特性的第二聚合物（在本文中也被称作"抗反射聚合物"）之间交联并且允许在第一 聚合物内交联的可交联基团。所述可交联基团可以例如选自羟基、羧基、硫醇、胺、环氧基、 烷氧基、酰胺及乙烯基中的一种或多种。其中，优选羟基。 第一聚合物优选包含具有通式（I)和/或通式（II)的含可交联基团的单元，如下 所示： 其中=R1选自氢、氟、C「C3烷基及C1-C3氟烷基；并且R 2选自：任选取代的C ^C12 直链、分支链或环状烷基；以及任选含有杂原子的任选取代的(：6至C 15芳基（例如，苯基、萘 基、蒽基），这些可任选的取代基包括例如卤素、硝基、氰基及(^至C5烷基；其中RJP/或R 2 上的至少一个氢原子被可交联官能团，例如独立地选自羟基、羧基、硫醇、胺、环氧基、烷氧 基、酰胺及乙烯基的可交联基团取代。其中，优选羟基。这些官能团在私上的位置不受限制 并且可以例如在伯位、仲位或叔位上。在例如羟基的情况下，可以使用伯醇、仲醇或叔醇。 其中R3选自氢、氟、C1-C3烷基及C 1-C3氟烷基，其中氢是典型的；并且Ar1是任选 取代的芳基，这些可任选的取代基包括例如卤素、硝基、氰基及(^至C 5烷基，其中R 3和/或 Ar1I的至少一个氢原子被可交联官能团，例如独立地选自羟基、羧基、硫醇、胺、环氧基、烷 氧基、酰胺及乙烯基的可交联基团取代。在这些可交联基团中，羟基是优选的。优选地，Ar 1 包括1、2或3个芳香族碳环和/或杂芳香族环。优选芳基包含单一芳环，并且更优选包含 苯环。在存在多个芳环的情况下，这些环可以稠合，例如萘基或蒽基。芳基任选被例如以下 基团取代：卤素；硝基；氰基；任选取代的C 1-C15直链、分支链或环状烷基，例如氟化或未氟 化的丁基、异丁基、己基、癸基、环己基、金刚烷基或降冰片基；烯基；炔基；C 6-C18芳基，例如 苯甲基、苯基、萘基或蒽基；及其组合。 使第一聚合物具有交联功能性的适合单元包括例如以下： 以第一聚合物计，第一聚合物中可交联单元的存在量典型地是5摩尔％至100摩 尔％。 在一个方面中，第一聚合物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填隙方法，所述方法包括：(a)提供半导体衬底，在所述衬底的表面上具有凸纹图像，所述凸纹图像包括多个有待填充的间隙，其中所述间隙的宽度是50nm或低于50nm；(b)在所述凸纹图像上施加填隙组合物，其中所述填隙组合物包含：含可交联基团的第一聚合物、含发色团的第二聚合物，其中所述第一聚合物与所述第二聚合物不同；交联剂；酸催化剂；及溶剂，其中所述填隙组合物是安置在所述间隙中；(c)在一定温度下加热所述填隙组合物以使所述第一聚合物自交联和/或与所述第二聚合物交联以形成交联聚合物；(d)在包含所述交联聚合物填充的间隙的所述衬底上形成光致抗蚀剂层；(e)使所述光致抗蚀剂层逐图案曝露于活化辐射；以及(f)使所述光致抗蚀剂层显影以形成光致抗蚀剂图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·H·沈，JB·廉，J·K·赵，BK·顾，CB·徐，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，罗门哈斯电子材料韩国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US