用于微影的三层型光阻结构和其制造方法技术

本发明专利技术揭露一种用于微影的三层型光阻结构和其制造方法。形成一底层、一光敏层以及一中间层，其中中间层位于底层以及光敏层的中间。中间层会因为组成物的表面能差异而分层成两层，下层的硅含量比上层高。当使用负调显影时可以在中间层上方加入具有极性转换功能的改质层避免光敏层塌陷。本发明专利技术的结构可以提升蚀刻后的线宽均匀度。

Three layer photoresist structure for photolithography and its manufacturing method

The present invention discloses a three layer photoresist structure for photolithography and a method for manufacturing the same. A bottom layer, a photosensitive layer and an intermediate layer are formed, wherein the intermediate layer is located in the bottom layer and the middle layer of the photosensitive layer. The interlayer is divided into two layers because of the difference of surface energy of the composition, and the silicon content in the lower layer is higher than that in the upper layer. When the negative modulation is used, a modified layer with polarity conversion function can be added to the middle layer to avoid the collapse of the photosensitive layer. The structure of the invention can improve the uniformity of the line width after etching.

【技术实现步骤摘要】
用于微影的三层型光阻结构和其制造方法
本专利技术实施例主要和微影制程中的三层型光阻剂相关，在特定的实施例中，提供了三层光阻剂堆叠的方法。
技术介绍
为了在集成电路上放进更多的装置，这在专利技术集成电路中的半导体制造上已经成为一重要目标。更高的电路密度可以制造更高效能的装置并大幅降低基础晶体管的费用。集成电路制程中最大的挑战是光学微影的极限。于光学微影中，一层称为光阻的感光材料是涂覆在半导体装置上，然后光阻根据特定分层设计的样式曝露在一光学图案中。然而，半导体装置的组成元件已经小到尺寸和光阻曝光的光波长为同一级。尽管使用各种合理期待的技术来企图推展这个光学微影极限，但就从某一层面来看，这个物理上的限制是无法克服的。为了挑战这项极限，使用了两层或多层型光阻设计来提升线宽均匀度、解析度和敏感度，最常使用的则是三层型光阻结构。然而，随着半导体制程已进展到纳米技术制程节点，必须就现有光学微影制程进行改良。
技术实现思路
依据本专利技术的多个实施例，一种用于微影的三层光阻结构，包含一底层、一光敏层和一位于底层以及光敏层之间的中间层，其中，中间层包含一第一分层以及一第二分层，第二分层位于第一分层上且第一分层的硅含量大于第二分层。依据本专利技术的多个实施例，一种应用于微影制程的方法，包含形成一底层于基板上，接着形成一中间层于底层上，其中中间层分层为一多层结构，再形成一光敏层于中间层上。附图说明为了更完整的了解本专利技术以及其优点，请搭配以下的文字和图片当作参考，其中：图1绘示根据本专利技术一实施例的三层型光阻结构的制造方法的流程图；图2至图4B绘示一制程的侧视剖面图，制程包括本专利技术另一实施例以形成图4B所示的实施例；图5A至图5B绘示图4A至图4B的替代制程步骤，其中替代步骤包含本专利技术另一实施例。具体实施方式以下将详细讨论本实施例的制造与使用，然而，应了解到，本专利技术提供实务的创新概念，其中可以用广泛的各种特定内容呈现。底下讨论的特定实施例仅为说明，并不能限制本专利技术的范围。以下揭露提供了许多不同的实施方式或实施例，使描述的标的的各种特征得以实现。下文描述了构件和安排方式的特定实例是为了简化本专利技术。这些内容当然仅是例示而已，其意不在构成限制。例如，在下文中描述第一特征形成在第二特征上或上方，可能包括形成直接接触的第一和第二特征的实施方式，也可能包括其他特征形成于第一和第二特征之间的实施方式，此时第一和第二特征就可能没有直接接触。此外，本专利技术可能会在不同的实例中重复使用元件符号及/或字母。这些重复是为了进行简单和清楚的说明，其本身并不表示在文中讨论的各种实施方式及/或组态之间存在一定关系。此外，在本文中，为了易于描述附图所绘的某个元件或特征和其他元件或特征的关系，可能会使用空间相对术语，例如“在…下方”、“在…下”、“低于”、“在…上方”、“高于”和类似用语。这些空间相对术语意欲涵盖元件使用或操作时的所有不同方向，不只限于附图所绘的方向而已。装置可以其他方式定向(旋转90度或定于另一方向)，而本文使用的空间相对描述语则可相应地进行解读。图1至图5B绘示制程步骤的侧面示意图。如图1所示，基板200是一半导体基板，半导体基板200可以由硅、锗、III-V族化合物半导体等材料形成。在一实施例中，半导体基板200包括磊晶层。此外，基板200可包括绝缘层上覆硅(SOI)结构。例如，基底可包括埋藏氧化物(BOX)层，此埋藏氧化物(BOX)层可通过例如植氧分离(SIMOX)或其它适合的技术的步骤形成，其它适合的步骤例如为晶圆结合及研磨。基板200亦包括P型掺杂区及/或N型掺杂区，由例如离子布植及/或扩散的步骤布植。此掺杂区包括N井、P井、轻掺杂区(LDD)、重掺杂源极及漏极(S/D)及各种通道掺杂轮廓，将上述掺杂区作配置可形成各种集成电路装置，例如互补金属氧化物半导体场效晶体管(CMOSFET)、影像感测器及/或发光二极管。基板200还包括功能元件，例如形成于基板上或基板中的电阻或电容。如图2所示，在基板200上涂覆一底层光阻201，避免基板200及/或下方层在光阻曝光期间反射显著量的入射辐射线而负面地影响所形成的图案的品质。涂层包含一可图案化的材料。涂层可改良聚焦深度、曝光宽容度、线宽度均匀性及CD控制。底层光阻201通过旋涂施用至基板200，在其他实施例中，可以使用其他适当的沉积制程。于旋涂过程中，可基于所使用的具体涂覆设备、涂覆溶剂的黏度、涂覆工具的速度及允许旋转的时间量来调节涂覆溶液的固体含量，以提供所欲的薄膜厚度。接着，可烘烤底层光阻201以最小化层中的溶剂含量，从而改善层与基板200的黏着性。为了减少晶圆表面构形的变化，可使用一平坦化制程，制程可为回蚀刻(etchingback)制程或化学机械研磨制程(chemicalmechanicalpolishing，CMP)。平坦化制程将底层201表面多余的材料移除，以得到一平坦化表面。如图3所示，沉积含硅的树酯聚合物于底层光阻201上，含硅聚合物包括以下A、B、C三种单体结构，其中R为氢基或C1～C6的烷基，Ar为C6～C20的发色团(chromophore)。如图4A所示，因为单体C为疏水性且具有较低的表面能，单体(C)会浮至中间层210的表面，使中间层210分成第一分层212和第二分层214，其中第二分层214在第一分层212上方。第一分层212含单体A和B，第二分层214含单体A、B、C。单体C具有较高的碳含量，可以提升第二分层214的反射率控制。第一分层212因为不含单体C所以具有比第二分层214高的硅含量。根据本专利技术的其他实施例，第一分层212的硅含量越高时，蚀刻后检视(Afteretchinginspection,AEI)的线宽均匀度(Criticaldimensionuniformity)越佳。因为第一分层212的硅含量越高，第一分层212的蚀刻速率越快，在露出底层(Bottomlayer)光阻201时第一分层的蚀刻速率越慢，所以硅含量较高的第一分层212具有较佳的蚀刻选择比。高蚀刻选择比可以避免光阻崩塌以及有较佳的AEI的CDU。在另一实施例中，第一分层212的硅含量至少比第二分层214的硅含量多3％。在又一实施例中，第一分层212的聚合物的分子量介于1000～10000，其中单体A的比例大于20％且单体B的比例小于80％。第一分层212的厚度介于50～200A。第二分层214的聚合物的分子量介于1000～10000，其中单体A的比例大于20％且单体B的比例小于70％且单体C的比例小于50％。第二分层214的厚度介于100～250A。如中间层210的聚合物组成物可包含光酸产生剂(photo-acidgenerator，PAG)，光酸产生剂经照光后吸收光子在成像区便会产生光酸，再经照后烘烤的步骤进一步地进行去保护基的触媒式化学放大型反应机制。光阻经去保护基的羧酸基化，进而可被显影去除。光酸产生剂可包含卤化三嗪(halogenatedtriazines)、鎓盐(oniumsalts)、重氮盐(diazoniumsalts)、芳香重氮盐(aromaticdiazoniumsalts)、鏻盐(phosphoniumsalts)、锍盐(sulfoniumsalts)、錪盐(iodonium本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，包含：一底层；一光敏层；以及一中间层，位于该底层以及该光敏层之间，其中，该中间层包含一第一分层以及一第二分层，该第二分层位于该第一分层上且该第一分层的硅含量大于该第二分层。

【技术特征摘要】
2016.04.11 TW 1051112461.一种用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，包含：一底层；一光敏层；以及一中间层，位于该底层以及该光敏层之间，其中，该中间层包含一第一分层以及一第二分层，该第二分层位于该第一分层上且该第一分层的硅含量大于该第二分层。2.如权利要求1所述的用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，该中间层进一步包含一改质层，位于该第二分层之上。3.如权利要求1所述的用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，该第二分层的表面能比该第一分层低。4.如权利要求1所述的用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，该中间层包含光酸产生剂。5.如权利要求1所述的用于微影的三层型光阻结构，其特征在于，该第一分层包含第一聚合物，该第二分层包含第二聚合物。6.如权利要求5所述的用于微影的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朕与，张庆裕，林进祥，
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