半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。半导体结构的形成方法能够减少光刻胶层的污染，提高光刻胶层的图形精度。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
技术介绍
在半导体集成电路的制造过程中，光刻是一种用于定义后续工艺区域的常用工艺。所述光刻工艺包括，首先在半导体层表面形成光刻胶层（photoresist，PR）；然后对所述光刻胶层进行曝光显影，使所述光刻胶层图形化，并暴露出待处理的半导体层表面；之后对所暴露出的待处理半导体层进行刻蚀或离子注入等后续工艺。现有工艺过程中的待处理表面往往不够平整，在对光刻胶层进行曝光后，所述光刻胶层与待处理表面相接触的界面会使入射光发生反射，从而影响曝光后的图形精度。因此，现有工艺在形成光刻胶层之前会在所述待处理表面形成底层抗反射层（BARC，BottomAnti-reflectionCoat），通过吸收射到待处理表面的入射光而防止发生反射。现有的光刻工艺过程请参考图1至图3，包括：请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面具有器件层101，所述器件层101后续用于形成半导体器件，所述器件层101的材料为绝缘材料、半导体衬底和金属材料中的一种或多种。请参考图2，在所述器件层101表面形成底部抗反射层102，所述底部抗反射层102的材料为有机材料，例如正硅酸乙酯，所述底部抗反射层102的形成工艺为旋涂工艺。请参考图3，在所述底部抗反射层102表面形成光刻胶层103。形成所述光刻胶层103后，对所述光刻胶层103曝光显影图形化，暴露出待处理的器件层101表面；在曝光后，热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103。然而，即使在形成光刻胶层之前形成底部抗反射涂层，所述光刻胶层曝光后的图形精确度依旧较差。更多抗反射层请参考专利号为US7361455B2的美国专利文件。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，减少光刻胶层的污染，提高光刻胶层的图形精度。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。可选地，阻挡层的材料含有氟化聚合物。可选地，阻挡层的厚度为2纳米-10纳米。可选地，所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度。可选地，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊环、聚四氟乙烯、聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。可选地，所述抗反射薄膜的形成工艺为旋涂工艺，所述抗反射薄膜的厚度为150埃-5000埃。可选地，还包括：所述器件层表面具有第二抗反射层，所述第一抗反射层位于所述第二抗反射层表面。可选地，所述第二抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅。可选地，还包括：在所述第二抗反射层和器件层之间具有增强层，所述增强层的材料为无定形碳。可选地，所述器件层的材料为绝缘材料、半导体材料和金属材料中的一种或多种组合。可选地，所述器件层的材料包括低K介质材料。可选地，所述抗反射薄膜还包括：聚合树脂、交联剂、溶剂以及交联催化剂。可选地，所述聚合树脂为聚顺丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。可选地，所述聚合树脂的主干上具有交联基，且所述聚合树脂的主干上的交联基连接有发色基团、刻蚀增强基团和亲和基团。可选地，所述发色基团包括芳香烃。可选地，所述交联剂包括羟甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛树脂、二苄醚、苯甲醇、环氧化合物、酚醛树脂、异氰盐酸、丙烯酰胺烷和甲基丙烯酰胺中的一种或多种组合。可选地，所述溶剂包括丁内酯、丙戊酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯中的一种或多种组合。可选地，所述溶剂在抗反射薄膜中的质量百分比浓度为40~99.8%。可选地，所述光刻胶层的形成过程为：在所述阻挡层表面旋涂光刻胶薄膜，并进行热处理；在热处理后，对所述光刻胶薄膜进行曝光图形化，暴露出需要刻蚀位置的阻挡层表面，形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行热处理。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：使形成于器件层表面的抗反射薄膜含有氟化聚合物，在热处理所述抗反射薄膜的过程中，所述氟化聚合物由于受到相分离力的作用而积聚在所述氟化聚合物表面，从而在热处理之后，能够形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层，所述阻挡层的包括氟化聚合物；由于所述阻挡层致密，能够在后续形成光刻胶层的过程中，防止所述器件层内的离子或气体分子穿过所述第一抗反射层并扩散入光刻胶层，从而避免了所述光刻胶层因受到污染而变形；提高了所形成的光刻胶层的精度，使后续所形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；而且，仅需形成一层抗反射薄膜并热退火即可形成阻挡层，达到防止光刻胶污染的目的，能够节省原料，简化工艺步骤，从而节约成本；此外，采用所述抗反射薄膜，降低对器件层的材料选择的限制，能够被广泛运用。附图说明图1至图3是现有的光刻工艺过程的剖面结构示意图；图4是本专利技术的半导体结构的形成方法第一实施例的流程示意图；图5至图9是本专利技术的半导体结构的形成过程第一实施例的剖面结构示意图；图10是本专利技术的半导体结构的形成方法第二实施例的流程示意图；图11至图14是本专利技术的半导体结构的形成过程第二实施例的剖面结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所述，即使在形成光刻胶层之前形成底层抗反射涂层，所述光刻胶层曝光后的图形精确度依旧较差。随着半导体器件特征尺的减小，精度的提高，光刻工艺中的入射光波长也相应减小，以提高光刻工艺的分辨率；然而，入射光的波长越短，越容易发生反射；因此，现有技术为了提高抗反射的效果，在所述器件层101（如图2所示）和底部抗反射层102（如图2所示）之间再形成一层介质抗反射层（DARC，DielectricAnti-reflectionCoat），所述介质抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅。本专利技术的专利技术人经过研究发现，由于所述介质抗反射层中含有氮离子，请参考图3，当在热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103的过程中，所述介质抗反射层会产生氨气，所述氨气能够穿过底部抗反射层102，并扩散入所述光刻胶层103；由于所述光刻胶层103为酸性，而氨气为碱性，两者会发生化学反应，导致光刻胶层的图形发生变化，降低了光刻胶层的精确度。此外，请继续参考图3，若所述器件层101为低K材料时，由于所述低K材料内具有较多缺陷，所述缺陷能够俘获离子或气体分子，例如在半导体工艺过程中常作为载气或反应气体的氮气；当热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103时，所俘获的离子或气体分子能够穿过底部抗反射层102，并扩散入光刻胶层103中，导致光刻胶层103的图形变形，降低了光刻胶层103的精确度。经过本专利技术的专利技术人进一步研究发现，在所述底部抗反射层内加入氟化聚合物，并在旋涂所述底部抗反射层后，再进行热处理；所述底部抗反射层由于受到相分离力（PhaseSeparateForce本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，阻挡层的材料含有氟化聚合物。3.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，阻挡层的厚度为2纳米-10纳米。4.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度。5.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯、聚氟化二氧戊环、聚四氟乙烯、聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。6.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜的形成工艺为旋涂工艺，所述抗反射薄膜的厚度为150埃-5000埃。7.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述器件层的材料为绝缘材料、半导体材料和金属材料中的一种或多种组合。8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述器件层的材料包括低K介质材料。9.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜还包括：聚合树脂、交联剂、溶剂以及交联催化剂。10.如权利要求9所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述聚合树脂为聚顺丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。11.如权利要求9所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述聚合树脂的主干上具有交联基，且所述聚合树脂的主干上的交联基连接有发色基团、刻蚀增强基团以及亲和基团。12.如权利要求11所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述发色基团包括芳香烃。13....

【专利技术属性】
技术研发人员：郝静安，胡华勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：