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    重庆时时彩一买就输: 半导体装置的制造方法.pdf

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    半导体 装置 制造 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610785776.8

    申请日:

    2016.08.31

    公开号:

    CN106876251A

    公开日:

    2017.06.20

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/027申请日:20160831|||公开
    IPC分类号: H01L21/027; G03F7/004 主分类号: H01L21/027
    申请人: 台湾积体电路制造股份有限公司
    发明人: 訾安仁; 张庆裕; 王建惟
    地址: 中国台湾新竹市新竹科学工业园区力行六路八号
    优先权: 2015.12.10 US 62/265,869; 2016.05.09 US 15/150,171
    专利代理机构: 北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006 代理人: 徐金国
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610785776.8

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2018.11.09|||2017.06.20

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种半导体装置的制造方法。提供半导体基材。形成包含感光性添加剂成分的图案化层在半导体基材上。感光性添加剂成分包含金属阳离子。在金属阳离子及一或多个阴离子之间形成一或多个键。一或多个阴离子的每一者为?;せ案叻肿恿醇岢煞值囊徽?。高分子链键结成分与图案化层的高分子链键结。以辐射对半导体基材进行曝光。

    权利要求书

    1.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,包含:
    提供一半导体基材;
    形成一图案化层在该半导体基材上,其中该图案化层包含一感光性添加剂成分,该感
    光性添加剂成分包含一金属阳离子,且形成该图案化层的步骤还包含:
    在该金属阳离子及一或多个阴离子之间形成一或多个键,其中该一或多个阴离子的每
    一者为一?;せ耙桓叻肿恿醇岢煞值囊徽?,且该高分子链键结成分是与该图案化层的
    一高分子链键结;以及
    以一辐射对该半导体基材进行曝光。

    说明书

    半导体装置的制造方法

    技术领域

    本发明是关于一种半导体装置的制造方法,特别是关于利用感光材料进行微影制
    程的方法。

    背景技术

    半导体集成电路(IC)产业已经历快速成长。IC材料及设计的技术进步已生产许多
    世代的IC,且每一世代都较前一代具有较小及更复杂的电路。然而,这些进步增加了制造及
    生产IC的复杂度,且为了达成这些进步,IC制造及生产上类似的开发是必要的。在IC发展的
    过程中,功能密度(即每个晶片面积中交联装置的数目)普遍随着几何尺寸(即一次制程所
    能创造最小的组件(或线))的减小而增加。

    当半导体装置尺寸持续的缩小,例如低于20纳米节点,传统微影技术有光学上的
    限制,导致解析度问题,且可能无法达到目标微影效果。相较之下,极紫外线(extreme
    ultraviolet,EUV)微影可实现明显较小的装置尺寸。然而,EUV微影仍然有光阻相关的缺
    点,例如相对于灵敏度及/或效率的缺点。因此,微影效果会打折或降低。

    因此,须要提供一种制程及材料,以减少、最小化或去除上述图案化材料的问题。

    发明内容

    本发明的一方面为提供一种半导体装置的制造方法。在一实施例中,此方法包含
    提供半导体基材。形成图案化层在半导体基材上,其中图案化层包含感光性添加剂成分。感
    光性添加剂成分包含金属阳离子。形成图案化层的步骤还包含在金属阳离子及一或多个阴
    离子之间形成一或多个键,其中一或多个阴离子的每一者为?;せ案叻肿恿醇岢煞值?br />一者,且高分子链键结成分与图案化层的高分子链键结。以辐射对半导体基材进行曝光。

    本发明的另一方面提供一种导体装置的制造方法。在一实施例中,此方法包含形
    成感光层在半导体基材上,其中感光层包含感光性添加剂成分。感光性添加剂成分包含金
    属以及?;せ案叻肿恿醇岢煞值闹辽僖徽?。高分子链键结成分与感光材料的高分子链
    键结。金属利用一或多个键将?;せ敫叻肿恿醇岢煞值闹辽僖徽呒?。以辐射对感光
    层进行选择性曝光。对感光层施以显影剂,以移除感光层被辐射曝光的多个区域。

    本发明的又一方面为半导体装置的制造方法,包含形成第一添加剂层在目标基材
    上,其中第一添加剂层包含感光性添加剂成分,且感光性添加剂成分包含金属。形成光阻
    层,其中光阻层包含邻近于第一添加剂层的酸产生剂。利用辐射对目标基材进行曝光,其中
    目标基材具有第一添加剂层及设于第一添加剂层上的光阻层。第一添加剂层的添加剂成分
    吸收辐射并产生二次电子,且光阻层的酸产生剂利用二次电子的能量产生酸。

    附图说明

    根据以下详细说明并配合阅读附图,使本发明的实施方式获致较佳的理解。须注
    意的是,根据业界的标准作法,附图的各种特征并未按照比例绘示。事实上,为了进行清楚
    的讨论,特征的尺寸可以经过任意的缩放。

    图1是根据本发明各种实施方式的半导体装置的制造方法的一实施例的流程图;

    图2是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图3是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图4A是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图4B是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图4C是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图4D是根据本发明各种实施方式的形成图案化层的方法的一实施例的流程图;

    图5A、图5B、图6、图7、图8及图9是根据本发明各种实施方式的半导体装置的一实
    施例的局部剖面侧视图;

    图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H、图10I、图10J、图10K、图
    11A、图11B、图11C及图11D是绘示根据本发明各种实施方式的添加剂成分的实施例;

    图12A、图12B、图12C是根据本发明各种实施方式的半导体装置的实施例的局部剖
    面侧视图;

    图12D是根据本发明各种实施方式的漂浮性添加剂成分的实施例的流程图;

    图13、图14、图15A、图15B、图15C、图15D及图16是根据本发明各种实施方式的半导
    体装置的实施例的局部剖面侧视图。

    具体实施方式

    以下揭露提供许多不同实施例或例示,以实施所提供的发明标的的不同特征。以
    下叙述的成份及排列方式的特定例示是为了简化本发明。这些当然仅是做为例示,其目的
    不在构成限制。举例而言,第一特征形成在第二特征之上或上方的描述包含第一特征及第
    二特征有直接接触的实施例,也包含有其他特征形成在第一特征与第二特征之间,以致第
    一特征及第二特征没有直接接触的实施例。除此之外,本发明在各种例示中会重复元件符
    号及/或字母。此重复的目的是为了简化及明确,并不表示所讨论的各种实施例及/或配置
    之间有任何关系。

    再者,空间相对性用语,例如“下方(beneath)”、“在…之下(below)”、“低于
    (lower)”、“在…之上(above)”、“高于(upper)”等,是为了易于描述附图中所绘示的元素或
    特征及其他元素或特征的关系??占湎喽孕杂糜锍烁酵贾兴杌娴姆较蛲?,还包含元件
    在使用或操作时的不同方向。装置可以其他方式定向(旋转90度或在其他方向),而本文所
    用的空间相对性描述也可以如此解读。

    极紫外线(extreme ultraviolet,EUV)微影因为具有实现小尺寸半导体装置(例
    如20纳米技术节点或更小)的能力而被广泛使用。EUV光微影制程使用波长为13.5纳米的
    EUV光。然而,光阻内的酸产生剂(acid generator)不吸收此短波长的紫外光。根据EUV曝光
    制程的酸产生机制,感光剂可用于EUV微影制程中。感光剂包含吸收EUV光并产生二次电子
    的元素。当EUV光照射到光阻,光阻内的感光剂吸收EUV光并产生二次电子。这些二次电子及
    酸产生剂反应以产生酸。然后,酸及光阻高分子反应,而改变光阻高分子的化学性质。然而,
    因为光阻内高分子及酸产生剂的主要元素(例如碳、氧及氢)对EUV光的吸收力低,此制程具
    有酸产生的灵敏度及效率不佳的问题。本发明使用感光性添加剂材料,其成分的EUV光吸收
    度大于光阻主要成分的EUV光吸收度,借此增加光阻的灵敏度及效率,并平衡灵敏度、解析
    度及线宽粗糙度(line width roughness,LWR)。

    图1是根据本发明的实施方式绘示半导体装置500的制造方法100的实施例的流程
    图。图2、图3、图4A、图4B、图4C及图4D是方法100的步骤104中,形成包含感光性添加剂成分
    的图案化层的方法的不同实施例的流程图。须理解的是,方法100包含具有互补金属氧化物
    半导体技术制造流程的特征的步骤,因此在此仅做简短的描述。在方法100之前、之后及/或
    期间可进行其他的步骤。

    亦须理解的是,可通过互补金属氧化物半导体技术的制造流程制作部分半导体装
    置500,因此一些制程在此仅做简短描述。再者,半导体装置500可包含各种其他装置及特
    征,例如附加的晶体管、双极性接面晶体管、电阻、电容、二极管、保险丝等,但将其简化以更
    容易理解本发明的发明概念。

    半导体装置500可为集成电路制作过程中的中间装置或其部分,包含静态随机存
    取记忆体及或其他逻辑回路、如电阻、电容与电导的被动元件及P通道场效晶体管(P-
    channel field effect transistors,PFET)、N通道场效晶体管(N-channel field effect
    transistors,NFET)、金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide semiconductor field
    effect transistors,MOSFET)、互补金属氧化物半导体晶体管(complementary metal-
    oxide semiconductor,CMOS)、双极性晶体管、高压晶体管、高频晶体管、其他记忆单元及其
    组合的主动元件。半导体装置500可包含多个可互连的半导体装置(如晶体管)。

    方法100由步骤102开始,提供包含目标层的基材。请参阅图5A的例示,其绘示基材
    502?;目晌氲继寤?,例如半导体晶圆?;目砂褰峁沟墓?。在另一实施例中,
    基材包含锗、硅锗、碳化硅、砷化镓、砷化铟、磷化铟及/或其他合适的材料?;目晌挡?br />上覆硅(silicon-on-insulator,SOI)基材。

    在一些实施例中,基材502实质上为导体或半导体。电阻率小于103欧姆-米(ohm-
    meter)。在一些实施例中,基材502含有金属、金属合金、金属氮化物及/或具有化学式MXa的
    金属硫化物/硒化物/氧化物/硅化物,其中M为金属,而X为氮、硫、硒、氧、硅,且其中a为0.4
    至2.5。举例而言,基材502包含钛、铝、钴、钌、氮化钛、氮化钨及/或氮化钽。

    在一些其他实施例中,基材502包含介电材料,介电材料的介电常数为1至40。在一
    些其他实施例中,基材502含有硅、金属氧化物或金属氮化物,其化学式为MXb,其中M为金属
    或硅,而X为氮或氧,且其中b为0.4至2.5。举例而言,基材502包含二氧化硅、氮化硅、氧化
    铝、氧化铪及/或氧化镧。

    在一些实施例中,基材502包含形成多个层及/或特征在半导体基材上,其中半导
    体基材包含掺杂区或井、如浅沟渠隔离特征、导体层、绝缘层及其他合适特征的隔离区。举
    例而言,基材可包含一或多个预设被图案化的目标层。在实施例中,基材502具有形成于其
    上的多个层(导体层、绝缘层)或特征(源/漏极区、栅极结构、内连接线及介层窗)?;?02
    可包含设置一或多个目标层504在半导体基材上;目标层504可利用方法100进行图案化,目
    标层504亦可称为被图案化层(patternable layers)504。目标层的具体例可包含栅极层、
    内连接层及/或其他合适的层。在一些实施例中,目标层504包含介电材料,例如氧化硅或氮
    化硅。在一些实施例中,目标层504包含金属。在一些实施例中,目标层504包含半导体材料。
    须理解的是,在其他实施例中,基材502及目标层504各自包含其他适合的材料成分。

    在一些实施例中,通过方法100进行图案化步骤可用于蚀刻部分的半导体基材502
    本身(例如:形成鳍式场效晶体管的鳍片)。

    请参阅图1,方法100继续进行步骤104,以形成图案化层在基材上,其中图案化层
    包含感光性添加剂成分。在各种实施例中,当以EUV光(例如:在后续EUV光微影制程期间使
    用的波长13.5nm的EUV光)对图案化层506进行曝光时,在图案化层506内的感光性添加剂成
    分可吸收EUV光并释放二次电子,接着,二次电子及光酸产生剂(photoacid generators,
    PAG)反应以产生酸。如此,可利用感光性添加剂成分改善图案化层506的灵敏度。感光性添
    加剂成分会在以下配合图2及图10A~图11D做详细说明。

    请参阅图5A的例示,设置图案化层506在目标层504上。在一些实施例中,图案化层
    506可包含具有不同光学性质的一或多层。举例而言,图案化层506可包含三层堆叠,其包含
    底部无机层(亦称为三层堆叠的底层)、中间抗反射层(亦称为三层堆叠的中间层)及上部光
    阻层(亦称为三层堆叠的光阻层)。在一些例示中,图案化层506的各层包含实质不同的折射
    率(即n值)、吸光系数(即k值)或厚度(T)。在一些实施例中,图案化层506的各层还包含不同
    蚀刻抗性且包含至少一抗蚀刻分子??故纯谭肿影痛笪魇?onishi number)结构、双
    键、三键、硅、氮化硅、钛、氮化钛、铝、氧化铝、氮氧化硅或上述的任意组合。

    在图5A绘示的例子中,图案化层506包含正型光阻,但须理解的是,在另一实施例
    中图案化层可包含负型光阻。图案化层506可包含如高分子、PAG、热酸产生剂(thermal
    acid generators,TAG)、淬灭剂(quenchers)、发光团(chromophore)、界面活性剂、交联剂
    (cross linker)等成分。在一实施例中,PAG及高分子键结。在一些实施例中,在后续的光微
    影制程中,光子诱发PAG的分解。因此,形成少量的酸,酸再诱发在图案化层506内一系列的
    化学转换。图案化层506也可选择性包含设置在图案化层506内的淬灭剂,以改善关键尺寸
    (critical dimension,CD)的控制。

    请参阅图5B,在一些实施例中,在步骤104,形成上涂层(topcoat layer)508在图
    案化层506上。在一些实施例中,图案化层506内的感光性添加剂成分可为挥发性且扩散出
    图案化层506。上涂层508可做为扩散阻障层,以使感光性添加剂成分保持在图案化层506
    内。在一些实施例中,上涂层508可包含顶端抗反射涂层(top antireflective Coating,
    TARC)及/或其他本领域熟知的有机或无机涂层。上涂层508可通过旋转涂布制程、化学气相
    沉积(chemical vapor deposition,CVD)制程、物理气相沉积(physical vapor
    deposition,PVD)制程及/或其他合适的沉积制程而形成。

    请参阅图1,方法100接着进行步骤106,进行曝光制程以对图案化层进行曝光,借
    此对图案化层进行图案化。详细讨论如下,包含于图案化层506内的感光性添加剂成分可促
    进更有效率的光酸产生,借此增加光阻灵敏度及效率,同时平衡灵敏度、解析度及线宽粗糙
    度。辐射可利用微影系统对沉积在基材上的光阻进行曝光,其中微影系统是根据IC设计布
    局提供辐射的图案。在一实施例中,微影系统包含紫外光辐射、深紫外光(deep
    ultraviolet,DUV)辐射、EUV辐射、X射线辐射及/或其他合适的辐射型式。在另一实施例中,
    微影系统包含带电粒子微影系统,例如电子束或离子束微影系统。

    请参阅图6的例示,图案化的辐射602入射到基材502上,特别是图案化层506。区域
    506A绘示被辐射曝光的部分光阻,因此这些区域会发生化学变化。在图6所绘示的例子中,
    图案化层506包含正型光阻,则区域506A可溶于显影剂。另外,以负型光阻为例,则区域506A
    不溶于显影剂。

    在方法100的实施例中,烘烤制程可在曝光制程后进行。烘烤可为硬烘烤。在一实
    施例中,图案化层506可包含化学放大光阻(chemically amplified resist,CAR),而烘烤
    制程可改善CAR的不可溶性。

    方法100接着进行步骤108,对被曝光层进行显影步骤,以形成罩幕元件。对被曝光
    的光阻施以显影剂,以形成光阻图案在基材上。在一实施例中,在步骤108中,施以正型显影
    剂(positive tone developer)?!罢拖杂凹痢币淮手傅氖强裳≡裥匀芙獠⒁瞥邮芷毓?br />剂量(或曝光剂量超过预设的阀值曝光剂量)的面积的显影剂。在一实施例中,在步骤108
    中,施以负型显影剂?!案盒拖杂凹痢币淮手傅氖强裳≡裥匀芙獠⒁瞥唇邮芷毓饧亮?或曝
    光剂量低于预知的阀值曝光剂量)的面积的显影剂。

    在一实施例中,显影剂可包含有机溶剂或有机溶剂的混合物,例如甲基正戊酮
    (methyl n-amyl ketone,MAK)或含有MAK的混合物。在另一实施例中,显影剂包含水性显影
    剂,例如氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)。施以显影剂的步骤包
    含喷洒显影剂至被曝光的图案化层506上,例如通过旋转涂布制程。在一实施例中,显影剂
    可移除图案化层506被曝光的区域506A。

    请参阅图7的例示,提供罩幕元件702给图案化层506。通过对被曝光的图案化层
    506施以显影剂,以形成罩幕元件702。在一实施例中,利用罩幕元件702蚀刻底层。接着,可
    利用被蚀刻的底层做为罩幕元件以图案化其他层。在其他实施例或更多的实施例中,在基
    材502上的一或多层也可以根据罩幕元件702提供的图案,在后续蚀刻制程中利用例如干式
    蚀刻或电浆蚀刻进行图案化。

    请参阅图1及图8,方法100接着进行步骤110,利用罩幕元件形成半导体装置特征。
    在一实施例中,罩幕元件包含一或多层的图案化层506(例如:光阻层、中间层及/或底层)。
    在更多实施例中,在转移图案至图案化层506的中间层(通过上述合适的蚀刻制程)后,图案
    化层506的光阻层被剥离。被图案化的中间层可做为罩幕元件,以图案化其他层。请参阅图8
    的例示,特征802由基材502的目标层504所形成。特征802由罩幕元件702定义。特征802可为
    栅极结构、如由鳍式场效晶体管提供的鳍片结构、内连线结构、隔离特征、如线的导体特征
    及/或其他合适的半导体装置特征。

    方法100可继续进行更多本发明领域中具有通常知识者所理解的步骤,而不只限
    于此所描述者。举例而言,接下来,半导体装置500可进行润洗制程,例如去离子水润洗。润
    洗制程可移除残留的粒子。

    请参阅图2、图9、图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图11A、图11B、图11C及图11D,
    其是绘示方法200的例示实施例,方法200是方法100的步骤104中,形成包含感光性添加剂
    成分的图案化层的步骤。在一些实施例中,图案化层可为三层图案化层,包含底层、设置在
    底层上的中间层及设置在中间层上的光阻层。在一些实施例中,一或多个底层、中间层及光
    阻层包含可改善图案化层灵敏度的感光性添加剂成分。

    请参阅图2及图9的例示,方法200由步骤202开始,形成图案化层506的底层902在
    基材502上。底层可为三层图案化层506的第一层(例如:最接近基材),且包含感光性添加剂
    成分910。在一实施例中,底层902的底层材料包含有机材料。在更多实施例中,有机材料包
    含多个单分子或没有交联的高分子。在一些实施例中,底层材料含有可图案化及/或具有调
    整为提供抗反射性质的成分的材料。在一些实施例中,底层材料包含溶剂。举例而言,溶剂
    包含有机溶剂,其中有机溶剂包含二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)、四氢呋喃
    (tetrahydrofuran,THF)、丙二醇甲醚(propylene glycol methyl ether,PGME)、丙二醇甲
    醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate,PEGMEA)、正乙酸丁酯(n-butyl
    acetate)、环己醇、γ-丁内酯(γ-Butyrolacone,GBL)、乙醇、丙醇、丁醇、甲醇、乙二醇、N-
    甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、烷基亚砜(alkyl sulfoxide)、羧酸酯、羧
    酸、醇、二醇、醛、酮、酸酐、内酯(lactone)、卤化烷、非卤化烷、支链烷、非支链烷、环烷、非环
    烷、饱和烃、不饱和烃或上述的任意组合。

    在一些实施例中,感光性添加剂成分910包含金属,金属可在EUV曝光步骤时吸收
    辐射(例如EUV光),以产生二次电子。在一些实施例中,金属的EUV光的吸光系数大于高分子
    及底层内的酸产生剂及/或图案化层506的其他层的主要元素(例如:碳、氧、氢)的吸光系
    数。举例而言,金属包含碲(Te)、铅(Pb)、锡(Sn)、银(Ag)、铋(Bi)、锑(Sb)、铯(Cs)、钡(Ba)、
    镧(La)及铈(Ce)的一者。再举例而言,金属可为金属阳离子,包含Csn1+、Ban2+、Lan3+、Cen4+,其
    中n1为等于或大于1,而n2、n3及n4的每一者是等于或大于2。

    在一些实施例中,感光性添加剂成分910包含一或多个阴离子,且在金属阳离子及
    一或多个阴离子的每一者间形成键(例如离子键)。在一些实施例中,每一个键的键能都够
    大,以使感光性添加剂成分910的键稳定,且不会在后续曝光制程中断裂,则感光性添加剂
    成分910在曝光制程中实质上维持不变。在一些例示中,阴离子包含一或多个SO3-、N-、COO-
    及CO3-。在一些例示中,每个键的键能等于或大于100kcal/mol。在一些例示中,每个键的键
    能等于或大于150kcal/mol。

    请参阅图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H及图10I,在一些实
    施例中,感光性添加剂成分910是不与高分子链连接的隔离分子。在一些实施例中,感光性
    添加剂成分910的总分子量等于或小于1000。请参阅图10A的例示,感光性添加剂成分910包
    含以键1006与一或多个阴离子1004键结的金属阳离子1002。在图10A的例示中,每个阴离子
    1004为?;そ鹗粞衾胱?002的?;せ?,以避免发生非预期的反应。

    在一些实施例中,感光性添加剂成分910可溶于特定溶剂(例如:底层902及/或图
    案化层506的其他层的溶剂)。在一些实施例中,当感光性添加剂成分910的溶解度是阴离子
    1004的函数时,通过阴离子1004在溶剂的溶解度决定阴离子1004,以最佳化感光性添加剂
    成分910的溶解度。在一些例示中,阴离子1004具有的碳数等于或大于4,以达到在溶剂中预
    设的溶解度。在一些实施例中,感光性添加剂成分910为单一有机金属感光剂。

    在一些实施例中,感光性添加剂成分910中在金属阳离子1002及阴离子1004之间
    的键1006在曝光制程时维持实质相同。举例而言,介于金属阳离子1002及阴离子1004间的
    键1006的键能够大,以使键1006可维持稳定且不会在曝光制程时断裂。在一些例示中,键能
    等于或大于100kcal/mol。在一些实施例中,感光性添加剂成分910的总分子量等于或小于
    1000。

    请参阅图10B、图10C、图10D及图10E,在一些实施例中,?;せ?004在曝光制程时
    维持实质相同。以下多个化学式(也呈现在图10B、图10C、图10D及图10E中)代表感光性添加
    剂成分910的一些例示的实施例,其中感光性添加剂成分910为不与高分子链连结的隔离分
    子,而感光性添加剂成分910的?;せ?004在曝光制程时维持实质相同。


    请参阅图10F、图10G、图10H及图10I的例示,在一些实施例中,感光性添加剂成分
    910的?;せ?004具有极性转换功能,以下将视为极性转换?;せ?004。在一些例示中,包
    含极性转换?;せ?004的感光性添加剂成分910在曝光制程之前具有疏水性。请参阅图10F
    的例示,在一些实施例中,极性转换?;せ?004包含连接金属阳离子1002及R3单元与R4单
    元的碳链1008(或称为间隔物1008)。在一些例示中,碳链1008的碳数介于1至10。在一些例
    示中,碳链1008的碳数大于10。在一些例示中,碳链1008包含-CH2CH2CH2-、-CH2CH2COCH2-、-
    CH2CH2CH2CH2CH2-、-CH2COCH2-及/或其他合适的成分。在一些实施例中,R3单元包含一或多
    个-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-及-
    SO2-及/或其他合适的成分。在一些实施例中,R4单元包含三级碳。举例而言,R4单元包含一
    或多个酸性不稳定基团(acid labile groups,ALGs)。以下化学式代表R4单元的一些例示
    实施例。


    请参阅图10G,其绘示R3单元为-C(=O)O-的感光性添加剂成分910的例示。以下多
    个化学式(如图10H及图10I所示)代表一些包含极性转换?;せ?004的感光性添加剂成分
    910的例示实施例。


    请参阅图10J及图10K的例示,在一些实施例中,在以辐射曝光期间或之后,极性转
    换?;せ?004的R3单元与H+反应(例如:由PAG及/或TAG提供),而R4单元离开感光性添加剂
    成分910。所得的感光性添加剂成分当作感光性添加剂成分910A。在一些实施例中,感光性
    添加剂成分910A具有疏水性。如此而言,R3单元与H+间的反应及R4单元的离开会使包含感
    光性添加剂成分910A的材料在被辐射曝光的区域(例如:图6的506A的区域)比未被曝光的
    区域更具亲水性。在一些实施例中,在未曝光区域内的感光性添加剂成分910在曝光制程时
    维持实质相同。请参阅图10J的例示,其绘示感光性添加剂成分910A的例子,且感光性添加
    剂成分910A包含以键1006与金属阳离子1002键结的极性转换?;せ?004A。请参阅图10K的
    例示,其绘示为图10G的感光性添加剂成分910被辐射曝光之后产生的感光性添加剂成分
    910A,其中R3单元包含的-C(=O)O-与H+反应后形成-C(=O)OH。如此,在一些实施例中,包
    含感光性添加剂成分910A的被曝光区域(例如:图6的506A的区域)的亲水性增加,造成被曝
    光区域及未曝光区域间的对比,以改善光学对比度。在一些实施例中,感光性添加剂成分
    910A有助于增加被曝光区域在用于显影制程的显影剂中的溶解速度。

    请参阅图11A、图11B、图11C及图11D,在一些实施例中,感光性添加剂成分910与高
    分子链键结。图11A绘示包含高分子链1102及连结高分子链1102的感光性添加剂成分910的
    共聚高分子1100的具体例。高分子链1102可为聚(4-乙基苯酚)(poly(4-hydroxystyrene),
    PHS)(如杜邦的PHS高分子)、丙烯酸酯、碳数1至10的单元及/或其他合适的高分子链。

    在图11A的例示中,感光性添加剂成分910的金属阳离子1002以键1108与阴离子
    1104键结,其中阴离子1104为与高分子链1102连接的R1单元(或称为高分子链键结成分)。
    R1单元可为无支链的或有支链的、环状或非环状,且包含具有氢或卤素的碳数1至9的饱合
    单元(例如:烷基)、-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C(=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-
    SO2S-、-SO-、-SO2-、羧酸、醚、酮、酯单元及/或其他合适的成分。在一些实施例中,键1108的
    键能够大,可使键1108稳定且不会在曝光制程时断裂。举例而言,键1108的键能等于或大于
    100kcal/mol。请参阅图11A、图11B及图11C的例示,在一些实施例中,感光性添加剂成分910
    的金属阳离子1002利用键1006与一或多个?;せ?004键结。在一些例示中,键1006的键能
    等于或大于100kcal/mol,以使键1006稳定且不会在后续的曝光制程期间断裂。请参阅图
    11D的例示,在一些实施例中,金属阳离子1002不与任何?;せ?。

    以下多个化学式(如图11B、图11C、图11D所示)代表一些共聚高分子1100的例示实
    施例:


    在一些实施例中,通过沉积混合材料以形成底层902,其中混合材料是通过混合底
    层材料及包含感光性添加剂成分910的感光性添加剂材料所形成。在一些实施例中,混合材
    料由共混高分子(或高分子混合物)形成。高分子混合物可为异质或同质混合物。在一些实
    施例中,混合材料是通过成分的共聚合而形成?;痪浠八?,感光性添加剂成分是底层材料的
    共聚高分子。

    在一实施例中,感光性添加剂成分相对于底层材料的基底高分子的重量百分比范
    围为0.1%至10%。在一实施例中,前述重量百分比为5%。在一实施例中,感光性添加剂成
    分相对于基底高分子的重量百分比是指沉积时的百分比。感光性添加剂成分的重量百分比
    可控制酸的产生及图案化层506的穿透性。

    在一些实施例中,可通过旋转涂布制程、CVD制程、PVD制程及/或其他合适的沉积
    制程形成底层902。在一实施例中,可省略底层。在一实施例中,底层不包含感光性添加剂成
    分910。

    方法200接着进行步骤204,形成图案化层506的中间层在基材及/或底层上。中间
    层为三层图案化层的第二层。在一些实施例中,中间层具有的成分可提供抗反射性质及/或
    微影制程的硬式罩幕性质。在一实施例中,中间层包括含硅层(例如:硅材质硬式罩幕材
    料)。中间层包括含硅无机高分子。在更多的实施例中,中间层包含硅氧烷高分子(例如:具
    有主链O-Si-O-Si-的高分子)??刂浦屑洳悴牧系墓璞壤钥刂剖纯趟俣?。在其他实施例
    中,中间层可包含氧化硅(例如旋涂式玻璃(spin-on glass,SOG))、氮化硅、氮氧化硅、多晶
    硅、包含例如钛、氮化钛、铝及/或钽的含金属有机高分子材料及/或其他合适的材料。

    请参阅图9的例示,设置中间层904在底层902上,以做为三层图案化层506的一部
    分。中间层904包含例如硬式罩幕材料的合适材料。

    在一些实施例中,通过沉积包含中间层材料的混合物及感光性添加剂材料的材
    料,以形成中间层904,其中感光性添加剂材料包含感光性添加剂成分910。包含感光性添加
    剂成分910的混合物实质上类似于感光性添加剂材料与上述讨论中图9的底层902的底层材
    料的混合物。

    在一些实施例中,在沉积于基材上之前,混合感光性添加剂材料及中间层材料。在
    一实施例中,感光性添加剂成分相对于中间层材料的基底高分子的重量百分比范围为
    0.1%至10%。在一实施例中,前述重量百分比为5%。在一实施例中,感光性添加剂成分相
    对于基底高分子的重量百分比是指沉积时的重量百分比。感光性添加剂成分的重量百分比
    可控制酸的产生及图案化层506的穿透性。在一些实施例中,通过旋转涂布制程、CVD制程、
    PVD制程及/或其他合适的制程,以形成中间层904。在一实施例中,中间层可省略。在一实施
    例中,中间层不包含感光性添加剂成分910。

    方法200接着进行步骤206,形成光阻层在中间层上。光阻层为三层图案化层的第
    三层及顶部层。光阻层可为感光层,其中此感光层可利用本领域所熟知的辐射进行图案化。
    光阻层包含光阻(例如:化学放大光阻),其中光阻为辐射(例如光)敏感材料,且可为正型光
    阻或负型光阻。正型光阻(或简称正光阻)是一种光阻的型式,其中被光曝光的部分光阻可
    溶于光阻显影剂。未曝光的部分光阻维持不溶于光阻显影剂。负型光阻(或简称负光阻)是
    光阻的一种型式,其中光阻的被光曝光的部分变成不可溶于光阻显影剂。光阻的未曝光的
    部分可溶于光阻显影剂。

    特别地,光阻包含有机高分子(例如:正型或负型光阻高分子)、有机基底溶剂及/
    或其他本领域熟知的合适成分。其他成分包含PAG成分、TAG成分、淬灭剂(quencher)成分、
    光分解碱(photo-decomposable base,PDB)成分及/或其他取决于光阻型式的合适的感光
    成分。在一些实施例中,当从曝光制程中吸收光能,PAG形成少量的酸。光阻可包含高分子材
    料,其中高分子材料在与产生的酸反应后会改变对于显影剂的溶解度。适合的PAGs的例子
    包含磺酸根及锍阳离子(sulfonium cations)的盐类、磺酸根及錪鎓离子(iodonium
    cations)的盐类、磺酸基重氮甲烷(sulfonyl diazomethane)化合物、N-磺酰氧基酰亚胺
    (N-sulfonyloxyimide)PAGs、安息香磺酸盐(benzoin sulfonate)PAGs、苯三酚三磺酸盐
    (pyrogallol trisulfonate)PAGs、硝基苄基磺酸酯(nitrobenzyl sulfonate)PAGs、砜
    (sulfone)PAGs、乙二肟(glyoxime)衍生物、全氟丁基磺酸三苯基锍盐
    (triphenylsulfonium nonaflate)及/或其他已知或之后开发的合适的PAGs。

    有机基底溶剂的具体例可包括但不限于丙二醇甲醚醋酸酯(2-methoxy-1-
    methylethylacetate;propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇甲
    醚(propylene glycol monomethyl ether,PGME)、GBL、环己酮、正乙酸丁酯及2-庚酮。感光
    材料的有机高分子树脂包含由氟化氪(KrF)、氟化氩(ArF)、浸入式ArF、EUV及/或电子束微
    影制程制成的电阻。具体例包含酚醛树脂(Novolak)、PHS、聚脂肪族电阻、酚衍生物及/或其
    他合适的成分。在一些实施例中,有机高分子树脂包含可裂解基团及不可裂解基团(例如内
    酯单元、极性单元)。

    在一些实施例中,光阻层906可包含感光性添加剂成分910,其中感光性添加剂成
    分910实质上类似于上述底层902的感光性添加剂成分910。在一些实施例中,通过沉积包含
    混合物的材料以形成光阻层906,其中混合物包含光阻层材料及感光性添加剂材料,且感光
    性添加剂材料包含感光性添加剂成分910。光阻层材料及感光性添加剂材料的混合物可形
    成实质上类似于感光性添加剂材料及上述图9的底层902的底层材料的混合物。

    在一实施例中,感光性添加剂成分相对光阻材料的基底高分子的重量百分比范围
    为0.1%至10%。在一实施例中,感光性添加剂成分相对基底高分子的重量百分比为沉积时
    的重量百分比。感光性添加剂成分的重量百分比可控制酸的产生及图案化层506的穿透性。
    举例而言,过多的感光性添加剂成分910会降低光阻层906的穿透性,进而影响其效果。在一
    实施例中,感光性添加剂成分相对光阻材料的基底高分子的重量百分比范围为0.1%至
    3%。

    在一些实施例中,感光性添加剂成分910在光阻层906内的浓度对于光阻层906的
    穿透性比感光性添加剂成分910在其他层(例如:底层902、中间层904)的浓度具有较大的影
    响。如此而言,在一些实施例中,光阻层906内的感光性添加剂量低于感光性添加剂成分量
    在其他层的量。在一些例示中,感光性添加剂成分910在光阻层906内的重量百分比小于感
    光性添加剂成分910在底层902或在中间层904的重量百分比(例如:按重量计算至少为
    50%)。

    在一些实施例中,可通过旋转涂布制程、CVD制程、PVD制程及/或其他合适的沉积
    制程形成光阻层906。在一实施例中,光阻层906不包含感光性添加剂成分910。

    在图9所绘示的例子中,图案化层506的每一层包含感光性添加剂成分910,须理解
    的是,在各种实施例中,图案化层506的一或多层可不包含感光性添加剂成分910。在一些例
    示中,光阻层906不包含感光性添加剂成分910,而底层902及中间层904的一或两者包含感
    光性添加剂成分910。在一些例示中,光阻层906包含感光性添加剂成分910,而底层902及中
    间层904的一或两者不包含感光性添加剂成分910。在不同实施例中,以图案化层506的一或
    多层内的TAG、PAG及/或淬灭剂的性质及浓度为基础决定感光性添加剂成分910的浓度,以
    达到灵敏度及LWR之间平衡的效果。在各种实施例中,底层902、中间层904及光阻层906可具
    有各种感光性添加剂成分的浓度分布曲线。在一些实施例中,感光性添加剂成分910实质上
    均匀分布在底层902、中间层904及光阻层906内。在一些实施例中,底层902、中间层904及光
    阻层906具有不同感光性添加剂成分的浓度分布曲线。在一例示中,感光性添加剂成分910
    均匀分布在底层902及/或中间层904,但光阻层906具有不均匀的感光性添加剂材料的浓度
    分布曲线(例如:连续地变化或阶段性变化)。在一些例示中,感光性添加剂成分的浓度随光
    阻层906上表面至光阻层906下表面呈梯度增加。

    请参阅图12A、图12B、图12C及图12D的例示,在一些实施例中,底层902、中间层904
    及光阻层906的一或多者可包含漂浮性添加剂成分。在一些实施例中,漂浮性添加剂成分包
    含漂浮性单元。在一些实施例中,于沉积后,在沉积层的感光性添加剂成分910可为挥发性
    且扩散出沉积层。通过漂浮性添加剂成分形成漂浮性添加剂层以做为扩散阻障层,以使感
    光性添加剂成分910维持在沉积层内。举例而言,于沉积后,漂浮性添加剂成分形成在沉积
    层顶部的上部层或区域。在一实施例中,漂浮性添加剂成分的特性可让一层或一区域定位
    在一处及/或移动至该处,使含有漂浮性添加剂成分的该层或该区域形成在沉积层上?;痪?br />话说,漂浮性添加剂成分的高分子的性质使漂浮性添加剂成分漂移至沉积层上。漂浮性添
    加剂成分的漂浮性单元连接至高分子链,而漂浮的特性是由高分子链所提供。在一些实施
    例中,漂浮性添加剂成分的高分子链亦可例如与酸产生剂成分或碱产生剂成分的其中一者
    连接,以提供酸产生剂成分或碱产生剂成分。酸产生剂成分或碱产生剂成分在以辐射及/或
    热处理进行曝光后,可产生酸或碱。在一例示中,酸产生剂成分通过与图案化层506内各层
    (例如:底层902、中间层904及光阻层906其中的一或多者)中的感光性添加剂成分910产生
    的二次电子反应而产生酸。

    请参阅图12A、图12B及图12C,其绘示包含漂浮性添加剂成分的例示图案化层506。
    请参阅图12A的例示,通过沉积材料在基材上形成底层902,其中材料包含底层材料、感光性
    添加剂材料及漂浮性添加剂成分。于沉积后,底层902内的漂浮性添加剂成分1202可形成漂
    浮性添加剂层1204在底层902上,借此防止挥发性的感光性添加剂成分910扩散出底层902。
    请参阅图12B的例示,设置中间层904在底层902及漂浮性添加剂层1204上。在图12B绘示的
    例子中,漂浮性添加剂层1204可移动至中间层904上。然而,在一些实施例中,漂浮性添加剂
    层1204不会移动至中间层904上,而保持设在介于底层902及中间层904之间。在一例示中,
    设在介于底层902及中间层904之间的漂浮性添加剂层1204可做为阻障层,以致感光性添加
    剂成分910维持在底层902内,其有助于控制感光性添加剂成分910在图案化层506各层间的
    浓度。请参阅图12C,形成光阻层906在中间层904及漂浮性添加剂层1204上。在图12C绘示的
    例子中,于沉积光阻层906后,漂浮性添加剂层1204可移动至光阻层906上。然而,在一些实
    施例中,漂浮性添加剂层1204不移动至光阻层906上,而保持设在介于中间层904及光阻层
    906之间。

    在不同实施例中,中间层904及光阻层906的一或多者可包含感光性添加剂成分
    910及漂浮性添加剂成分1202。在一些实施例中,于沉积包含漂浮性添加剂成分1202的中间
    层904后,漂浮性添加剂成分1202可形成漂浮性添加剂层1204在中间层904上,借此防止在
    中间层904的挥发性感光性添加剂成分910扩散出中间层904。在一些实施例中,于沉积光阻
    层906后,漂浮性添加剂层1204移动至光阻层906上方。然而,漂浮性添加剂层1204可保持设
    在介于中间层904及光阻层906,并做为阻障层,以使感光性添加剂成分910维持在中间层
    904,而不扩散至光阻层906内,有助于控制在中间层904内及光阻层906上的感光性添加剂
    成分910的浓度。

    在一些实施例中,于沉积包含漂浮性添加剂成分1202的光阻层906后,漂浮性添加
    剂成分1202可形成漂浮性添加剂层1204在光阻层906上,借此防止在光阻层906内的挥发性
    感光性添加剂成分910扩散出光阻层906。

    在此对漂浮性添加剂成分做更详细的描述。漂浮性添加剂成分可包含具有漂浮性
    单元的高分子。在一些实施例中,漂浮性添加剂成分可包含酸或碱成分的一者。漂浮性单元
    及酸/碱成分可通过高分子主链键结在一起。图12D绘示漂浮性单元1208的例子,其中漂浮
    性单元1208连接至高分子1206,以做为漂浮性添加剂成分1202,高分子链1206可为PHS(如
    杜邦的PHS高分子)、丙烯酸酯、碳数1至10的单元及/或其他合适的高分子链。CxFy单元与高
    分子链402键结。CxFy可提供添加剂成分漂浮性质,例如图12A、图12B、图12C的添加剂成分
    1202。CxFy成分可为直链或支链单元。碳数(x)为1至9,包含1及9。氟数(y)可以大于0(例如:
    为1至9,包含1及9)。

    在一些实施例中,R2成分连接CxFy单元至高分子链1206。在其他实施例中,省略R2
    成分而直接连接CxFy单元至高分子链1206。R2单元可为非支链或支链、环状或非环状,且可
    包含具有氢或卤素的碳数1至9的饱合单元(例如:烷基)、-S-、-P-、-P(O2)-、-C(=O)S-、-C
    (=O)O-、-O-、-N-、-C(=O)N-、-SO2O-、-SO2S-、-SO-、-SO2-、羧酸、醚、酮、酯单元及/或其他
    合适的成分。

    漂浮性单元1208成分的具体例可包含以下的一者:


    请参阅图3、图13及图14,其绘示方法300的例示实施例,其中方法300为方法100的
    步骤104中,形成包含感光性添加剂成分的图案化层的步骤。在方法300的此实施例中,利用
    掺杂制程形成感光性添加剂成分在图案化层内。

    请参阅图3及图13的例示,方法300由步骤302开始,形成底层902在基材502上。步
    骤302实质上类似于步骤202。在图13绘示的例子中,在此制程阶段中,底层902不包含感光
    性添加剂成分。方法300继续进行步骤304,形成中间层904在底层902上。步骤304实质上类
    似于步骤204。在图13绘示的例子中,在此制程阶段中,中间层904不包含感光性添加剂成
    分。方法300继续进行步骤306,形成光阻层906在中间层904上。步骤306实质上类似于步骤
    206。在图13绘示的例子中,在此制程阶段中,光阻层906不包含感光性添加剂成分。

    在一些实施例中,底层902、中间层904及光阻层906的一或多者可包含漂浮性添加
    剂成分1202,借此形成一或多个漂浮性添加剂层1204。在图13的例示中,设置第一漂浮性添
    加剂层1204在光阻层906上,并设置第二漂浮性添加剂层1204介于中间层904及光阻层906
    之间。然而,须理解的是,在图案化层506的漂浮性添加剂层1204的各种配置可用以减少感
    光性添加剂的扩散,并控制感光性添加剂成分在图案化层506的各层内的浓度及分布。在一
    些例示中,漂浮性添加剂层1204可设在介于底层902及中间层904之间。在一些例示中,没有
    漂浮性添加剂层1204设在光阻层906上。

    方法300接着进行步骤308,对图案化层506进行掺杂制程,以形成感光性添加剂成
    分910在底层、中间层及光阻层的一或多者内。请参阅图13,对装置1300的图案化层506进行
    掺杂制程1302。在一些实施例中,掺杂制程1302包含离子布植制程,以布植离子至底层、中
    间层及光阻层的一或多者内。在一些实施例中,掺质包含至少碲(Te)、铅(Pb)、锡(Sn)、银
    (Ag)、铋(Bi)、锑(Sb)、铯(Cs)、钡(Ba)、镧(La)及铈(Ce)的一者。再举例而言,掺质包含Csn1
    +、Ban2+、Lan3+及/或Cen4+,其中n1为等于或大于1,而n2、n3及n4每一者是等于或大于2。在一
    些实施例中,掺质可包含一或多个?;せ?004。在一些实施例中,布植的离子可与彼此或底
    层、中间层或光阻层内的成分连接,以形成感光性添加剂成分910。在一些实施例中,所得在
    底层、中间层及光阻层其中的一或多者内的感光性添加剂成分910实质上类似于上述如图
    10A至图11D讨论的感光性添加剂成分910。

    在不同实施例中,感光性添加剂成分的浓度可通过例如控制掺质种类、离子束能
    量、布植剂量、掺杂制程1302的布植深度,以达到感光性添加剂成分的预设浓度及预设浓度
    分布曲线。在一些实施例中,离子布植制程包含多重布植步骤以得到感光性添加剂成分的
    预设浓度。

    请参阅图14的例示,其绘示进行掺杂制程后的装置1300。在一些实施例中,图案化
    层506的各层具有不同的感光性添加剂成分的浓度。在一些例示中,光阻层906的感光性添
    加剂成分的浓度小于在底层902及/或中间层904的感光性添加剂成分的浓度(例如:按重量
    计算至少为50%)。在一些例示中,光阻层906的感光性添加剂成分910的浓度按重量计算为
    0.1%或实质为不包含感光性添加剂成分910,而中间层904的感光性添加剂成分910的浓度
    按重量计算为5%,而底层902的感光性添加剂成分910的浓度按重量计算为10%。

    在一些实施例中,底层902、中间层904及光阻层906具有各种感光性添加剂成分的
    浓度分布曲线。在一些实施例中,感光性添加剂成分910实质上均匀分布在底层902、中间层
    904及/或光阻层906内。在一些实施例中,底层902、中间层904及光阻层906具有不同感光性
    添加剂成分的浓度分布曲线。在一例示中,感光性添加剂成分910均匀分布在底层902及/或
    中间层904,而光阻层906的感光性添加剂材料浓度分布曲线不均匀(例如:连续性变化或阶
    段性变化)。举例而言,感光性添加剂成分浓度从光阻层906的上表面至光阻层906的下表面
    呈梯度增加。再举例而言,光阻层906的上部包含低于0.1%的感光性添加剂成分,而光阻层
    906的下部包含1%感光性添加剂成分。举更多例而言,以光阻层906的穿透率曲线为基础,
    设计光阻层906的非均匀感光性添加剂成分浓度分布曲线,以达到均匀的酸产生。

    须注意的是,在图14的例示中,于进行掺杂制程后,图案化层506的所有层包含感
    光性添加剂成分910。须了解图案化层506的底层902、中间层904及光阻层906的一或多者在
    进行掺杂制程后,实质上不包含感光性添加剂成分910。在一些例示中,光阻层906在进行掺
    杂制程后,实质上不包含感光性添加剂成分910。

    请参阅图4A、图4B、图4C、图4D、图15A、图15B、图15C及图15D的例示,其绘示在方法
    100的步骤104的形成图案化层的例示实施例,其中图案化层包含感光性添加剂成分910。在
    此实施例中,图案化层506包含以沉积或涂布的方式形成一或多个感光性添加剂层1402,其
    设置介于三层图案化层506的各层之间。此由半导体装置1500A、1500B、1500C、1500D说明。

    请参阅图4A及图15A,其绘示在方法100的步骤104的形成包含感光性添加剂成分
    910图案化层506的例示实施例。方法400由步骤402开始,形成感光性添加剂层1402在基材
    502上。在一些实施例中,感光性添加剂层1402包含感光性添加剂层材料。在一些实施例中,
    感光性添加剂层材料包含有机材料。在更多实施例中,有机材料包含多个单体分子或不交
    联的高分子。在一些实施例中,感光性添加剂层材料包含溶剂。举例而言,溶剂包含有机溶
    剂,其中有机溶剂包含DMSO、THF、PGME、PGMEA、正乙酸丁酯、环己醇、GBL、乙醇、丙醇、丁醇、
    甲醇、乙二醇、NMP、烷基亚砜、羧酸酯、羧酸、醇、二醇、醛、酮、酸酐、内酯、卤化烷、非卤化烷、
    支链烷、非支链烷、环烷、非环烷、饱和烃、不饱和烃或上述的任意组合。

    在一些实施例中,通过沉积材料以形成感光性添加剂层1402,其中材料包含感光
    性添加剂层材料及感光性添加剂的混合物,且感光性添加剂材料包含感光性添加剂成分
    910。感光性添加剂层材料及感光性添加剂材料的混合物实质上类似于上述图9所描述的感
    光性添加剂材料及底层材料的混合物。

    在一些实施例中,感光性添加剂层1402包含漂浮性添加剂成分1202,其中漂浮性
    添加剂成分1202实质上类似于上述图12A、图12B、图12C及图12D所描述的漂浮性添加剂成
    分1202。在沉积步骤后,漂浮性添加剂成分1202上移至感光性添加剂层1402之上,并形成漂
    浮性添加剂层1204。

    通过旋转涂布制程、CVD制程、PVD制程及/或其他合适的沉积制程形成感光性添加
    剂层1402。

    请参阅图4A及图15A,方法400接着进行步骤404,形成底层902在感光性添加剂层
    1402上。步骤404实质上类似于方法200的步骤202。方法400接着进行步骤406,形成中间层
    904在底层902上。步骤406实质上类似于方法200的步骤204。方法400接着进行步骤408,形
    成光阻层906在中间层904上。步骤408实质上类似于方法200的步骤206。

    请参阅图4B、图4C、图4D、图15B、图15C及图15D,在不同实施例中,图案化层506包
    含设在底层902、中间层904及光阻层906之间或上方的一或多个感光性添加剂层??捎τ蒙?br />述图4A及图15A的相同描述提供关于底层902、中间层904、光阻层906及感光性添加剂层
    1402,除了以下须注意的差异。

    请参阅图4B及图15B,在方法420的例示实施例中,于步骤422,形成底层902在基材
    上。方法420继续进行步骤424,形成中间层904在底层902上。方法420接着进行步骤426,形
    成感光性添加剂层1402介于中间层904及光阻层906。方法420接着进行步骤428,形成光阻
    层906在感光性添加剂层1402上。

    请参阅图4C及图15C,在方法440的一实施例中,于步骤442,形成底层902在基材
    上。方法440继续进行步骤444,形成中间层904在底层902上。方法440接着进行步骤446,形
    成光阻层906在中间层904上。方法440接着进行步骤448,形成感光性添加剂层1402在光阻
    层906上。

    请参阅图4D及图15D,在方法460的一实施例中,于步骤462,形成底层902在基材
    上。方法460继续进行步骤464,形成中间层904在底层902上。方法460接着进行步骤466,形
    成第一感光性添加剂层1402A在中间层904上。方法460继续进行步骤468,形成光阻层906在
    第一感光性添加剂层1402A上。方法460接着进行步骤470,形成第二感光性添加剂层1402B
    在光阻层906上。在一些实施例中,第二感光性添加剂层1402B的感光性添加剂成分的浓度
    实质上比第一感光性添加剂层1402A的感光性添加剂成分的浓度对于光阻层906的穿透率
    有较大的影响。借此,在一些例示中,第一感光性添加剂层1402A的感光性添加剂成分的浓
    度高于第二感光性添加剂层1402B的感光性添加剂成分的浓度(例如:按重量计算至少为
    50%)。

    在不同实施例中,感光性添加剂层1402、1402A及/或1402B具有各种感光性添加剂
    成分的浓度分布曲线。在一些例示中,感光性添加剂成分910均匀分布在感光性添加剂层
    1402、1402A及/或1402B内。在一些例示中,一或多个感光性添加剂层1402、1402A及/或
    1402B具有非均匀的感光性添加剂材料的浓度分布曲线(例如:连续性变化或阶段性变化)。

    请参阅图16的例示,其绘示在曝光制程时,在图案化层506的光酸产生。如图16所
    绘示,设置光阻层906在层1602上。层1602可为底层902、中间层904及/或设置在光阻层906
    下的感光性添加剂层1402。设置感光性添加剂层1402在光阻层906上。在一些实施例中,在
    步骤106的曝光制程时,在图案化层506的各层内的感光性添加剂成分910A、910B及910C可
    吸收EUV光并产生二次电子,而光阻层906内的光产生剂可利用二次电子产生酸。举例而言,
    光阻层906的感光性添加剂成分910A、感光性添加剂层1402的感光性添加剂成分910B及层
    1602内的感光性添加剂成分910C的一者可吸收EUV光并产生二次电子。光阻层906内的酸产
    生剂1606(例如TAG、PAG)可利用二次电子的能量产生酸。

    本发明描述的方法、装置及组成的一或多个实施例可呈现各种优点。然而,须理解
    的是,其他实施例可提供另外的优点,并非所有的优点皆有必要在此揭露,且没有特定优点
    是对所有实施例皆适用的。有一优点为图案化层提供改良的微影效果。感光性添加剂成分
    包含一元素,其中此元素对EUV光的吸光系数大于图案化层内的主要元素(例如碳、氧及氢)
    的吸光系数,借此改善图案化层对EUV光的吸收。随后,酸产生剂更有效率地产生酸,而导致
    更好的光阻灵敏度。另一优点为漂浮性添加剂层及上涂层其中的一者或二者皆可用来减少
    感光性添加剂成分的扩散,借此控制图案化层的各层内感光性添加剂成分的浓度。又一优
    点为掺杂制程可用来添加感光性添加剂成分至图案化层,其有助于完成图案化层的各层内
    感光性添加剂的浓度分布曲线。再一优点为感光性添加剂成分可包含极性转换?;せ?,并
    在以辐射进行曝光后具有亲水性,借此增加光阻材料的被曝光区域的亲水性。

    因此,在此描述的一实施例提供制造半导体装置的方法,包含提供半导体基材。形
    成包含添加剂成分的图案化层在半导体基材上。添加剂成分包含金属阳离子。在金属阳离
    子及一或多个阴离子间形成一或多个键。一或多个阴离子的一者为?;せ案叻肿恿醇?br />成分。高分子链键结成分与图案化层的高分子链键结。以辐射对半导体基材进行曝光。

    在一实施例中,描述的半导体装置的制作方法包含形成感光层在基材上。感光层
    包含添加剂成分。添加剂成分包含金属及?;せ案叻肿恿醇岢煞种辽俚囊徽?。高分子
    链键结成分与感光材料的高分子链键结。金属利用一或多个键与?;せ案叻肿恿醇岢?br />分至少的一者键结。以辐射对感光层选择性地进行曝光。对感光层施以显影剂,以移除感光
    层被辐射曝光的区域。

    在一实施例中,所描述的半导体装置的制作方法包含形成第一添加剂层在目标基
    材上。第一添加剂层包含添加剂成分,其中添加剂成分包含金属。形成包含酸产生剂的光阻
    层,其中酸产生剂邻近于第一添加剂层。以辐射对目标基材进行曝光,其中目标基材具有第
    一添加剂层及设置于其上的光阻层。第一添加剂层的添加剂成分吸收辐射并产生二次电
    子。光阻层的酸产生剂利用二次电子的能量产生酸。

    上述摘要了许多实施例的特征。本发明所属技术领域中具有通常知识者应理解,
    在本发明的基础上,可设计或修饰其他制程及结构,以达到与这些实施例中相同的目的及/
    或实现相同的优点。本领域具有通常知识者也应了解,上述均等的架构并未脱离本发明的
    精神及范围,且在不脱离本发明的精神及范围下,可做出各种改变、替换及取代。

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    本文标题:半导体装置的制造方法.pdf
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