專利名稱：用于半導(dǎo)體器件制造的掩模圖形及其相關(guān)方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造，更具體涉及用于半導(dǎo)體器件制造的掩模圖形及相關(guān)方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在用于半導(dǎo)體器件制造的常規(guī)構(gòu)圖工藝中，可以在將被刻蝕的薄膜上(例如，硅膜、介質(zhì)膜、或?qū)щ姳∧?形成光刻膠圖形，用于圖形形成。可以使用光刻膠圖形作為刻蝕掩?？涛g該薄膜，以形成希望的圖形。
隨著半導(dǎo)體器件的集成度增加，形成包括具有較小開口尺寸的接觸孔或具有較小寬度的間隔的精細圖形需要更小的臨界尺寸(CD)和/或新的光刻技術(shù)。為了實現(xiàn)這種精細圖形，可能需要高分辨率的光刻術(shù)和對干法刻蝕具有抵抗性的光刻膠材料。但是，同時滿足分辯率和干法刻蝕性能可能是困難的。為了提供較高的分辯率和寬的DOF(聚集深度)，可以減小抗蝕劑膜的厚度。但是，減小的抗蝕劑膜厚度可能損壞干法刻蝕性能。
在這方面，為了減小上述問題已提出了各種技術(shù)。例如，提出了具有耐干法刻蝕材料的光刻膠圖形的化學(xué)表面處理。具體，研究了對干法刻蝕具有抵抗性的含硅化合物。
例如，美國專利號6,110,637公開了通過光刻膠與羧酸酐官能團和氨基硅氧烷低聚物之間的交聯(lián)反應(yīng)形成精細圖形的技術(shù)。但是，該技術(shù)可能需要能與氨基硅氧烷交聯(lián)的特定光刻膠材料和用于去除非交聯(lián)的含硅材料的單獨有機溶劑。
美國專利公開號2004/0009436 A1公開一種使用含硅的水溶性聚合物和抗蝕劑圖形之間交聯(lián)反應(yīng)，在抗蝕劑圖形上涂敷含硅材料層的技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，硅含量可以被限制，因此可能難以獲得對干法刻蝕充分的抵抗性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，形成集成電路器件的方法可以包括通過在集成電路器件層上形成抗蝕劑圖形，集成電路器件層上具有通過抗蝕劑圖形的開口露出的部分層。而且，可以在抗蝕劑圖形上形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。然后通過抗蝕劑圖形和有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜露出的部分層可以被刻蝕，由此構(gòu)圖該層。
形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜可以包括，在抗蝕劑圖形上和在通過抗蝕劑圖形的開口露出的部分層上形成硅氧烷低聚物，并包括在抗蝕劑圖形上的部分硅氧烷低聚物處引起溶膠-凝膠反應(yīng)。更具體，可以使用來自抗蝕劑圖形的酸引起溶膠-凝膠反應(yīng)，通過加熱在其上具有硅氧烷低聚物的抗蝕劑圖形至約80℃至約160℃的溫度范圍，該酸可以從抗蝕劑圖形擴散到硅氧烷低聚物。在引起溶膠-凝膠反應(yīng)之后，可以使用例如去離子水除去硅氧烷低聚物的未反應(yīng)部分。
硅氧烷低聚物可以通過四烷氧基硅烷(tetraalkoxysilane)交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑的水解和凝聚(condensation)來形成。更具體，四烷氧基硅烷交聯(lián)劑可以選自由原硅酸四甲基酯、原硅酸四乙基酯、原硅酸四丙基酯和/或原硅酸四丁基酯的組構(gòu)成。三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑可以選自由氨丙基三烷氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三烷氧基硅烷(glycidoxypropyltrialkoxysilane)、異氰酸丙基三烷氧基硅烷和/或巰丙基三烷氧基硅烷(mercaptopropyltrialkoxysilane)構(gòu)成的組。
抗蝕劑圖形可以是光刻膠材料的圖形。更具體，光刻膠材料可以包括Novolak樹脂和基于重氮萘醌(DNQ)的化合物，和/或光刻膠材料可以包括化學(xué)地放大的抗蝕劑組合物，包括光酸發(fā)生器(PAG)。形成抗蝕劑圖形可以包括，形成光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層；使用KrF準分子激光器(248nm)、ArF準分子激光器(193nm)和/或F2準分子激光器(157nm)的至少一種曝光光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層；以及顯影光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層。
該層可以包括選自由介質(zhì)材料、導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和/或抗蝕劑材料構(gòu)成的材料層。而且，在形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之后，可以減小該層的露出部分。此外，抗蝕劑圖形的開口可以限定孔的圖形和/或線與間隔的圖形。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，用于構(gòu)圖集成電路器件層的結(jié)構(gòu)可以包括在集成電路器件層上的抗蝕劑圖形，具有通過抗蝕劑圖形的開口露出的部分抗蝕劑層。此外，可以在抗蝕劑圖形上設(shè)置有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。
硅氧烷網(wǎng)狀薄膜可以包括四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑之間的反應(yīng)產(chǎn)物。更具體，四烷氧基硅烷可以選自由原硅酸四甲基酯、原硅酸四乙基酯、原硅酸四丙基酯和/或原硅酸四丁基酯構(gòu)成的組。三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑可以選自由氨丙基三烷氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三烷氧基硅烷、異氰酸丙基三烷氧基硅烷和/或巰丙基三烷氧基硅烷構(gòu)成的組。
抗蝕劑圖形可以是光刻膠圖形。更具體，光刻膠圖形可以包括Novolak樹脂和基于重氮萘醌(DNQ)的化合物，和/或光刻膠圖形可以包括化學(xué)地放大的抗蝕劑組合物，該抗蝕劑組合物包括光酸發(fā)生器(PAG)?？刮g劑圖形可以包括對KrF準分子激光器照射(248nm)、ArF準分子激光器照射(193nm)和/或Fz準分子激光器照射(157nm)的至少一種敏感的光敏材料。
有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜可以在抗蝕劑圖形的側(cè)壁上，以便在抗蝕劑圖形的側(cè)壁上在部分硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之間露出部分層。而且，抗蝕劑圖形的開口可以限定孔的圖形，和/或抗蝕劑圖形的開口可以限定線和間隔的圖形。
本發(fā)明的某些實施例可以提供用于半導(dǎo)體器件制造的掩模圖形，對當形成超過光刻技術(shù)的波長極限的較精細圖形時的干法刻蝕，可以提供充分的抵抗性。
本發(fā)明的某些實施例也可以提供形成用于半導(dǎo)體器件制造的掩模圖形的方法，可用于形成具有較小特征尺寸的較精細圖形，同時對干法刻蝕保持充分的抵抗性。
本發(fā)明的某些實施例可以提供制造半導(dǎo)體器件的方法，可以提供超過光刻技術(shù)的波長極限的較精細圖形，同時對干法刻蝕保持足夠的抵抗性。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，可以為半導(dǎo)體器件制造提供掩模圖形。該掩模圖形可以包括形成在半導(dǎo)體襯底上的抗蝕劑圖形和形成在抗蝕劑圖形上的有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。硅氧烷網(wǎng)狀薄膜可以由源于四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑之間反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物制成。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，可以提供一種用于形成半導(dǎo)體器件制造用的掩模圖形的方法。在覆蓋襯底的底層上可以形成抗蝕劑圖形，具有開口，通過開口露出底層。在抗蝕劑圖形的表面上可以形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。
為了形成硅氧烷網(wǎng)狀薄膜，可以通過四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑的水解和凝聚獲得硅氧烷低聚物，以及可以在抗蝕劑圖形的表面上涂敷硅氧烷低聚物。然后，可以在抗蝕劑圖形的表面上引起硅氧烷低聚物的溶膠-凝膠反應(yīng)。可以通過從抗蝕劑圖形擴散的酸引起硅氧烷低聚物的溶膠-凝膠反應(yīng)。為了引起硅氧烷低聚物的溶膠-凝膠反應(yīng)，涂有硅氧烷低聚物的抗蝕劑圖形可以被加熱，以使酸從抗蝕劑圖形朝硅氧烷低聚物擴散。在形成硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之后，可以用去離子水除去在硅氧烷網(wǎng)狀薄膜周圍剩下的未反應(yīng)的硅氧烷低聚物。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括，在半導(dǎo)體襯底上形成底層，以及形成具有開口的抗蝕劑圖形，通過開口底層被露出第一寬度。僅在抗蝕劑圖形的表面上可以有選擇地形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜，以通過開口露出底層至第二寬度，第二寬度小于第一寬度?？梢允褂每刮g劑圖形和硅氧烷網(wǎng)狀薄膜作為刻蝕掩模，刻蝕底層。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜可以是由抗蝕劑圖形的酸引起的溶膠-凝膠反應(yīng)產(chǎn)物。在抗蝕劑圖形上可以形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜，以獲得掩模圖形，具有超過由光刻術(shù)產(chǎn)生的波長極限的微尺寸開口。因此，掩模圖形的側(cè)壁剖面可以相對地保持不變。此外，可以使用去離子水漂洗除去硅氧烷網(wǎng)狀薄膜的形成之后的殘余反應(yīng)劑(相對簡單的和廉價的工藝)。而且，因為可以使用硅氧烷網(wǎng)狀薄膜作為掩模圖形，刻蝕底層，所以對干法刻蝕可以提供充分的抵抗性。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
圖2A至2F是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更完全地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，本發(fā)明可以以多種不同的方式體現(xiàn)，不應(yīng)該認為局限于在此闡述的實施例。相反地，提供這些實施例是為了本公開是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。
在圖中，為了清楚放大了層、區(qū)域和/或線的厚度和/或?qū)挾?。還應(yīng)該理解當一個元件如層、區(qū)域或襯底被稱為在另一元件“上”時，它可以直接在另一元件“上”，或可也以存在插入元件。相反，如果一個元件如層、區(qū)域或襯底被稱為直接在其它元件“上”，那么不存在其他插入元件。在此使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列項的任意和所有組合。
在此參考剖面圖描述本發(fā)明的實施例，剖面圖是本發(fā)明的理想化實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。為了清楚，圖中的層和區(qū)域的厚度、長度和/或?qū)挾瓤梢员环糯?。此外，由于制造工藝?或容差，圖示的形狀可能變化。因此，本發(fā)明的實施例不應(yīng)該認為局限于在此所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括所得的形狀例如由制造的偏差。例如，圖示為矩形的注入?yún)^(qū)一般地將具有圓潤的或彎曲的特點，和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，通過注入形成的掩埋區(qū)可以在掩埋區(qū)和通過其進行注入的表面之間區(qū)域中導(dǎo)致某些注入。而且，由于當使用單個光刻圖形或其他掩模刻蝕多個自對準層時刻蝕選擇率的變化，因此垂直對準的層相對于其它層可能被底切和/或上切。因此，圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不打算圖示器件區(qū)域的實際形狀，以及不打算限制本發(fā)明的范圍。
此外，在此可以使用相對術(shù)語，如“在...底下”，“在...之上”，“在...下面”，“上”和/或“下”來描述一個元件與圖中所示的其它元件的關(guān)系。應(yīng)當理解相對術(shù)語是用來包括除圖中描繪的取向之外的器件的不同取向。例如，如果一個圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，那么描述為在其他元件下面的元件將定向在其他元件上。因此示例性術(shù)語“在...下面”可以包括“在...上面”和“在...下面”的兩種方向。
應(yīng)當理解盡管在此使用術(shù)語第一和第二描述來各個區(qū)域、層和/或部分，但是這些區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅僅是用來使一個區(qū)域、層或部分與其它區(qū)域、層或部分相區(qū)別。因此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的條件下，下面論述的第一區(qū)域、層或部分可以稱為第二區(qū)域、層或部分，同樣，第二區(qū)域、層或部分可以稱為第一區(qū)域、層或部分。在整篇中，相同的數(shù)字指相同的元件。
在此使用的專業(yè)詞匯是僅僅用于描述特定的實施例，而不打算限制本發(fā)明。如在此使用的單數(shù)形式“a”，“an”和“the”同樣打算包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還應(yīng)當理解，該說明書中使用術(shù)語“comprises”和/或“comprising”陳述部件、整體、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，但是不排除存在或增加一個或多個其他部件、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組。
除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有由屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同意思。還應(yīng)當理解術(shù)語，如在通常使用的詞典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該解釋為具有符合相關(guān)技術(shù)的環(huán)境中的意思，且不被理想化解釋或過度地形式感知，除非在此清楚地限定。
現(xiàn)在將參考圖1的流程圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例制造半導(dǎo)體器件的方法。
在方框12，首先可以在半導(dǎo)體襯底上形成待刻蝕的底層。底層可以是待構(gòu)圖的任意薄膜材料層。例如，底層可以是介質(zhì)膜(如，硅膜、氧化物膜、氮化物膜、和/或氧化物-氮化物膜)和/或?qū)щ姳∧?。當在底層中形成接觸孔時，底層可以是介質(zhì)膜。為了使用雙層抗蝕劑(BLR)技術(shù)執(zhí)行構(gòu)圖工序，可以形成底部抗蝕劑膜作為底層。此外，為了使用多層抗蝕劑(MLR)技術(shù)執(zhí)行構(gòu)圖工序，底層可以包括底部抗蝕劑膜和層間氧化膜。
接下來，可以在底層上形成抗蝕劑膜?？梢允褂贸Ｒ?guī)光刻操作，使抗蝕劑膜經(jīng)受曝光和顯影，以提供具有開口的抗蝕劑圖形，通過開口底層被露出預(yù)定的寬度。
在形成抗蝕劑圖形中，通過后曝光烘焙工序，曝光過程中在抗蝕劑膜中產(chǎn)生的酸可以擴散。當形成正性抗蝕劑膜時，擴散的酸可能引起脫保護反應(yīng)，通過脫保護反應(yīng)可以從抗蝕劑膜的曝光區(qū)域中的保護聚合物除去保護基，由此有選擇地顯影曝光區(qū)。當形成負抗蝕劑膜時，擴散的酸可能在抗蝕劑膜的曝光區(qū)引起聚合物交聯(lián)反應(yīng)，由此有選擇地顯影未曝光的區(qū)域。在后曝光烘焙工序過程中，少量酸可能留在抗蝕劑膜的曝光區(qū)和未曝光區(qū)之間的邊界處。在相關(guān)技術(shù)中使用的和/或市場上可買到的所有抗蝕劑中可能發(fā)生該現(xiàn)象，與抗蝕劑的成分或曝光工具的類型無關(guān)。
在方框14，可以制備四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑的混合水溶液。這里，可以基于混合水溶液的總重量以約0.1wt％至約50wt％的量分別使用四烷氧基硅烷和三烷氧基-單烷基，更具體以約1wt％至約10wt％的量。
在此可以使用的四烷氧基硅烷交聯(lián)劑由以下化學(xué)式1表示[化學(xué)式1] 其中每個R1可以是烷基，更具體，甲基、乙基、丙基和/或丁基。在此可以使用的四烷氧基硅烷交聯(lián)劑的例子包括原硅酸四甲基酯、原硅酸四乙基酯、原硅酸四丙基酯和/或原硅酸四丁基酯。
在此可以使用的三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑可以選自由下列化學(xué)式2至5表示的一種或多種化合物[化學(xué)式2] [化學(xué)式3] [化學(xué)式4] [化學(xué)式5]
其中R2、R3、R4和R5的每一個是烷基，如甲基、乙基、丙基和/或丁基。在此可以使用的三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑的例子包括氨丙基三烷氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三烷氧基硅烷、異氰酸丙基三烷氧基硅烷和/或巰丙基三烷氧基硅烷。更具體，三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑可以包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三乙氧基硅烷、異氰酸丙基三甲氧基硅烷、異氰酸丙基三乙氧基硅烷、巰丙基三甲氧基硅烷/或巰丙基三乙氧基硅烷。
在方框16，根據(jù)方框14制備的混合水溶液可以被攪拌預(yù)定時段，以及可以被過濾，以提供硅氧烷低聚物。硅氧烷低聚物可以具有有機-無機混合結(jié)構(gòu)，包括用作低聚物的分子結(jié)構(gòu)中的間隔基的有機部分。
在方框20，可以在方框12形成的抗蝕劑圖形上涂敷包括在方框16制備的硅氧烷低聚物的水溶液。例如，可以使用旋涂，涂敷硅氧烷低聚物。
在方框22，可以在約80℃至約160℃的溫度范圍內(nèi)加熱涂敷的抗蝕劑圖形。在加熱過程中，抗蝕劑圖形的酸可以朝包括硅氧烷低聚物的水溶液擴散，硅氧烷低聚物存在于抗蝕劑圖形周圍，以及擴散的酸可以在抗蝕劑圖形的表面引起硅氧烷低聚物的溶膠-凝膠反應(yīng)。結(jié)果，可以在抗蝕劑圖形的表面上形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。當抗蝕劑圖形的加熱溫度增加時，抗蝕劑圖形的酸的擴散距離可以增加，由此增加在抗蝕劑圖形上形成的硅氧烷網(wǎng)狀膜的厚度。
在方框24，可以通過用去離子水的清洗除去在硅氧烷網(wǎng)狀膜周圍剩下的未反應(yīng)硅氧烷低聚物。在方框26，可以使用抗蝕劑圖形和抗蝕劑圖形上的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜作為刻蝕掩?？涛g底層。結(jié)果，可以提供超過光刻技術(shù)的波長極限的較精細圖形。
圖2A至2F是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖面圖。參考圖2A，在待刻蝕的半導(dǎo)體襯底100上可以形成底層110，以形成預(yù)定圖形，如接觸孔和/或溝槽的圖形。例如，底層110可以是介質(zhì)膜、導(dǎo)電薄膜和/或半導(dǎo)體薄膜。更具體，底層110可以被刻蝕，以在其中形成圖形，如接觸孔和/或溝槽的圖形。
然后可以在底層110上形成抗蝕劑圖形120。抗蝕劑圖形120可形成為具有開口，通過開口露出底層110的部分上表面。底層110的露出部分和/或光刻膠圖形120中的開口可以具有第一寬度d1。光刻膠圖形120可以形成有限定孔圖形的多個開口和/或限定線和間隔圖形的多個線。當抗蝕劑圖形120形成有多個線時，第一寬度d1可以對應(yīng)于線之間的每個間隔的寬度。
例如，抗蝕劑圖形120可以由包括Novolak樹脂和基于重氮萘醌(DNQ)的化合物的材料制成，和/或包括化學(xué)地放大的抗蝕劑組合物，該組合物包括光酸發(fā)生器(PAG)。例如，可以使用用于g-線曝光的抗蝕劑組合物、用于i-線曝光的抗蝕劑組合物、用于KrF準分子激光器(248nm)曝光的抗蝕劑組合物、用于ArF準分子激光器(193nm)曝光的抗蝕劑組合物、用于F2準分子激光器(157nm)曝光的抗蝕劑組合物和/或用于e-電子束曝光的抗蝕劑組合物來形成抗蝕劑圖形120。而且，可以使用正型抗蝕劑組合物或負型抗蝕劑組合物來形成抗蝕劑圖形120。
參考圖2B，如參考圖1的方框20所述，可以在抗蝕劑圖形120上涂敷包括硅氧烷低聚物的水溶液130(用根據(jù)圖1的方框14和16論述同樣方法合成)。水溶液130可以被旋涂在抗蝕劑圖形120上，同時以約50rpm至約3,000rpm的速率范圍旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底100約10秒至約90秒。
參考圖2C，如參考圖1的方框22所述，可以在約80℃至約160℃的溫度范圍內(nèi)加熱半導(dǎo)體襯底100(水溶液130與抗蝕劑圖形120的表面接觸)，以在抗蝕劑圖形120的表面上形成硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132。因此形成的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132可以是不溶于水的。當刻蝕底層110時，抗蝕劑圖形120和硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132可以提供待用作刻蝕掩模的掩模圖形，。
參考圖2D，可以使用去離子水除去包括在硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132周圍剩下的未反應(yīng)硅氧烷低聚物的部分水溶液130。因為水溶液130是水溶性的，因此可以通過去離子水漂洗來除去它。結(jié)果，通過包括抗蝕劑圖形120和硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132的刻蝕掩模的開口，可以露出底層110至第二寬度d2，小于第一寬度d1。亦即，可以通過在抗蝕劑圖形120的表面上形成的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132，減小底層110的露出區(qū)域。
參考圖2E，可以使用抗蝕劑圖形120和硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132作為刻蝕掩模，干法刻蝕底層110，以形成底層圖形110a。參考圖2F，包括抗蝕劑圖形120和硅氧烷網(wǎng)狀薄膜132的掩模圖形可以被除去。
下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的掩模圖形的說明性例子。通過以下例子更具體地描述本發(fā)明。提供例子僅僅用于說明，因此本發(fā)明不局限于它們或被它們限制。
例子1在裸硅晶片上形成有機防反射膜(如DUV-30，Nissan ChemicalIndustries有限公司)至36nm的厚度，其上涂敷光刻膠(如，SAIL-G24c，ShinEtsu Chemical有限公司)，以形成240nm厚度的抗蝕劑膜。其上形成抗蝕劑膜的晶片經(jīng)受軟烘焙。因此形成的薄膜被分為五個樣品組。分別用具有0.75(環(huán)形照明0.85-0.55)的數(shù)字孔徑規(guī)定的ArF(193nm)步進器(ASML 1100)和22mJ/cm2、23mJ/cm2、24mJ/cm2、25mJ/cm2和26mJ/cm2的曝光光能，使樣品組經(jīng)受曝光。然后使樣品組經(jīng)受后曝光烘焙(PEB)。然后用2.38wt％氫氧化四甲銨(TMAH)溶液顯影五個樣品組，以在晶片上形成具有限定孔圖形的開口的抗蝕劑圖形，分別具有97.9nm、109.6nm、122.1nm、123.7nm以及126.6nm的CD(臨界尺寸)。
14％的氧代縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷和4％四甲氧基硅烷的混合水溶液被攪拌兩天，以引起水解和凝聚，形成硅氧烷低聚物。由此，在抗蝕劑圖形上以500rpm旋涂先前通過用0.5μm過濾器(由美國Whatman制造)過濾制備的10ml含硅氧烷低聚物的水溶液30秒。在90℃下加熱涂有含硅氧烷低聚物的水溶液的晶片60秒，然后用去離子水漂洗。結(jié)果，可在覆蓋晶片的抗蝕劑圖形的表面上形成均勻厚度的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。對于五個樣品組，被硅氧烷網(wǎng)狀薄膜露出的抗蝕劑圖形的開口的CD分別是95.8nm、99.9nm、101.0nm、116.4nm和122.0nm。亦即，樣品組在抗蝕劑圖形的表面上具有均勻的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜，由此減小開口的CD。
例子2除了在110℃下加熱涂有含硅氧烷低聚物的水溶液的晶片60秒之外，用和例子1相同的方法在抗蝕劑圖形上形成用于五個樣品組的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。對于五個樣品組，通過硅氧烷網(wǎng)狀薄膜露出的抗蝕劑圖形的開口CD分別是83.0nm、91.5nm、96.8nm、103.6nm和111.7nm。與例子1的結(jié)果相比，該例子中的加熱溫度的增加，增加在抗蝕劑圖形的表面上形成的硅氧烷網(wǎng)狀薄膜的厚度，以便用增加的溫度進一步減小開口的CD。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以在抗蝕劑圖形上形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜(其為通過抗蝕劑圖形的酸引起的溶膠-凝膠反應(yīng)產(chǎn)物)，以提供具有微尺寸開口的掩模圖形，超過光刻術(shù)的波長極限。根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于可以在可控制的加熱溫度下執(zhí)行用于形成硅氧烷網(wǎng)狀薄膜的溶膠-凝膠反應(yīng)，因此掩模圖形的開口CD可以被減小至希望的級別。在減小開口的CD中，可以在抗蝕劑圖形的表面發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)，因此可以僅僅在抗蝕劑圖形的表面上有選擇地形成硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。結(jié)果，掩模圖形的垂直側(cè)壁剖面可以相對地保持不變。此外，可以通過去離子水除去硅氧烷網(wǎng)狀薄膜形成之后的殘余反應(yīng)劑，因此可以提供相對簡單的和廉價的工藝。而且，因為可以使用硅氧烷網(wǎng)狀薄膜作為掩模圖形，刻蝕底層，對于干法刻蝕可以提供充分的抵抗性。
盡管參考其優(yōu)選實施例已經(jīng)具體展示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當明白，在不脫離附加權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式上和細節(jié)上進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種形成集成電路器件的方法，該方法包括在集成電路器件層上形成抗蝕劑圖形，其中通過抗蝕劑圖形的開口露出部分層；以及在抗蝕劑圖形上形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括刻蝕通過抗蝕劑圖形和有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜露出的部分層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜，包括在抗蝕劑圖形上和通過抗蝕劑圖形的開口露出的部分層上形成硅氧烷低聚物；以及在抗蝕劑圖形上的部分硅氧烷低聚物處引起溶膠-凝膠反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中引起溶膠-凝膠反應(yīng)包括使用來自抗蝕劑圖形的酸引起溶膠-凝膠反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中引起溶膠-凝膠反應(yīng)包括使酸從抗蝕劑圖形擴散到硅氧烷低聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中使酸從抗蝕劑圖形擴散包括加熱其上有硅氧烷低聚物的抗蝕劑圖形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中加熱其上有硅氧烷低聚物的抗蝕劑圖形包括，加熱至約80℃至約160℃的溫度范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中形成硅氧烷低聚物包括，通過四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑的水解和凝聚形成硅氧烷低聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中四烷氧基硅烷交聯(lián)劑選自由原硅酸四甲基酯、原硅酸四乙基酯、原硅酸四丙基酯和/或原硅酸四丁基酯構(gòu)成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑選自由氨丙基三烷氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三烷氧基硅烷、異氰酸丙基三烷氧基硅烷和/或巰丙基三烷氧基硅烷構(gòu)成的組。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括在引起溶膠-凝膠反應(yīng)之后，除去硅氧烷低聚物的未反應(yīng)部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中除去硅氧烷低聚物的未反應(yīng)部分包括，使用去離子水除去硅氧烷低聚物的未反應(yīng)部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中抗蝕劑圖形包括光刻膠材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中光刻膠材料包括Novolak樹脂和基于重氮萘醌(DNQ)的化合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中光刻膠材料包括化學(xué)地放大的抗蝕劑組合物，該組合物包括光酸發(fā)生器(PAG)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成抗蝕劑圖形包括形成光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層；使用KrF準分子激光器(248nm)、ArF準分子激光器(193nm)和/或F2準分子激光器(157nm)的至少一種有選擇地曝光光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層；以及顯影光敏抗蝕劑材料的連續(xù)層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該層包括選自由介質(zhì)材料、導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和/或抗蝕劑材料構(gòu)成的材料層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之前通過抗蝕劑圖形露出的部分層的寬度大于形成有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之后露出的部分層的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中抗蝕劑圖形的開口限定孔的圖形。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中抗蝕劑圖形的開口限定線和間隔的圖形。
21.一種用于構(gòu)圖集成電路器件層的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括集成電路器件層上的抗蝕劑圖形，其中通過抗蝕劑圖形的開口露出部分層；以及抗蝕劑圖形上的有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中硅氧烷網(wǎng)狀薄膜包括，四烷氧基硅烷交聯(lián)劑和三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑之間反應(yīng)的產(chǎn)物。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的結(jié)構(gòu)，其中四烷氧基硅烷是選自由原硅酸四甲基酯、原硅酸四乙基酯、原硅酸四丙基酯和/或原硅酸四丁基酯構(gòu)成的組。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的結(jié)構(gòu)，其中三烷氧基-單烷基硅烷偶聯(lián)劑選自由氨丙基三烷氧基硅烷、氧代縮水甘油基丙基三烷氧基硅烷、異氰酸丙基三烷氧基硅烷和/或巰丙基三烷氧基硅烷構(gòu)成的組。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中抗蝕劑圖形包括光刻膠材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)構(gòu)，其中光刻膠材料包括Novolak樹脂和基于重氮萘醌(DNQ)的化合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的結(jié)構(gòu)，其中光刻膠材料包括化學(xué)地放大的抗蝕劑組合物，該組合物包括光酸發(fā)生器(PAG)。
28.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中抗蝕劑圖形包括對KrF準分子激光器照射(248nm)、ArF準分子激光器照射(193nm)和/或F2準分子激光器照射(157nm)的至少一種敏感的光敏材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中有機-無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜在抗蝕劑圖形的側(cè)壁上，以便在抗蝕劑圖形的側(cè)壁上在部分硅氧烷網(wǎng)狀薄膜之間露出部分層。
30.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中抗蝕劑圖形的開口限定孔的圖形。
31.根據(jù)權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)，其中抗蝕劑圖形的開口限定線和間隔的圖形。
全文摘要
形成集成電路器件的方法可以包括在集成電路器件層上形成抗蝕劑圖形，通過抗蝕劑圖形的開口露出部分層。在抗蝕劑圖形上可以形成有機－無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜。然后通過抗蝕劑圖形和有機－無機混合硅氧烷網(wǎng)狀薄膜露出的部分層可以被除去。也論述了相關(guān)結(jié)構(gòu)。
文檔編號G03F7/40GK1752844SQ200510106920
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
發(fā)明者夏政煥, 金賢友, 畑光宏, 禹相均 申請人:三星電子株式會社