專利名稱：基材的蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻方法，且特別涉及一種以擴(kuò)散控制材料進(jìn)行濕式蝕 刻的方法。
背景技術(shù)：
為了制造集成電路，半導(dǎo)體工藝中是以光學(xué)光刻工藝來(lái)圖案化各種材料
層。光學(xué)光刻工藝包含光致抗蝕劑(phototresist; resist)涂布、曝光及顯影 (developing)。目前，當(dāng)在含有材料層(例如金屬薄膜)的晶片基材上形 成光致抗蝕劑圖案時(shí)，基材可能會(huì)遭到濕式化學(xué)品蝕刻，因而需于隨后作額 外的潤(rùn)洗。
然而，現(xiàn)有的濕式化學(xué)蝕刻劑具有下列各種問(wèn)題。濕式化學(xué)蝕刻不具有 良好的選擇性及具有顯著的橫向蝕刻。換句話說(shuō)，位于光致抗蝕劑圖案底下 的薄膜實(shí)質(zhì)上并未被光致抗蝕劑保護(hù)而受到蝕刻，甚或造成光致抗蝕劑剝 落。此外，由于橫向蝕刻，光致抗蝕劑圖案不能適當(dāng)轉(zhuǎn)移至其底下的薄膜。 由于濕式化學(xué)蝕刻的速率非常快，即使稀釋蝕刻濃度或降溫，無(wú)法對(duì)蝕刻速 率有良好的控制，這更惡化了橫向蝕刻的問(wèn)題。濕式蝕刻具有高滲透能力， 例如毛細(xì)力(capillary force)，能滲透至光致抗蝕劑與基材上的材料層之間 的界面。這些化學(xué)滲透可能也造成光致抗蝕劑剝離及對(duì)于在光致抗蝕劑圖案 底下的材料層造成預(yù)期外的蝕刻效應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基材的蝕刻方 法，包括形成一光致抗蝕劑圖案于該基材上；對(duì)該基材施予一化學(xué)蝕刻液 體，其中該化學(xué)蝕刻液體包含一擴(kuò)散控制材料；移除該化學(xué)蝕刻液體；以及 移除該光致抗蝕劑圖案。
本發(fā)明也提供一種基材的蝕刻方法，包括形成一光致抗蝕劑圖案于該基材上，該基材具有一高介電材料層及一位于該高介電材料層上的金屬層； 對(duì)該金屬層施予一化學(xué)蝕刻液體，其中該化學(xué)蝕刻液體包含一添加劑以增加 該化學(xué)蝕刻液體的黏度；移除該化學(xué)蝕刻液體；以及移除該光致抗蝕劑圖案。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包含改善向下及橫向的蝕刻速率，且沒(méi)有化學(xué)品滲透至光 致抗蝕劑所覆蓋的基材；以聚合物控制有效控制化學(xué)性質(zhì)來(lái)控制蝕刻速率； 以聚合物的混合化學(xué)品來(lái)控制酸擴(kuò)散長(zhǎng)度以減少毛細(xì)力或滲透現(xiàn)象；使用加 熱板以使基材達(dá)到較高的溫度。此外，在烘烤工藝之后，可消除聚合物殘余 物。順應(yīng)性蝕刻材料可在相同的蝕刻工藝及時(shí)間中針對(duì)不同目的來(lái)結(jié)合不同 的化學(xué)品。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖la 圖6c為本發(fā)明所述的各種實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段一 系列剖面圖。
上述附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
2 第一材料層
4 第二材料層
6 圖案化光致抗蝕劑
8 有機(jī)殘留物
9 濕式化學(xué)蝕刻劑
12、 14、 16 順應(yīng)性蝕刻材料
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明接下來(lái)將會(huì)提供許多不同的實(shí)施例以實(shí)施本發(fā)明中不同的特征。 各特定實(shí)施例中的組成及配置將會(huì)在以下作描述以簡(jiǎn)化本發(fā)明，但這些實(shí)施 例并非用于限定本發(fā)明。此外，在本說(shuō)明書(shū)的各種例子中可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的 元件符號(hào)以便簡(jiǎn)化描述，但這不代表在各個(gè)實(shí)施例和/或附圖之間有何特定的 關(guān)連。再者，當(dāng)提到某一層在另一層"之上"或"上方"，可代表兩層之伺 直接接觸或中間更插有其他元件或膜層。圖la至圖1C為一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。參
見(jiàn)圖la，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2 (或"基材1")位于 第二材料層4上(或"基材2")，且第二材料層4位于晶片上。第一材料 層2包含金屬薄膜、金屬氧化物或氧化物。第二材料層4包含氧化物、金屬 氧化物、金屬或硅。在基材1上形成圖案化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料 層2或也一并圖案化第二材料層4。使用傳統(tǒng)蝕刻溶液對(duì)第一材料層進(jìn)行濕 式蝕刻工藝，并將圖案化光致抗蝕劑開(kāi)口內(nèi)的第一材料層移除，如圖lb所 示。接著，在濕式蝕刻工藝之后將光致抗蝕劑剝除。然而，如圖lc所示， 在剝除光致抗蝕劑之后可能會(huì)在光致抗蝕劑的側(cè)壁區(qū)域存在有機(jī)殘留物8。
圖2a至圖2d為一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2 (或"基材1")位于第二材料層4 上(或"基材2")，且第二材料層4位于晶片上。第一材料層2包含金屬 薄膜、金屬氧化物或氧化物。第二材料層4包含氧化物、金屬氧化物、金屬 或硅。
在基材1上形成圖案化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料層2或也一并圖 案化第二材料層4。使用具有擴(kuò)散控制材料摻入至蝕刻溶液中的順應(yīng)性蝕刻 材料(溶液)12，對(duì)第一材料層進(jìn)行濕式蝕刻工藝，并將圖案化光致抗蝕劑 開(kāi)口內(nèi)的第一材料層移除。擴(kuò)散控制材料為物理性的分布于蝕刻溶液中或化 學(xué)性的附加于蝕刻劑上，其可調(diào)控用以增加蝕刻溶液的黏度及改變蝕刻溶液 的化學(xué)性質(zhì)以減少滲透及橫向蝕刻速率。完成蝕刻之后，可進(jìn)行潤(rùn)洗步驟以 移除蝕刻溶液。接著，在濕式蝕刻工藝之后，將圖案化光致抗蝕劑剝除。在 此情況下，消除了在光致抗蝕劑剝除之后所剩余的有機(jī)殘留物。
圖3a至圖3c為另一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2 (或"基材1")位于第二材料 層4上(或"基材2")，且第二材料層4位于晶片上。第一材料層2包含 金屬薄膜、金屬氧化物或氧化物。第二材料層4包含金屬、金屬氧化物、氧 化物或硅。在第一材料層2上形成圖案化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料層 2或也一并圖案化第二材料層4。對(duì)第一材料層進(jìn)行傳統(tǒng)濕式化學(xué)蝕刻工藝 以移除圖案化光致抗蝕劑開(kāi)口內(nèi)的第一材料層2。接著，在濕式化學(xué)蝕刻工 藝之后，將圖案化光致抗蝕劑剝除。然而，濕式蝕刻化學(xué)品9會(huì)滲透至第一， 如圖3c所示，其為圖3b中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分。在滲透區(qū)域內(nèi)的第一材料 層2即遭到蝕刻，同時(shí)也減弱了在此區(qū)域的光致抗蝕劑層的黏性。因此，光 致抗蝕劑即會(huì)在進(jìn)行濕式化學(xué)蝕刻時(shí)或于其后剝離，如圖3b所示。在圖案 化光致抗蝕劑層6開(kāi)口的邊緣下方的第一材料層2的表面遭到破壞，光致抗 蝕劑圖案無(wú)法適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)移至晶片上。
圖4a至圖4c為一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2位于第二材料層4上，且第二材料 層4位于晶片上。第一材料層2包含金屬薄膜、金屬氧化物或氧化物。第二 材料層4包含金屬、金屬氧化物、氧化物或硅。在第一材料層2上形成圖案 化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料層2或也一并圖案化第二材料層4。使用 順應(yīng)性蝕刻材料14，對(duì)第一材料層2進(jìn)行濕式化學(xué)蝕刻工藝以移除圖案化光 致抗蝕劑6開(kāi)口內(nèi)的第一材料層2。順應(yīng)性蝕刻材料14包含僅可短距離擴(kuò)散 的蝕刻化學(xué)品。因此，第一材料層2被蝕刻成具有順應(yīng)輪廓，且沒(méi)有滲透至 光致抗蝕劑圖案6與第一材料層2之間或第一材料層2與第二材料層4之間 的界面，如圖4b所示，或還可參考圖4c，其為圖4b中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分。 完成蝕刻之后，可進(jìn)行潤(rùn)洗步驟以移除蝕刻溶液。接著，在濕式蝕刻工藝之 后，將圖案化光致抗蝕劑移除。
圖5a至圖5c為另一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2位于第二材料層4上，且第二材 料層4位于晶片上。第一材料層2包含金屬薄膜、金屬氧化物或氧化物。第 二材料層4包含金屬、金屬氧化物、氧化物或硅。在第一材料層2上形成圖 案化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料層2或也一并圖案化第二材料層4。對(duì) 第一材料層進(jìn)行傳統(tǒng)濕式化學(xué)蝕刻工藝，以移除由光致抗蝕劑所定義出的開(kāi) 口之內(nèi)的第一材料層2。接著，在濕式蝕刻工藝之后，將圖案化光致抗蝕劑 移除。然而，由于傳統(tǒng)濕式化學(xué)品具有好的流體動(dòng)力(hydrodynamic flow) 及高蝕刻速率，可不斷供應(yīng)新鮮的化學(xué)品至橫向區(qū)域中，因而傳統(tǒng)濕式蝕刻 化學(xué)品會(huì)滲透至基材及光致抗蝕劑之間的界面。因此，在光致抗蝕劑底下的 橫向區(qū)域遭到高蝕刻速率的蝕刻，造成圖案轉(zhuǎn)移失敗，如圖5b所示，或還 可參考圖5c，其為圖5b中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分。圖6a至圖6c為一實(shí)施例中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于各種制造階段時(shí)的剖面圖。半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含半導(dǎo)體晶片、第一材料層2位于第二材料層4上，且第二材料 層4位于晶片上。第一材料層2包含金屬薄膜、金屬氧化物或氧化物。第二 材料層4包含金屬、金屬氧化物、氧化物或硅。在第一材料層2上形成圖案 化光致抗蝕劑6以圖案化第一材料層2或也一并圖案化第二材料層4。使用 順應(yīng)性蝕刻材料16，對(duì)第一材料層2進(jìn)行濕式化學(xué)蝕刻工藝以移除圖案化光 致抗蝕劑6開(kāi)口內(nèi)的第一材料層2。順應(yīng)性蝕刻材料14包含減緩擴(kuò)散能力的 蝕刻化學(xué)品。因此，第一材料層2具有順應(yīng)性的蝕刻輪廓且不具有因橫向蝕 刻造成的凹陷，如圖6b所示，或更可參考圖6c，其為圖6b中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 一部分。完成蝕刻之后，可進(jìn)行潤(rùn)行步驟以移除蝕刻溶液。接著，在濕式蝕 刻工藝之后，將圖案化光致抗蝕劑剝除。在此情況下，消除了在光致抗蝕劑 剝除之后所剩余的有機(jī)殘留物。
在本方法中，順應(yīng)性蝕刻材料是使用圖案化光致抗蝕劑為蝕刻掩模以圖 案化材料層。順應(yīng)性蝕刻材料為以聚合物為主(polymer-based)的蝕刻劑， 在蝕刻工藝中具有顯著的黏度控制能力及擴(kuò)散控制能力。在各種實(shí)施例中， 順應(yīng)性蝕刻材料包含以聚合物為主的擴(kuò)散控制材料以物理性的分布于蝕刻 溶液中或以化學(xué)性的附加于蝕刻劑上，以調(diào)控順應(yīng)性蝕刻材料能具有較高的 黏度、立體效應(yīng)(stereo effect)、離子吸引力造成的阻滯、化學(xué)鍵結(jié)于蝕刻 劑造成的阻滯或表面張力以減緩蝕刻溶液的滲透及橫向蝕刻速率。
在各種實(shí)施例中，順應(yīng)性蝕刻材料包含酸性聚合物。在一實(shí)施例中，酸 性聚合物為具有酸性官能基的聚合物。酸性官能基可為羧酸基(carboxylic)、 內(nèi)酯基(lactone)、羥基(hydroxyl)或氟醇基(fluoro-alcohol)。在另一實(shí) 施例中，此酸性聚合物可為具有酸性分子添加劑的聚合物。酸性分子添加劑 可為光酸產(chǎn)生劑(photo-acidgenerato; PAG)、全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)、 全氟丁垸磺酸鹽(PFBS)、全氟垸磺酸分子(perfluoroalkyl sulfonate molecule)、 鹽酸(HC1)、氫氟酸(HF)、硫酸(H2S04)、硝酸(HN03)或醋酸(CH3COOH)。 在另一實(shí)施例中，順應(yīng)性蝕刻材料包含具有特別的反應(yīng)官能基(例如具有孤 對(duì)電子的三級(jí)胺結(jié)構(gòu)；N tertiary structure)的聚合物。在另一實(shí)施例中，順 應(yīng)性蝕刻材料包含弱酸溶液，例如二氧化碳水(C02 water)。在另一實(shí)施例 中，順應(yīng)性蝕刻材料包含巨酸溶液(bulky acid solution)，例如醋酸水(CH3COOH water)。在另一實(shí)施例中，順應(yīng)性蝕刻材料具有大于約80 dyne/cm2的表面張力系數(shù)。
順應(yīng)性蝕刻材料于各種應(yīng)用中可額外包含鹽酸(HC1) /水的混合物、鹽 酸(HC1) /過(guò)氧化氫/水的混合物、氫氧化銨(NH40H) /過(guò)氧化氫/水的混合 物、硝酸(HN03) /氫氟酸(HF) /醋酸的混合物、氫氟酸(HF) /水的混合 物、氫氧化四甲基銨(TMAH) /水的混合物。在另一實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)基材施 予順應(yīng)性蝕刻材料時(shí)或其后，可加熱晶片或順應(yīng)性蝕刻溶液。蝕刻工藝的溫 度約在攝氏5至120度之間。
在各種實(shí)施例中，形成在基材上及受順應(yīng)性蝕刻材料蝕刻的材料層擇自 下列金屬材料組成的群LaxOy、 HfxOy、 AlxOy、 TixOy、 TixNy、 TaN、 W、 WxOy、 Ti及Al。在其他實(shí)施例中，此材料層擇自下列無(wú)機(jī)材料所組成的群
硅、二氧化硅、旋涂式玻璃(SOG)、磷硅玻璃(PSG)、硼硅玻璃(BSG) 及硼磷硅玻璃(BPSG)。
在一實(shí)施例中，本蝕刻方法包含在金屬基材上形成光致抗蝕劑圖案，在 光致抗蝕劑圖案上形成順應(yīng)性蝕刻液體，移除順應(yīng)性蝕刻液體及移除光致抗
蝕劑圖案。在一實(shí)施例中，順應(yīng)性蝕刻液體包含擇自下列溶劑所組成的群
丙二醇甲基醚(PGME)、丙二醇甲基醚醋酸酯(PGMEA)、環(huán)己醇、N-甲基吡咯酮(NMP)、丙酮、丙二醇(propylene glycol)、氫氧化四甲基銨 (TMAH) 、 二丙二醇甲基醚醋酸酯(DPGMEA) 、 1-胺基-異丙醇 (l-amino-2-propanol)及N- (2胺基乙基)乙醇胺(N- (2-aminoethyl) ethanolamine)。順應(yīng)性蝕刻溶液不能溶解光致抗蝕劑圖案。順應(yīng)性蝕刻溶液 包含氫氧化四甲基銨(TMAH)顯影劑、溶劑或去離子水。溶劑為以醇類為 主的溶劑，例如異丁醇、正丁醇及甲基異丁基甲醇(MIBC)。
在一特定實(shí)施例中，本發(fā)明所述的蝕刻方法將順應(yīng)性蝕刻材料應(yīng)用于形 成集成電路的金屬柵極堆疊，其為在基材上形成各種金屬柵極堆疊；在基材 上形成高介電常數(shù)介電層；在高介電常數(shù)介電層上形成金屬柵極層；且還可 在高介電常數(shù)介電層及金屬柵極層之間插入蓋層。在一實(shí)施例中，高介電常 數(shù)材料包含氧化鉿(Hf02)。在另一實(shí)施例中，高介電常數(shù)材料包含氧化鋁 (Al203)。或者，高介電常數(shù)材料層包含金屬氮化物、金屬硅化物或其他 金屬氧化物。金屬柵極層包含氮化鈦。在另一實(shí)施例中，金屬氮化物包含氮化鉭、氮化鉬或氮化鋁鈦(titanium aluminum nitride)。蓋層可包含氧化鑭 或其他合適材料。接著，使用順應(yīng)性蝕刻材料對(duì)基材進(jìn)行一次或多次蝕刻工 藝，以形成圖案化金屬柵極堆疊。
雖然圖中未顯示，也可于各種摻雜區(qū)域(例如源極及漏極區(qū))或裝置元 件(例如多層內(nèi)連線；MLI)形成之前或之后進(jìn)行其他的工藝步驟。在一實(shí) 施例中，輕摻雜漏極區(qū)(LDD)為在柵極堆疊形成之后形成。柵極間隔物可 形成在金屬柵極堆疊的側(cè)壁，然后，源極及漏極區(qū)可沿著間隔物的外緣處形 成。更進(jìn)一步的，可形成多層內(nèi)連線(MLI)。多層內(nèi)連線包含垂直內(nèi)連線， 例如傳統(tǒng)的通孔(vias)及接觸點(diǎn)(contacts)、及水平內(nèi)連線，例如金屬線。 可使用各種導(dǎo)電材料作為各種多層內(nèi)連線中的元件，包含銅、鎢、硅化物。 在一實(shí)施例中，使用鑲嵌工藝來(lái)形成關(guān)于銅的多層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施 例中，使用鎢來(lái)形成接觸孔中的鎢插塞。半導(dǎo)體基材可更包含額外的隔離元 件以隔離各個(gè)其他裝置。隔離元件可包含不同的結(jié)構(gòu)且可使用不同的工藝技 術(shù)來(lái)形成。例如，隔離元件可包含淺溝槽隔離(STI)元件。
雖然本發(fā)明已詳述數(shù)個(gè)實(shí)施例如上，然任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾。在一實(shí)施 例中，本方法可用于形成n-type金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (NMOSFET)。在另一實(shí)施例中，本方法可用于在前柵極工藝中形成金屬 柵極堆疊，其中金屬柵極堆疊由本方法形成且留至最后的結(jié)構(gòu)中。在另一實(shí) 施例中，本方法可用于在混成工藝中形成金屬柵極堆疊，其中第一型態(tài)的金 屬柵極堆疊(例如NMOS金屬柵極堆疊)由本方法形成且留至最后的結(jié)構(gòu)中， 第二型態(tài)的的金屬柵極堆疊(例如PMOS金屬柵極堆疊)形成為虛置柵極結(jié) 構(gòu)，以使源極/漏極離子注入工藝及退火工藝得以進(jìn)行。隨后，移除部分的虛 置柵極堆疊并以適當(dāng)?shù)牟牧咸钛a(bǔ)該虛置柵極堆疊中的溝槽。例如，移除PMOS 區(qū)域中的多晶硅層及金屬層。接著，回填P型金屬及填充其他金屬(例如銅) 以形成PMOS金屬柵極堆疊。
在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基材可包含外延層。例如，基材可在基塊(bulk) 半導(dǎo)體上具有一外延層。再者，基材可具有應(yīng)變(strained)以增進(jìn)效能。例 如，外延層可包含不同于基塊半導(dǎo)體的半導(dǎo)體材料，例如鍺化硅層覆于基塊 半導(dǎo)體上，或硅層覆于由包含選擇性外延成長(zhǎng)(SEG)工藝形成的鍺化硅基塊上。此外，基材可包含絕緣層上覆硅(SOI)結(jié)構(gòu)，例如深埋介電層?；?者，基材可包含深埋介電層，例如深埋氧化層，其可由例如注入氧加以分離
(separation by implantation of oxygen)技術(shù)、晶片鍵合(wafer bonding)、 選擇性外延成長(zhǎng)(selective epitaxial growth; SEG)或其他合適方法形成。 圖案化光致抗蝕劑是由光學(xué)光刻工藝所形成。在此示范的光學(xué)光刻工藝
可包含如下的工藝步驟光致抗蝕劑涂布、軟烘烤、光掩模對(duì)準(zhǔn)、曝光、后
曝光烘烤、光致抗蝕劑顯影及硬烘烤。也可使用其他方法來(lái)進(jìn)行或取代光學(xué) 光刻曝光工藝，例如無(wú)掩模光學(xué)光刻、電子束寫(xiě)入、離子束寫(xiě)入及分子拓印。
光致抗蝕劑對(duì)于特定的曝光束感光(例如KrF、 ArF、超紫外光(EUV)或 電子束(e-beam)光)。在一實(shí)施例中，圖案化光致抗蝕劑包含化學(xué)強(qiáng)化劑 (chemical amplifier; CA)以應(yīng)用于0.25微米或先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)。此化學(xué)強(qiáng)化 光致抗蝕劑包含光酸產(chǎn)生劑(photoacid generator; PAG)。
本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)可在各種不同的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。這些優(yōu)點(diǎn)包含 改善向下及橫向的蝕刻速率，且沒(méi)有化學(xué)品滲透至光致抗蝕劑所覆蓋的基 材；以聚合物控制有效控制化學(xué)性質(zhì)來(lái)控制蝕刻速率；以聚合物的混合化學(xué) 品來(lái)控制酸擴(kuò)散長(zhǎng)度以減少毛細(xì)力或滲透現(xiàn)象；使用加熱板以使基材達(dá)到較 高的溫度。此外，在烘烤工藝之后，可消除聚合物殘余物。順應(yīng)性蝕刻材料 可在相同的蝕刻工藝及時(shí)間中針對(duì)不同目的來(lái)結(jié)合不同的化學(xué)品。
于擴(kuò)散控制元素或結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例中，聚合物為用以做化學(xué)擴(kuò)散控制。 添加化學(xué)品至聚合物中，因此，化學(xué)品的擴(kuò)散是在控制之下。在順應(yīng)性蝕刻 材料的另一實(shí)施例中，也可使用由具有反應(yīng)性官能基聚合物形成的酸/堿聚合 物。
本發(fā)明提供一種化學(xué)擴(kuò)散控制材料及使用其的蝕刻工藝?；瘜W(xué)擴(kuò)散控制 材料包含具有化學(xué)添加劑的聚合物、具有官能基的聚合物或大分子結(jié)構(gòu)的化 學(xué)品。可由旋轉(zhuǎn)涂布或噴灑或沉積來(lái)施予化學(xué)擴(kuò)散控制材料至基材。當(dāng)基材 在施予擴(kuò)散控制材料之后，更可由燈管或加熱板進(jìn)行熱工藝。在蝕刻工藝后， 擴(kuò)散控制材料可由旋轉(zhuǎn)干燥、蒸發(fā)或液體潤(rùn)洗來(lái)直接移除。潤(rùn)洗液體可為溶 劑、溶液或氣體。此溶液可為去離子水或光致抗蝕劑顯影劑。基材包含硅或 額外膜層，擇自下列組成的群多晶硅、氮、氧及金屬薄膜。金屬薄膜可包 含氧化鑭、氧化鉿或氧化鋁?；蛘撸部筛瑢?duì)金屬薄膜上施予化學(xué)材料
11抗蝕 劑圖案對(duì)基材施予化學(xué)蝕刻液體，其中化學(xué)蝕刻液體包含擴(kuò)散控制材料，移 除化學(xué)蝕刻液體及移除光致抗蝕劑圖案。在此方法中，光致抗蝕劑圖案可擇自下列所組成的群KrF光致抗蝕劑、ArF光致抗蝕劑、超紫外光光致抗蝕 劑(EUV resist)、電子束光致抗蝕劑(e-beam光致抗蝕劑)。化學(xué)蝕刻液 體可包含聚合物、溶劑或添加劑至少其一。溶劑可包含無(wú)機(jī)溶劑或去離子水。 添加劑可包含酸性化合物、堿性化合物或含氮化合物至少其一。聚合物可為 酸性聚合物或堿性聚合物。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明， 任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可 作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基材的蝕刻方法，包括形成一光致抗蝕劑圖案于該基材上；對(duì)該基材施予一化學(xué)蝕刻液體，其中該化學(xué)蝕刻液體包含一擴(kuò)散控制材料；移除該化學(xué)蝕刻液體；以及移除該光致抗蝕劑圖案。
2. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含一具有化學(xué)添加劑的聚合物材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含一具有酸性分子添加劑的聚合物材料，該酸性添加劑擇自下列所組成的群光酸產(chǎn)生劑、全氟辛烷磺酸鹽、全氟丁烷磺酸鹽、全氟烷磺酸分子、鹽酸、氫氟酸、硫酸、硝酸及醋酸。
4. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含一具有大型分子結(jié)構(gòu)的聚合物材料。
5. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含一具有官能基的聚合物材料，該官能基擇自下列所組成的群羧酸基、內(nèi)酯基、羥基及氟醇基。
6. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含一具有三級(jí)胺結(jié)構(gòu)的聚合物材料，該三級(jí)胺結(jié)構(gòu)含有孤對(duì)電子。
7. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該化學(xué)蝕刻液體包含二氧化碳水。
8. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該化學(xué)蝕刻液體包含一具有醋酸水的巨酸溶液。
9. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該擴(kuò)散控制材料包含聚合物、溶劑及添加劑至少其一。
10. 如權(quán)利要求1所述的基材的蝕刻方法，其中該光致抗蝕劑圖案的形成還包含在一光致抗蝕劑涂布工藝中或其后加熱該基材。
11.如權(quán)利要求10所述的基材的蝕刻方法，其中該基材為加熱至約低于120°C。
12. —種基材的蝕刻方法，包括形成一光致抗蝕劑圖案于該基材上，該基材具有一高介電材料層及一位于該高介電材料層上的金屬層；對(duì)該金屬層施予一化學(xué)蝕刻液體，其中該化學(xué)蝕刻液體包含一添加劑以增加該化學(xué)蝕刻液體的黏度；移除該化學(xué)蝕刻液體；以及移除該光致抗蝕劑圖案。
13. 如權(quán)利要求12所述的基材的蝕刻方法，其中該光致抗蝕劑圖案擇自下列所組成的群KrF光致抗蝕劑、ArF光致抗蝕劑、超紫外光光致抗蝕劑及電子束光致抗蝕劑。
14. 如權(quán)利要求12所述的基材的蝕刻方法，其中該化學(xué)蝕刻溶液包含聚合物、溶劑及添加劑至少其一。
15. 如權(quán)利要求13所述的基材的蝕刻方法，其中該添加劑包含酸性化合物、堿性化合物及含氮化合物至少其一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基材的蝕刻方法，包含在基材上形成一光致抗蝕劑圖案；對(duì)此基材施予化學(xué)蝕刻液體，其中此化學(xué)蝕刻液體包含擴(kuò)散控制材料；移除化學(xué)蝕刻液體；及移除光致抗蝕劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包含改善向下及橫向的蝕刻速率，且沒(méi)有化學(xué)品滲透至光致抗蝕劑所覆蓋的基材；以聚合物控制有效控制化學(xué)性質(zhì)來(lái)控制蝕刻速率；以聚合物的混合化學(xué)品來(lái)控制酸擴(kuò)散長(zhǎng)度以減少毛細(xì)力或滲透現(xiàn)象；使用加熱板以使基材達(dá)到較高的溫度。此外，在烘烤工藝之后，可消除聚合物殘余物。順應(yīng)性蝕刻材料可在相同的蝕刻工藝及時(shí)間中針對(duì)不同目的來(lái)結(jié)合不同的化學(xué)品。
文檔編號(hào)G03F7/32GK101676799SQ200910163590
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者張慶裕 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司