專利名稱：：光阻材料及圖案化集成電路構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用紫外光以及極紫外光微影法來圖案化集成電路(IC)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體制造過程的光學(xué)微影步驟中，用于光阻涂料的紫外光波長限制了縮減IC構(gòu)件的幾何尺寸的能力。更確切地，決定IC構(gòu)件尺寸的光學(xué)對比，與投射在光阻涂料上的紫外光的波長成正比。傳統(tǒng)上，光學(xué)微影法已使用產(chǎn)生自含氟化氪(KrF)以及氟化氬(ArF)的光源的紫外光。這些化學(xué)物產(chǎn)生出波長范圍介于193納米至248納米的紫外光源。在這樣傳統(tǒng)的氟化氪/氟化氬光學(xué)微影制程中，光阻涂料包含酸可去保護(deprotectable)或可交聯(lián)(crosslinkable)的聚合物、光酸產(chǎn)生劑(PAG)以及一堿光抑制劑(basequencher)。在氟化氪/氟化氬光學(xué)微影制程中，當氟化氪/氟化氬紫外光照在光阻涂料的表面時，光酸產(chǎn)生劑吸收紫外光的電磁波并產(chǎn)生酸。之后，酸與光阻聚合物反應(yīng)，改變了光阻聚合物的化學(xué)性質(zhì)，以使其在后續(xù)的顯影步驟中變得可溶。然而，隨著集成電路構(gòu)件的尺寸變得更小，由于氟化氪/氟化氬紫外光的相對長的波長，因此氟化氪/氟化氬的光學(xué)微影制程變得不再適用。因此，已發(fā)展出使用更短波長的紫外光源的光學(xué)微影制程。特別是，極紫外光微影制程使用紫外光源，這些紫外光源包含了波長約13.5納米的電磁波。然而，光酸產(chǎn)生劑無法吸收這么短波長的紫外光光源。極紫外光微影制程的一目的就是使光阻涂料包含光敏劑(photosensitizer)。當極紫外光照在光阻涂料時，光敏劑吸收短波長的電磁波并釋放出光電子。接著，這些光電子與光酸產(chǎn)生劑反應(yīng)，產(chǎn)生光酸。之后，酸與光阻聚合物反應(yīng)，而改變了光阻聚合物的化學(xué)性質(zhì)，與傳統(tǒng)的氟化氪/氟化氬光學(xué)微影制程非常相像。然而，當極紫外光光學(xué)微影使用較低波長的紫外光源來制造較小的IC構(gòu)件時，具有一些缺點。首先，極紫外光光學(xué)微影是效率不足的，在光阻涂料中的光敏劑與光酸產(chǎn)生劑，一般只能將5%的短波長電磁波轉(zhuǎn)變成酸。再者，在光阻涂料中產(chǎn)生的光電子以熱的形式消耗能量。此過量的熱可能會造成光阻的逸氣(outgassing)。因此，需要一種可以解決上述問題的制造集成電路組件的方法以及光阻材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種圖案化集成電路構(gòu)件的光阻材料及方法，從而克服或改善前述現(xiàn)有技術(shù)的問題。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種光阻材料，其包含聚合物、光酸產(chǎn)生劑、一抑制堿、發(fā)色團、溶劑以及發(fā)光劑。光酸產(chǎn)生劑用以產(chǎn)生與聚合物反應(yīng)的酸。發(fā)光劑將第一波長的電磁波轉(zhuǎn)換成第二波長的電磁波。第二波長的電磁波可使光酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種圖案化集成電路構(gòu)件的方法，此方法包括提供一基板；于基板上形成第一材料層；于第一材料層上形成第二材料層，其中第二材料層包含發(fā)光劑；以及將第二材料層的一或復(fù)數(shù)個部分曝光于第一波長的輻射，使得發(fā)光劑吸收第一波長的輻射的至少一部分，并且發(fā)射出第二輻射。第二輻射的波長不同于輻射的第一波長。應(yīng)用本發(fā)明的使用具發(fā)光劑的光阻層來制作集成電路，由于具發(fā)光劑的光阻層具有更高的酸產(chǎn)生效率，因為它不使用光敏劑將短波長極紫外光轉(zhuǎn)換成光電子。因此，具發(fā)光劑的光阻涂布不會產(chǎn)生過量的熱，而造成光阻的逸氣作用。附圖簡要說明從上述結(jié)合附圖所作的詳細描述，可對本
發(fā)明內(nèi)容有更好的了解。需強調(diào)的是，根據(jù)業(yè)界的標準實務(wù)，各特征并未依比例繪示，且目的僅僅是用以說明。事實上，為了使討論更為清楚，各特征的數(shù)量及尺寸都可任意地增加或減少。圖1是繪示根據(jù)本發(fā)明的各種方面的一種半導(dǎo)體組件的制造方法的流程圖。圖2A至圖2C是根據(jù)圖1的方法的一種半導(dǎo)體組件的數(shù)個實施例在各個制造階段中的各種剖面示意圖。主要組件符號說明100:方法104:方框108方框200:半導(dǎo)體組件212第一材料層214A:曝光部分實施方式本發(fā)明大體上涉及一種制造半導(dǎo)體組件的方法，更特別地，涉及一種圖案化各種半導(dǎo)體組件的特征的方法以及光阻?？梢岳斫獾氖?，以下的
發(fā)明內(nèi)容提供了許多不同的實施例或者范例，以執(zhí)行本
發(fā)明內(nèi)容的不同特征。以下描述構(gòu)件以及排列的特定實施例，以簡化本
發(fā)明內(nèi)容。當然，這些實施例僅為例子，并非用以作為限制。舉例來說，在描述中，第一特征形成于第二特征的上方(“over”)或之上(“on”)，可能包括第一特征與第二特征以直接接觸的方式形成的實施例，也可能包括額外特征可形成在第一特征與第二特征之間、以至于第一特征與第二特征可能并非直接接觸的實施例。此外，本
發(fā)明內(nèi)容可能會在各例子中重復(fù)使用參考數(shù)字和/或字母符號。此重復(fù)使用的目的是為了簡化與清楚說明，其本身并不指定所討論的各種實施例和/或配置之間的關(guān)系。參閱圖1以及圖2A至圖2C，方法100與半導(dǎo)體組件200將共同描述于下。半導(dǎo)體組件200可為一集成電路或其一部分，其中集成電路或其一部分可包含記憶胞和/或邏輯電路。半導(dǎo)體組件200可包括多個被動構(gòu)件、多個主動構(gòu)件、其它適合的構(gòu)件和/或上述的組合，前述被動構(gòu)件例如可為電阻器、電容器、電感器和/或熔絲(fuses)，而前述主動構(gòu)件例如可為P型通道場效晶體管(P-channelFieldEffectTransistors；PFETs),N型通道場效晶體管(NFETs)、金氧半導(dǎo)體場效晶體管(Metal-OxideIemiconductorFieldEffectTransistors；MOSFETs)、互補式金氧半導(dǎo)體晶體管(ComplementaryMetal-Oxide-SemiconductorTransistors；CMOSI1S)、高壓晶體管和/或高頻晶體管。圖1102方框106方框110方框210基板214第二材料層214B未曝光部分是繪示制作半導(dǎo)體組件200的方法100的一個實施例的流程圖。圖2A至圖2C是繪示根據(jù)本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體組件200在方法100的各個制作階段期間的部分或全部的多個剖面示意圖?？梢岳斫獾氖?，對于此方法的其它實施例而言，可以在此方法100之前、期間及之后，提供額外的步驟，而以下所述的步驟中某些步驟可被取代或消除。可以進一步理解的是，對于半導(dǎo)體組件200的額外實施例而言，可在半導(dǎo)體組件200中加入額外的特征，而以下所述的一些特征可被取代或消除。方法100是應(yīng)用在制作半導(dǎo)體組件的一種微影方法。用詞“微影(lithography)”、“浸潤式微影(i_erSionlithography)”、“光微影(photolithography)”以及“光學(xué)微影(opticallithography)”可在本發(fā)明中交換使用。光微影是應(yīng)用在微制作(microfabrication)，例如半導(dǎo)體制作，的一種制程，以選擇性的移除部分的薄膜或基板。此制程通過光將圖案(例如幾何圖案)自光罩轉(zhuǎn)移到基板上的光敏層(例如光阻(photoresist)或阻劑(resist))。光會在光敏層的曝光區(qū)域中造成化學(xué)變化，而可增加或減少曝光區(qū)域的可溶性。假如曝光區(qū)域變得更可溶，則光敏層稱為正光阻。假如曝光區(qū)域變得較不可溶，則光敏層稱為負光阻?？稍诨迤毓馇盎蚱毓夂筮M行烘烤制程，例如曝光前烘烤或曝光后烘烤。顯影制程選擇性地將已曝光或未曝光區(qū)域移除到顯影溶液中，以在基板上產(chǎn)生曝光的圖案。接著，在圖案化光阻保護下方基板(或材料層)的一部分的情況下，以一系列的化學(xué)處理方法將曝光圖案刻到基板(或材料層)中。替代性地，可實施金屬沉積、離子注入或其它制程。最后，以適當?shù)脑噭﹣硪瞥?或剝除)剩余的光阻，且基板準備好來進行將在電路制作的下一階段中重復(fù)的整個制程。在一個復(fù)合集成電路中(例如，新式的CMOQ，一個基板可能歷經(jīng)許多次的光學(xué)微影循環(huán)。參照圖1與圖2A，方法100始于方框102，在方框102中，提供基板210?；?10是半導(dǎo)體基板?；?10可為元素半導(dǎo)體、復(fù)合物半導(dǎo)體、合金半導(dǎo)體或其組合。元素半導(dǎo)體包含結(jié)晶狀的硅和/或鍺。復(fù)合物半導(dǎo)體包含碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦。合金半導(dǎo)體包含硅鍺(SiGe)、磷化砷鎵(GaAsP)、砷化銦鋁(AlInAs)、砷化鎵鋁(AWaAs)、砷化銦鎵(GaInAs)、磷化銦鎵(feJnP)和/或砷磷化鎵銦(GaInAsP)。合金半導(dǎo)體基板可具有梯度(gradient)的硅鍺特征，其中硅與鍺由梯度硅鍺特征的一位置的一比例變化至在另一位置的另一比例。合金硅鍺可形成于硅基板上。硅鍺基板可為應(yīng)變式(strained)。此外，半導(dǎo)體基板可以是絕緣底半導(dǎo)體(semiconductoroninsulator)。在一些實施例中，半導(dǎo)體基板可包含一摻雜磊晶層。在其它實施例中，硅基板可包含復(fù)層(multilayer)復(fù)合物半導(dǎo)體基板。替代性地，基板210包含非半導(dǎo)體材料，例如薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-IXD)組件的玻璃基板或作為光罩(屏蔽)的熔融石英(fusedquartz)或氟化鈣?；?10可包含材料層。材料層可為高介電常數(shù)(k)介電層、柵極層、硬屏蔽層、界面層、覆蓋層、擴散/阻障層、介電層、傳導(dǎo)層、其它適當?shù)膶踊蚱浣M合。高介電常數(shù)介電層可包含二氧化鉿(HfO2)、氧化鉿硅(HfSiO)、氮氧化鉿硅(HfSiON)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化鉿鋯(HfZrO)、二氧化鉿-三氧化二鋁(HfO2-Al2O3)合金、其它適當?shù)母呓殡姵?shù)介電材料或其組合。柵極層可包含含硅材料、含鍺材料、金屬、其它適合的材料及/或其組合。其中，金屬例如為鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、硅化鎳(Ni2Si)、二硅化鈷(CoSi2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭硅(TaSiN)、碳氮化鉭(TaCN)、其它適合材料和/或其組合。在一實施例中，柵極層包含二氧化硅層以及高介電常數(shù)介電材料層。柵極層可為具有相同或不同摻雜量的摻雜多晶硅。柵極層可包含功函數(shù)層。例如，若需要PMOS的P型功函數(shù)金屬(P型金屬)，可使用氮化鈦、氮化鎢或鎢。另一方面，若需要NMOS的N型功函數(shù)金屬(N型金屬)，則可使用鈦鋁(TiAl)、氮化鋁鈦(TiAlN)或碳氮化鉭(TaCN)。在一些實施例中，功函數(shù)層可包含摻雜的導(dǎo)電(doped-conducting)金屬氧化物材料。在方框104與方框106中，于基板210上形成第一材料層212與第二材料層214。替代性地，可消除第一材料層212，而可于基板210上形成第二材料層214。第一材料層212包含不同于第二材料層214的組成。以任何適當?shù)闹瞥?，例如旋轉(zhuǎn)涂布、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)，原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)、其它適合方法和/或其組合，于基板210上覆蓋任何適合厚度的第一材料層212與第二材料層214。第一材料層212具有與第二材料層214不同的光學(xué)特性。例如，第一材料層212具有與第二材料層214實質(zhì)不同的折射系數(shù)(即，η值)以及消光系數(shù)(即，k值)。第一材料層212與第二材料層214可進一步具有不同蝕刻抵抗力。第一材料層212是一圖案化層。此圖案化層包含光阻層、抗反射涂布層(例如頂部抗反射涂布層(TARC)和/或底部抗反射涂布層(BARC))、高介電常數(shù)介電層、柵極層、硬屏蔽層、界面層、覆蓋層、擴散/阻障層、介電層、傳導(dǎo)層、其它適合的層和/或其組合。圖案化層可類似于以上所描述的材料層。例示的第一材料層212包含硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、金屬、金屬合金、金屬氧化物(例如，三氧化二鋁、氧化鉿)、金屬氮化物(例如，氮化鈦)、金屬氮氧化物、硅氧烷、其它適合的材料和/或其組合。替代性地，第一材料層212包含底部抗反射涂布材料，例如有機底部抗反射涂布材料。在再一實施例中，第一材料層212包含至少一酸不安定分子、光酸產(chǎn)生劑、光抑制劑、發(fā)色團、交聯(lián)劑、表面活性劑和/或溶劑。第二材料層214是一光阻層。此光阻層是正型或負型光阻材料，且可為復(fù)合層。一種例示的光阻材料是為化學(xué)增幅(chemicalamplifying)光阻。第二材料層214含有至少一聚合物、光酸產(chǎn)生劑、光抑制劑(堿性)、發(fā)色團和/或溶劑。聚合物包含有機聚合物或無機聚合物。聚合物的分子量是介于約2000與約20000之間。聚合物可包含酸可裂解(acidcleavable)聚合物、酸催化可交聯(lián)(acidcatalyzedcrosslinkable)聚合物、聚合的頻哪醇(pinacol)和/或其它適合聚合物。光酸產(chǎn)生劑的使用量范圍在第二材料層214中的聚合物的重量的約5%至約20%之間。第二材料層214可進一步包含表面活性劑、光降解堿(Photodegradablel3ase)、電子接收劑和/或交聯(lián)劑。電子接收劑可包含下列的酮、醛、羧酸、酯、酰胺、二氧化碳、鹵代烷、鹵代烯、鹵代炔、烯、炔、芳香環(huán)、其它適合基團和/或其組合中的至少一者。傳統(tǒng)的光阻層并不包含發(fā)光劑。然而，在本發(fā)明的許多實施例中，發(fā)光劑是添加到第二材料層214的光阻涂布材料中。當具有短于150nm(例如，0.Olnm50nm)的波長的第一電磁波，例如應(yīng)用在極紫外光微影中的電磁波，傳播至光阻層的表面中時，發(fā)光劑吸收此電磁波。發(fā)光劑接著釋放第二電磁波，其具有長于第一電磁波的波長(例如151nm至750nm)。在本質(zhì)上，發(fā)光劑將短波長的電磁波轉(zhuǎn)換成光酸產(chǎn)生劑可吸收的長波長的紫外光-可見光。通常發(fā)光劑轉(zhuǎn)換第一電磁波的比例大約在10%到90%之間。在轉(zhuǎn)換程序后，長波長的紫外光-可見光激發(fā)了光阻涂料中的光酸產(chǎn)生劑而產(chǎn)生酸。所產(chǎn)生的酸與第一電磁波內(nèi)的光子的比例定義為酸產(chǎn)生效率。該酸接著與光阻聚合物反應(yīng)，以改變它們的化學(xué)特性，為顯影步驟做準備。在本實施例中，發(fā)光劑的負載量是光阻聚合物重量的約0.001%至約10%。此外，在本實施例中，發(fā)光劑的負載量低于光酸產(chǎn)生劑的負載量。光阻涂料的內(nèi)含發(fā)光劑具有某些優(yōu)點。就像應(yīng)用在極紫外光微影制程中的光阻涂料，具發(fā)光劑的光阻涂料具有吸收短波長極紫外光的能力。另一方面，不像應(yīng)用在極紫外光微影制程中的光阻涂料，具發(fā)光劑的光阻涂料具有更高的酸產(chǎn)生效率，因為具發(fā)光劑的光阻涂料不需如上所述般要使用光敏劑來將短波長極紫外光轉(zhuǎn)換成光子。此外，具發(fā)光劑的光阻涂料不會產(chǎn)生過量的熱，其中產(chǎn)生過量的熱是極紫外光微影的主要缺點之一。發(fā)光劑的例子包含具芳香環(huán)的有機分子、離子鹽類、金屬合金、其它適合的材料和/或其組合中的至少之一。一種示范的具有芳香環(huán)的有機分子以下列式子表示權(quán)利要求1.一種光阻材料，包括一聚合物；一光酸產(chǎn)生劑，用以產(chǎn)生與該聚合物反應(yīng)的酸；一抑制堿；一發(fā)色團；一溶劑；以及一發(fā)光劑，該發(fā)光劑將一第一波長電磁波轉(zhuǎn)換成一第二波長電磁波，該第二波長電磁波可使該光酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸。2.權(quán)利要求1所述的光阻材料，其中該發(fā)光劑包括一芳香環(huán)化學(xué)物、一離子鹽類以及一金屬合金中的至少之一。3.權(quán)利要求2所述的光阻材料，其中該芳香環(huán)化學(xué)物以下列化學(xué)式表示其中L是一連接基，R是選自于由烷基、烯基、炔基、芳香環(huán)基、環(huán)氧基、氯基、溴基、碘基、二氧化氮基、三氧化硫基、氫基、氰基、異氰酸基、氰酸基、二氧化碳基、氫氧基、OR'基、OC(O)CR'基、SR基、S&N(R，)2基、S&R，基、S0R，基、OC(O)R'基、C(O)OR'基、C(O)R'基、Si(OR’)3基以及51(1’)3基所組成的一群組。4.權(quán)利要求3所述的光阻材料，其中該連接基是選自于由-CO-、-C(=0)0-、-S-、-ρ-、-P(O2)-、-C(=0)S-、-ο-、-N-、-C(=0)N-、-SO2O-,-SO2S-,-SO-、-SO2-以及R*所組成的一群組。5.權(quán)利要求4所述的光阻材料，其中該連接基是R*，且R*是選自于由烷基、烯基、炔基、芳香環(huán)基、環(huán)氧基、-Cl、-Br,-I、-NO2,-SO3->_H_、_CN、-NCO,-0CN、-C02-、-0H，-OR，、-OC(0)CR，、-SR、-S02N(R，)2、-S&R，、S0R，、-OC(0)R，、-C(0)OR，、-C(0)R，、-Si(OR，)3以及-(R，)3所組成的一群組。6.權(quán)利要求3所述的光阻材料，其中R是選自于由-0R’、-OC(0)CR’、-SR、_S02N(R’)2、-SO2R'、-S0R，、-OC(0)R，、-C(0)OR，、-C(0)R，、-Si(OR，)3以及-Si(R，)3所組成的一群組，而R’是選自于由氫基、烷基、烯基以及炔基所組成的一群組。7.權(quán)利要求1所述的光阻材料，其中該發(fā)光劑的負載量是該聚合物的重量的0.001%到10%。8.一種圖案化集成電路的構(gòu)件的方法，包括提供一基板；于該基板上形成一第一材料層；于該第一材料層上形成一第二材料層，其中該第二材料層包含一發(fā)光劑；以及將該第二材料層的一或復(fù)數(shù)個部分曝光于一第一波長的一輻射，使得該發(fā)光劑吸收該第一波長的該輻射的至少一部分，并且發(fā)射出一第二輻射，該第二輻射的波長不同于該輻射的該第一波長。9.權(quán)利要求8所述的方法，其中形成該第二材料層的步驟包含從一芳香環(huán)化學(xué)物、一離子鹽類或一金屬合金的至少之一中選擇該發(fā)光劑。10.權(quán)利要求8所述的方法，還包括在該第二材料層上進行一曝光后烘烤制程；以及顯影該第二材料層，以在該第二材料層中形成一圖案。全文摘要一種圖案化集成電路構(gòu)件的光阻材料及方法，其使用紫外光以及極紫外光微影法。此方法包括提供基板；于基板上形成第一材料層；于第一材料層上形成第二材料層，第二材料層具有發(fā)光劑；以及曝光第二材料層的一或多個部分。文檔編號G03F7/20GK102314085SQ201110025180公開日2012年1月11日申請日期2011年1月19日優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日發(fā)明者王建惟,黃俊清申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司