[发明专利]用于微影图案化的多层结构及半导体装置的形成方法

说明书

本揭露提供了一种用于微影图案化的多层结构及半导体装置的形成方法。多层结构包含基板、基板上方的底部抗反射涂层(BARC)层及BARC层上方的光阻层。BARC层包含聚合物及水解促进剂。光阻层包含通过包括可水解配位基的前体有机金属化合物的部分水解获得的有机金属二聚物。

技术领域

本揭露是关于一种用于微影图案化的多层结构及半导体装置的形成方法。

背景技术

半导体装置用于各种电子应用，诸如个人计算机、手机、数字相机及其他电子设备。通过在半导体基板上方依序沉积介电层、导电层及半导体层且使用微影术图案化各种材料层来制造半导体装置。在微影制程中，光阻沉积在基板上方且曝光于辐射，诸如极紫外(extreme ultraviolet，EUV)射线。辐射曝光在光阻的曝光区域中引起化学反应且在光阻中产生对应于光罩图案的潜像。接着在显影剂中使光阻显影以去除针对正型光阻的光阻的曝光部分或针对负型光阻的光阻的未曝光部分。随后在形成集成电路(integratedcircuit，IC)的后续蚀刻制程中将图案化的光阻用作蚀刻光罩。通常希望微影术的进阶来满足持续半导体小型化的需求。

发明内容

根据本揭露的一些实施例中，一种用于微影图案化的多层结构包含基板、位于基板上方且包含聚合物及水解促进剂的底部抗反射涂层及其上方的光阻层。光阻层包含通过式R_n-M-L_4-n所表示的前体有机金属化合物的部分水解获得的有机金属二聚物，其中M为选自由锡(Sn)、锑(Sb)及铟(In)组成的群组的金属，R为具有1至30个碳原子的用金属-碳键与M键结的有机配位基，L为可水解配位基，且n为1或2的整数。

根据本揭露的一些实施例中，一种半导体装置的形成方法包括以下步骤：在一基板上方形成一底部抗反射涂层，该底部抗反射涂层包括一聚合物及一水解促进剂，该水解促进剂能够吸收来自周围大气的水；在该底部抗反射涂层上方沉积一光阻层，该光阻层包括通过一式R_n-M-L_4-n所表示的一前体有机金属化合物的部分水解获得的一有机金属二聚物，其中M为选自由锡(Sn)、锑(Sb)及铟(In)组成的群组的一金属，R为具有1至30个碳原子的用一金属-碳键与M键结的一有机配位基，L为一可水解配位基，且n为1或2的一整数；热固化该光阻层，从而使该有机金属二聚物在水的存在下水解且随后该水解后的有机金属二聚物缩合以形成一有机金属氧化物氢氧化物簇，其中该水解促进剂吸收来自周围大气的水，以使该有机金属二聚物完全水解；图案化该光阻层以形成一图案化的光阻层；以及使用该图案化的光阻层作为一蚀刻光罩来蚀刻该底部抗反射涂层。

根据本揭露的一些实施例中，一种半导体装置的形成方法包括以下步骤：在一基板上方形成一第一材料层；在该第一材料层上方形成一第二材料层，该第二材料层包括一聚合物、一热酸产生剂及能够与该热酸产生剂反应产生水的一水解促进剂；将一前体溶液施加于该第二材料层上方以形成一光阻层，该前体溶液包括通过一式R_n-M-L_4-n所表示的一前体有机金属化合物的部分水解获得的一有机金属二聚物，其中M为选自由锡(Sn)、锑(Sb)及铟(In)组成的群组的一金属，R为具有1至30个碳原子的用一金属-碳键与M键结的一有机配位基，L为一可水解配位基，且n为1或2的一整数；在一升高温度下烘烤该光阻层，其中烘烤该光阻层使得该有机金属二聚物在水的存在下水解且随后该水解后的有机金属二聚物缩合，从而形成一有机金属氧化物氢氧化物簇，其中该水通过该水解促进剂及该热酸产生剂的该反应而产生；以及将该光阻层曝光于一图案化辐射以形成一图案化的光阻层。

附图说明

当结合随附附图阅读时，根据以下详细描述最佳地理解本揭露的态样。应注意，根据行业中的标准实践，未按比例绘制各种特征。实务上，为了论述清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。

图1为根据一些实施例的用于制造半导体结构的方法的流程图；

图2A至图2H为根据一些实施例的使用图1的方法制造的半导体结构的横截面图；