本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裝置的制作方法，更特別涉及縮小裝置尺寸的方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)已快速成長一段時(shí)日。集成電路設(shè)計(jì)與材料的技術(shù)進(jìn)展，使每一代的集成電路均比前一代的集成電路具有更小且更復(fù)雜的電路。然而上述進(jìn)展增加集成電路工藝的復(fù)雜性，因此ic工藝需要類似發(fā)展以實(shí)現(xiàn)上述進(jìn)展。在集成電路進(jìn)化中，功能密度(如單位芯片所具有的內(nèi)連線裝置數(shù)目)越來越大，而幾何尺寸(如工藝所能形成的最小構(gòu)件或線路)則越來越小。

半導(dǎo)體制作在持續(xù)縮小的幾何尺寸上面鄰挑戰(zhàn)。為達(dá)較小尺寸，可施加收縮材料至光致抗蝕劑圖案上，以縮小相鄰光致抗蝕劑圖案之間的距離尺寸。然而顯影的光致抗蝕劑圖案的不同輪廓，或者光致抗蝕劑圖案的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元數(shù)目將影響上述縮小尺寸。如此一來，采用收縮材料可能無法達(dá)到所需的裝置尺寸縮小程度。

如此一來，現(xiàn)有的光光刻工藝已適用于其發(fā)展目的，但未完全適用于所有應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體裝置的制作方法，包括：形成光致抗蝕劑圖案于材料層上，其中光致抗蝕劑圖案的形成步驟包括曝光工藝、曝光后烘烤工藝、與顯影工藝；施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案；以及在施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案之后，涂布收縮材料于光致抗蝕劑圖案上。

附圖說明

圖1、圖2、圖3a、圖3b、圖3c、圖4a、圖4b、圖4c、圖5a、圖5b、圖5c、圖6、圖7a、圖7b、圖8-圖11、與圖13為本發(fā)明一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置于制作時(shí)的多種階段中的剖視圖。

圖12為本發(fā)明一些實(shí)施例中，底漆材料的聚合物的化學(xué)式。

圖14為本發(fā)明一些實(shí)施例中，制作半導(dǎo)體裝置的方法其流程圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

35半導(dǎo)體裝置

40基板

50材料層

60光致抗蝕劑層

60a、60b、60c、60d光致抗蝕劑圖案

70光掩模

80紫外光

90不透光部分

100透光部分

110曝光后烘烤工藝

120顯影工藝

130距離

140底漆施加工藝

160收縮材料

180烘烤工藝

200交聯(lián)膜

240底漆材料施加與烘烤工藝

280涂布收縮材料與烘烤工藝

300互混區(qū)

320光致抗蝕劑

340方框

350、380去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元

370聚合物

400圖案化工藝

420開口

430橫向尺寸

500方法

510、520、530、540、550、560步驟

具體實(shí)施方式

下述內(nèi)容提供的不同實(shí)施例或?qū)嵗蓪?shí)施本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。特定構(gòu)件與排列的實(shí)施例是用以簡化本發(fā)明而非局限本發(fā)明。舉例來說，形成第一構(gòu)件于第二構(gòu)件上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外構(gòu)件而非直接接觸。此外，本發(fā)明的多種例子中可重復(fù)標(biāo)號(hào)，但這些重復(fù)僅用以簡化與清楚說明，不代表不同實(shí)施例及/或設(shè)置之間具有相同標(biāo)號(hào)的單元之間具有相同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

此外，空間性的相對(duì)用語如“下方”、“其下”、“較下方”、“上方”、“較上方”、或類似用語可用于簡化說明某一元件與另一元件在附圖中的相對(duì)關(guān)系。空間性的相對(duì)用語可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于附圖中的方向。元件也可轉(zhuǎn)動(dòng)90°或其他角度，因此方向性用語僅用以說明附圖中的方向。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)越來越小，多種制作技術(shù)可用以達(dá)到越來越小的裝置尺寸。舉例來說，收縮材料可施加至顯影的光致抗蝕劑圖案。收縮材料在烘烤工藝時(shí)與光致抗蝕劑圖案作用，使光致抗蝕劑圖案擴(kuò)大(寬度較寬)并縮小相鄰的光致抗蝕劑圖案之間的橫向尺寸。上述可稱作“收縮”工藝，因?yàn)橄噜彽墓庵驴刮g劑圖案之間的橫向尺尺寸縮小。上述收縮工藝可縮小橫向尺寸，使后續(xù)工藝得以形成較小結(jié)構(gòu)如接點(diǎn)孔/溝槽。然而現(xiàn)有的收縮工藝仍存在缺點(diǎn)，比如光致抗蝕劑圖案之間的橫向尺寸具有不一致或不適當(dāng)?shù)氖湛s。這些問題可能來自于光致抗蝕劑圖案的輪廓不一致，或者來自光致抗蝕劑圖案的表面性質(zhì)不同。

為克服上述收縮工藝的相關(guān)問題，本發(fā)明實(shí)施例在施加收縮材料前，先涂布底漆材料于光致抗蝕劑上。本發(fā)明的多種實(shí)施例將搭配圖1、圖2、圖3a、圖3b、圖3c、圖4a、圖4b、圖4c、圖5a、圖5b、圖5c、圖6、圖7a、圖7b、與圖8-圖14詳述如下。

圖1、圖2、圖3a、圖3b、圖3c、圖4a、圖4b、圖4c、圖5a、圖5b、圖5c、圖6、圖7a、圖7b、圖8-圖11、與圖13本發(fā)明多種實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置35于制作時(shí)的多種階段中的剖視圖。半導(dǎo)體裝置35可包含集成電路芯片、系統(tǒng)單芯片、或上述的部分，且可包含多種被動(dòng)與主動(dòng)微電子裝置如電阻、電容、電感、二極管、金氧半場效晶體管、互補(bǔ)式金氧半晶體管、雙極接面晶體管、橫向擴(kuò)散金氧半晶體管、高功率金氧半晶體管、或其他種類的晶體管。

如圖1所示，半導(dǎo)體裝置35包含基板40。在一些實(shí)施例中，基板40為摻雜p型摻質(zhì)(如硼)的硅基板，即p型基板。在其他實(shí)施例中，基板40可為另一合適的半導(dǎo)體材料。舉例來說，基板40可為摻雜n型摻質(zhì)(如磷或砷)的硅基板，即n型基板?；?0可包含其他半導(dǎo)體元素如鍺或鉆石?；?0可視情況包含半導(dǎo)體化合物及/或半導(dǎo)體合金。此外，基板40可包含磊晶層，其可具有應(yīng)變以增進(jìn)效能，還可包含絕緣層上硅(soi，silicon-on-insulator)結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，基板40為實(shí)質(zhì)上導(dǎo)體或半導(dǎo)體?；?0的電阻可小于約103ω·米。在一些實(shí)施例中，基板40包含金屬、金屬合金、或金屬的氮化物/硫化物/硒化物/氧化物/硅化物(mxa)，其中m為金屬，x為n、s、se、o、或si，且a介于約0.4至2.5之間。舉例來說，基板40可包含ti、al、co、ru、tin、wn2、或tan。

在一些實(shí)施例中，基板40包含介電材料，且其介電常數(shù)介于約1至約40之間。在一些其他實(shí)施例中，基板40包含si、金屬氧化物、或金屬氮化物，其化學(xué)式為mxb，其中為金屬或si，x為n或o，而b介于約0.4至2.5之間。舉例來說，基板40可包含sio2、氮化硅、氧化鋁、氧化鉿、或氧化鑭。

材料層50形成于基板40上。材料層50可由光刻工藝圖案化，因此也可稱作可圖案化層。應(yīng)理解的是，材料層50可作為硬掩模，在以形成其上的圖案化光致抗蝕劑定義材料層50的圖案后，可將圖案化的材料層50用于圖案化下方的層狀物。如此一來，材料層50可稱作si硬掩模。在一實(shí)施例中，材料層50包含介電材料如氧化硅或氮化硅。在另一實(shí)施例中，材料層50包含金屬。在又一實(shí)施例中，材料層50包含半導(dǎo)體材料。

在一些實(shí)施例中，材料層的光學(xué)性質(zhì)不同于光致抗蝕劑。舉例來說，材料層50的折射率(n)、消光系數(shù)(k)、與透光度(t)不同于光致抗蝕劑。在一些實(shí)施例中，材料層50的聚合物結(jié)構(gòu)、酸敏分子、光酸產(chǎn)生劑負(fù)載、淬息劑負(fù)載、發(fā)色團(tuán)、交聯(lián)劑、與溶劑中至少一個(gè)與光致抗蝕劑不同，因此其折射率不同于光致抗蝕劑。在一些實(shí)施例中，材料層50與光致抗蝕劑的蝕刻抗性不同。在一些實(shí)施例中，材料層50包含抗蝕刻分子，其具有低大西數(shù)結(jié)構(gòu)、雙鍵、三鍵、硅、氮化硅、鈦、tin、al、氧化鋁、sion、或上述的組合。

應(yīng)理解的是在其他實(shí)施例中，基板40與材料層50各自可包含額外的合適材料組成。還應(yīng)理解的是這些額外層可形成于基板40與材料層50之間，但未在附圖中示出以簡化說明。

光致抗蝕劑層60形成于材料層50上。在一些實(shí)施例中，光致抗蝕劑層60包含負(fù)型光致抗蝕劑(又稱作負(fù)光致抗蝕劑)。與曝光部分轉(zhuǎn)變成可溶于顯影溶液中的正型光致抗蝕劑相較，負(fù)型光致抗蝕劑的曝光部分不溶于顯影溶液。光致抗蝕劑層60的形成方法可為旋轉(zhuǎn)涂布工藝。光致抗蝕劑層60的組成可包含聚合物、光酸產(chǎn)生劑、溶劑、淬息劑、發(fā)色團(tuán)、表面活性劑、交聯(lián)劑、與類似物。

對(duì)光致抗蝕劑層60所欲曝光的部分，進(jìn)行曝光工藝。作為曝光工藝的一部分，光掩模70位于光致抗蝕劑層60上。作為光源，射線如紫外光80由上方照射至光掩模70。在一些實(shí)施例中，uv光的照射波長實(shí)質(zhì)上小于250nm，且包含下列中至少一個(gè)：krf、arf、euv、或電子束。

光掩模70具有不透光部分90，其可阻擋射線如uv光80。透光部分100位于不透光部分90之間，其可讓紫外光80穿過光掩模70后照射下方的光致抗蝕劑層60的光致抗蝕劑圖案60a。經(jīng)uv光曝光后，光致抗蝕劑圖案60a交聯(lián)/聚合而更難溶于顯影溶液中。

如圖2所示，在前述內(nèi)容與圖1的曝光工藝后，對(duì)半導(dǎo)體裝置35進(jìn)行曝光后烘烤工藝110。在一些實(shí)施例中，曝光后烘烤工藝110的溫度介于約100℃至約120℃之間，且歷時(shí)數(shù)分鐘。曝光后烘孔工藝110可催化并完成曝光工藝時(shí)光致抗蝕劑層60中起始的光反應(yīng)。曝光后烘烤工藝110也有助于自光致抗蝕劑層60移除溶劑。如此一來，可改善光致抗蝕劑層60的粘著性與蝕刻抗性。

如圖3a所示，進(jìn)行顯影工藝120以顯影光致抗蝕劑層60。施加顯影溶液至光致抗蝕劑層，為顯影工藝120的一部分。在一實(shí)施例中，顯影溶液包含乙酸正丁酯。如圖3a所示，顯影溶液洗除uv光80未曝光的部分光致抗蝕劑層60，但保留uv光80曝光的部分光致抗蝕劑層60(如光致抗蝕劑圖案60a)。相鄰的光致抗蝕劑圖案60a之間隔有距離130。距離130的尺寸將定義后續(xù)形成的結(jié)構(gòu)(如接點(diǎn)孔)的橫向尺寸。

然而光刻工藝的多種缺陷(比如失焦)可能導(dǎo)致光致抗蝕劑圖案具有非筆直的剖面輪廓。以圖3b為例，光致抗蝕劑圖案60b的剖視輪廓即所謂的“基腳”輪廓，其頂部的橫向尺寸較窄而底部的橫向尺寸較寬。換言之，圖3b中的光致抗蝕劑圖案60b近似于梯形。以圖3c為另一例，光致抗蝕劑圖案60c的剖面輪廓即所謂的“t頂”輪廓，其頂部的橫向尺寸較寬而底部的橫向尺寸較窄。換言之，圖3c中的光致抗蝕劑圖案60c近似于倒梯形。

具有基腳輪廓的光致抗蝕劑圖案60b或具有t頂輪廓的光致抗蝕劑圖案60c，會(huì)造成相鄰的光致抗蝕劑圖案60b/60c之間的距離或間隙變化，而這將負(fù)面地影響后續(xù)圖案化工藝。此外，收縮材料也可施加至光致抗蝕劑圖案60b/60c上，以進(jìn)一步橫向加大光致抗蝕劑圖案并縮小光致抗蝕劑圖案之間的間隙/距離(即達(dá)到較小的關(guān)鍵尺寸)。圖3b與圖3c中光致抗蝕劑圖案的基腳與t頂輪廓，也可轉(zhuǎn)換成加大的光致抗蝕劑圖案。然而上述收縮材料仍負(fù)面地影響后續(xù)圖案化工藝的多個(gè)面向，比如不一致的關(guān)鍵尺寸。

依據(jù)本發(fā)明的多種實(shí)施例，在涂布收縮材料前，可先施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案上，使光致抗蝕劑圖案的輪廓平直。如圖4a、圖4b、與圖4c所示，對(duì)光致抗蝕劑圖案60a/60b/60c進(jìn)行底漆施加工藝140。底漆材料具有溶劑，且其親水性大于圖3a至圖3c所示的顯影工藝120所用的有機(jī)顯影液的親水性。較親水的溶劑可去除殘?jiān)⑹构庵驴刮g劑圖案的輪廓平滑。在一些實(shí)施例中，底漆材料的溶劑的偶極矩高于乙酸正丁酯(用于顯影工藝120之一般顯影劑)。乙酸正丁酯的偶極矩為約1.9d。如此一來，底漆材料的溶劑偶極矩大于約1.9d。在一些實(shí)施例中，底漆材料的溶劑包含烷基醇r1-oh，其中r1為c1-c7的烷基。在一些其他實(shí)施例中，底漆材料的溶劑包含烷基酯r2coor3，其中r2與r3為c2-c6的烷基。在多種實(shí)施例中，r1、r2、與r3可各自為烷基，其可為直鏈狀或支鏈狀。在一些實(shí)施例中，底漆材料的溶劑可為單一溶劑、共溶劑、或水。

在任何狀況下，較大的偶極矩可讓底漆材料去除殘?jiān)⑹构庵驴刮g劑圖案的輪廓平滑，進(jìn)而使光致抗蝕劑圖案的輪廓平直。如圖5a、圖5b、與圖5c所示，與底漆施加工藝140之前相較，光致抗蝕劑圖案60a/60b/60c各自具有較平直的剖面輪廓。如此一來，盡管光刻具有缺陷如失焦，仍可達(dá)到一致的關(guān)鍵尺寸。

如前所述，收縮材料需涂布于光致抗蝕劑圖案上，以加大光致抗蝕劑圖案的橫向尺寸并縮小光致抗蝕劑圖案之間的距離或間隙。圖6至圖8顯示采用收縮材料的工藝，以加大光致抗蝕劑圖案。在圖6中，收縮材料160涂布于光致抗蝕劑圖案60a(或光致抗蝕劑圖案60b與60c)及材料層50上。在一些實(shí)施例中，收縮材料160包含化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料?；瘜W(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料包含水溶材料(如聚合物)，其具有熱交聯(lián)性質(zhì)。如此一來，烘烤工藝可讓涂布于光致抗蝕劑膜上的部分化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料與光致抗蝕劑膜交聯(lián)，進(jìn)而縮小相鄰的光致抗蝕劑膜之間的距離或間隙。烘烤后的顯影工藝可移除其余未反應(yīng)(未交聯(lián))的化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料。舉例來說，化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料的細(xì)節(jié)可參考日本專利早期公開h10-73927，以及l(fā)auraj.peters于1999年九月發(fā)表于semiconductorinternational的論文《resistsjointhesub-lambdarevolution》。

圖7a顯示以relacs材料作為收縮材料的例子。在圖7a中，對(duì)收縮材料160與光致抗蝕劑圖案60a進(jìn)行烘烤工藝180(或加熱工藝)。在一些實(shí)施例中，烘烤工藝180的溫度介于140℃至170℃之間，且歷時(shí)約60秒至約120秒之間。烘烤工藝180形成交聯(lián)膜200以圍繞光致抗蝕劑圖案60a。烘烤工藝180中的熱能，可使涂布至光致抗蝕劑圖案60a的部分收縮材料(含有化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料于其中)160產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使部分的收縮材料160交聯(lián)。如此一來，交連膜200形成于光致抗蝕劑圖案60a之上表面與側(cè)壁表面上。交聯(lián)膜200因其交聯(lián)特性，可粘著至光致抗蝕劑圖案60a的上表面與側(cè)壁表面，以避免被后續(xù)的顯影工藝移除。換言之，當(dāng)光致抗蝕劑圖案60a作為后續(xù)工藝的掩模時(shí)，交聯(lián)膜200可視作加大的光致抗蝕劑圖案60a的一部分。

在一些實(shí)施例中，收縮材料160包含東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社研發(fā)的“用于增加解析度的收縮輔助膜”材料(化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料)。化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料包含水相溶液，其含有熱敏聚合物以利烘烤工藝時(shí)的光致抗蝕劑流動(dòng)?；瘜W(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料可與光致抗蝕劑化學(xué)反應(yīng)(或不反應(yīng))，并在流動(dòng)時(shí)提供光致抗蝕劑側(cè)壁機(jī)械支撐。safier材料提供的機(jī)械支撐，可讓光致抗蝕劑圖案輪廓劣化的程度最小化。烘烤后的顯影工藝可移除化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料。舉例來說，safier材料的詳情可參考xiaominyang于2004年十二月發(fā)表于journalofvacuumscience&technologyb,volume22,issue6的論文《electron-beamsafiertmprocessanditsapplicationformagneticthin-filmheads》。

圖7b顯示以safier材料作為收縮材料的例子。如圖7b所示，對(duì)收縮材料160與光致抗蝕劑圖案60a進(jìn)行烘烤工藝(或加熱工藝)180。在一些實(shí)施例中，烘烤工藝180的工藝溫度介于約100℃至160℃之間，且歷時(shí)約60秒至約90秒之間。化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料含有熱敏聚合物以利烘烤工藝180時(shí)的光致抗蝕劑流動(dòng)。換言之，光致抗蝕劑圖案60a向外橫向流動(dòng)，并變形成光致抗蝕劑圖案60d。在圖7b中，流動(dòng)前的光致抗蝕劑圖案側(cè)壁以虛線表示，而光致抗蝕劑的流動(dòng)方向以箭頭表示。光致抗蝕劑圖案的側(cè)壁彼此靠近，進(jìn)而縮小光致抗蝕劑圖案之間的距離。光致抗蝕劑圖案60d的高度也因橫向膨脹而降低。在光致抗蝕劑流動(dòng)時(shí)，收縮材料160(如化學(xué)收縮輔助的解析度增強(qiáng)光刻材料)也提供一些機(jī)械支撐至光致抗蝕劑圖案60d的側(cè)壁，使側(cè)壁能維持形狀。

收縮材料160與光致抗蝕劑材料之間的反應(yīng)歸因于光致抗蝕劑中的酸敏基團(tuán)單元。說得更詳細(xì)點(diǎn)，光致抗蝕劑進(jìn)行化學(xué)放大光致抗蝕劑反應(yīng)以產(chǎn)生極性轉(zhuǎn)換與圖案化。光致抗蝕劑中的聚合物包含酸敏基團(tuán)單元。曝光與烘烤工藝產(chǎn)生酸，而酸與酸敏基團(tuán)單元反應(yīng)使酸敏基團(tuán)單元去保護(hù)。去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元也可稱作斷裂的酸敏基團(tuán)單元。去保護(hù)或斷裂的酸敏基團(tuán)單元，為實(shí)際與收縮材料反應(yīng)的部分光致抗蝕劑材料。然而，一些光致抗蝕劑材料不具有足量的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，而無法使光致抗蝕劑與收酸材料適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。這會(huì)導(dǎo)致光致抗蝕劑的放大程度不足。

為克服上述問題，本發(fā)明實(shí)施例在涂布收縮材料前，先施加底漆材料至光致抗蝕劑。底漆材料包含的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元量，可增加與收縮材料的反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到光致抗蝕劑所需的放大程度。以圖8為例，可對(duì)光致抗蝕劑圖案60a進(jìn)行底漆材料施加與烘烤工藝240。用于底漆材料施加與烘烤工藝240中的底漆材料為酸性，其ph值小于7。在多種實(shí)施例中，底漆材料可為磺酸、硫酸、鹽酸、醋酸、或上述的組合。在施加底漆材料后，烘烤光致抗蝕劑圖案60a以利二次化學(xué)放大反應(yīng)。底漆材料包含二次化學(xué)放大反應(yīng)，其可使更多酸敏基團(tuán)單元去保護(hù)(或斷裂)。額外的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元可增進(jìn)光致抗蝕劑材料與收縮材料之間的反應(yīng)，有利于增大光致抗蝕劑圖案60a。

圖9至圖11為簡單示意圖，說明底漆材料如何幫助增加光致抗蝕劑中去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，以增加光致抗蝕劑與收縮材料之間的反應(yīng)。圖9為部分的光致抗蝕劑圖案60a其放大剖視圖。在圖9中，底漆材料還未施加至光致抗蝕劑圖案60a。光致抗蝕劑圖案60a包含多個(gè)酸敏基團(tuán)單元，一些酸敏基團(tuán)單元被保護(hù)(即未斷裂或未完全斷裂)，而其他的酸敏基團(tuán)單元去保護(hù)(即完全斷裂)。在圖9中，被保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元以白點(diǎn)標(biāo)示，而去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元以黑點(diǎn)表示。去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元與收縮材料反應(yīng)，但被保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元不與收縮材料反應(yīng)。在一些實(shí)施例中，此階段中去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元占所有的酸敏基團(tuán)單元的x％(約10％至約50％)之間。

如圖10所示，進(jìn)行底漆材料施加與烘烤工藝240。施加底漆材料后進(jìn)行烘烤工藝，可誘發(fā)二次化學(xué)放大反應(yīng)，進(jìn)而使某些被保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元轉(zhuǎn)為去保護(hù)(斷裂)。在一些實(shí)施例中，上述現(xiàn)象至少部分來自于降低酸敏基團(tuán)單元的活化能，其使酸敏基團(tuán)單元更易去保護(hù)。在一些實(shí)施例中，進(jìn)行底漆材料施加與烘烤工藝240后，可增加去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元占所有的酸敏基團(tuán)單元的y％(約40％至約80％之間)，且y>x。

如圖11所示，收縮材料160的涂布方法為涂布收縮材料與烘烤工藝280。去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元的量越大，越有利于增加互混區(qū)300?；セ靺^(qū)300為收縮材料粘著至光致抗蝕劑圖案60a的部分，且之后不會(huì)被移除。若圖8或圖10中未施加前述的底漆材料，互混區(qū)300將會(huì)變小，即光致抗蝕劑無法達(dá)到需要的放大程度。如此一來，本發(fā)明實(shí)施例通過施加底漆材料后烘烤，改善光致抗蝕劑的放大程度(并對(duì)應(yīng)縮小關(guān)鍵尺寸)。

在一些其他實(shí)施例中，底漆材料還可含聚合物，其將與光致抗蝕劑材料作用以產(chǎn)生更親水的光致抗蝕劑表面。這些聚合物以甲基丙烯酸酯的架構(gòu)為主，且可包含羧基、酰胺基、或胺基。在一些實(shí)施例中，聚合物的分子量高于1000。此外，一些實(shí)施例的底漆可包含單一種的聚合物，而其他實(shí)施例的底漆可包含不同聚合物的混合物。聚合物中的羧基、酰胺基、或胺基可與光致抗蝕劑材料的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)。聚合物同時(shí)包含可與收縮材料作用的更多酸敏基團(tuán)單元。換言之，聚合物鍵結(jié)的每一去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，可產(chǎn)生與收縮材料作用的多個(gè)其他的酸敏基團(tuán)單元，且可增加與收縮材料的反應(yīng)，進(jìn)而增加光致抗蝕劑體積。

圖12為聚合物以及與聚合物鍵結(jié)的光致抗蝕劑的去保護(hù)酸敏基團(tuán)單元的化學(xué)式。圖12為部分光致抗蝕劑(如光致抗蝕劑320)的化學(xué)式。非酸敏基團(tuán)單元或非斷裂或部分?jǐn)嗔训乃崦艋鶊F(tuán)單元(如未去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元)標(biāo)示為方框340。去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元350標(biāo)示為cooh。聚合物370以虛線圈標(biāo)示。

圖12顯示聚合物的三種實(shí)施例，其中聚合物370包含羧基、酰胺基、或胺基。在個(gè)別實(shí)施例中，聚合物經(jīng)由conh2(酰胺基)、h2ncooh(胺基)、或cooh(羧基)鍵結(jié)至去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元350。與此同時(shí)，聚合物370各自包含多個(gè)(比如圖示的3個(gè))去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元380(標(biāo)示為cooh)。聚合物370其每一去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元380可獨(dú)立地與收縮材料反應(yīng)。如此一來，對(duì)鍵結(jié)至聚合物的每一酸敏基團(tuán)單元而言，均可產(chǎn)生多個(gè)其他去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元以與收縮材料作用。換言之，通過聚合物鍵結(jié)的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，可交換出多個(gè)其他去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元。在此例中，去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元的有效倍數(shù)為3:1。如前所述，越多去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元可與收縮材料反應(yīng)，則其與收縮材料互混的效果越好，即光致抗蝕劑加大的效果越好。這將縮小相鄰光致抗蝕劑圖案之間的距離或間隙，進(jìn)而達(dá)到較小的關(guān)鍵尺寸。

如圖13所示，烘烤收縮材料以利其與光致抗蝕劑圖案60a反應(yīng)，進(jìn)而增大光致抗蝕劑圖案60a。如前所述，上述底漆材料可有效地產(chǎn)生更多去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，以橫向地增加光致抗蝕劑膨脹量。接著以有機(jī)溶劑顯影工藝，移除收縮材料的未反應(yīng)部分。之后進(jìn)行圖案化工藝400，以圖案化光致抗蝕劑圖案60a下的材料層。光致抗蝕劑圖案60a作為圖案化工藝400時(shí)的掩模。舉例來說，可移除光致抗蝕劑圖案60a露出(未保護(hù))的部分材料層50。上述工藝將形成開口(或溝槽)420，之后可用以形成導(dǎo)電接點(diǎn)或ic的其他合適微電子構(gòu)件。上述方法與材料可達(dá)較小的關(guān)鍵尺寸，即開口420的橫向尺寸430。之后可進(jìn)行移除光致抗蝕劑工藝如剝除或灰化工藝，以移除光致抗蝕劑圖案60a。

圖14為本發(fā)明多種實(shí)施例中，制作半導(dǎo)體裝置的方法500的流程圖。方法500可為部分的光刻工藝。方法500的步驟510形成光致抗蝕劑圖案于材料層上。形成光致抗蝕劑圖案的步驟包含曝光工藝、曝光后烘烤工藝、與顯影工藝。在一些實(shí)施例中，形成光致抗蝕劑圖案的步驟為采用負(fù)型光致抗蝕劑材料。

方法500的步驟520施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案。在一些實(shí)施例中，底漆材料設(shè)置以使光致抗蝕劑圖案的輪廓平直化。在一些實(shí)施例中，施加底漆材料的步驟包含施加溶劑，且溶劑的偶極矩大于乙酸正丁酯的偶極矩。在一些實(shí)施例中，施加溶劑的步驟包含施加烷基醇r1-oh，其中r1為c1-c7烷基。在一些實(shí)施例中，施加溶劑的步驟包含施加烷基酯r2coor3，其中r2與r3為c2至c6烷基。

在一些實(shí)施例中，底漆材料設(shè)置以增加光致抗蝕劑圖案的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)酸敏基團(tuán)單元數(shù)目。在一些實(shí)施例中，施加底漆材料的步驟包含施加酸。在一些實(shí)施例中，施加酸的步驟包括施加磺酸、硫酸、鹽酸、或醋酸。

在一些實(shí)施例中，施加底漆材料的步驟包含施加聚合物，其設(shè)置與光致抗蝕劑圖案的光敏基團(tuán)酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)。在一些實(shí)施例中，施加底漆材料的步驟包括施加具有甲基丙烯酸酯架構(gòu)的材料。在一些實(shí)施例中，具有甲基丙烯酸酯架構(gòu)的材料包含的聚合物，含有羧基、酰胺基、或胺基。

方法500的步驟540在形成收縮材料于光致抗蝕劑圖案上后，烘烤光致抗蝕劑圖案。烘烤可讓光致抗蝕劑圖案與收縮材料反應(yīng)，進(jìn)而增加光致抗蝕劑圖案的寬度。

方法500的步驟550顯影光致抗蝕劑圖案。顯影光致抗蝕劑圖案的步驟，包含移除未反應(yīng)的部分收縮材料。

方法500的步驟560以顯影后的光致抗蝕劑圖案圖案化材料層。

可以理解的是，在方法500的步驟510至560之前、之中、或之后可進(jìn)行額外工藝，以完成半導(dǎo)體裝置的制作。舉例來說，方法500在涂布收縮材料前，可包含烘烤底漆材料與光致抗蝕劑圖案的步驟。為簡化起見，在此不詳述其他額外步驟。

基于上述內(nèi)容，可知本發(fā)明實(shí)施例比常用方法具有更多優(yōu)點(diǎn)。然而應(yīng)理解的是，其他實(shí)施例可具有額外優(yōu)點(diǎn)，但并非所有優(yōu)點(diǎn)均屬必要，且所有的實(shí)施例不需具有特定優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一，為可讓光致抗蝕劑圖案的輪廓平直化，即可減少光刻的多種缺陷(如失焦)造成的光致抗蝕劑圖案的基腳輪廓或t頂輪廓。如此一來，可改善關(guān)鍵尺寸的一致性。本發(fā)明實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)為底漆材料可讓更多的酸敏基團(tuán)單元去保護(hù)。越多去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元，即可增加光致抗蝕劑與收縮材料的反應(yīng)，進(jìn)而形成較大的光致抗蝕劑(及光致抗蝕劑圖案之間較小的距離或間隙)。本發(fā)明實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)為底漆材料包含的聚合物可與酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)，其可使去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元的數(shù)目倍增。這是因?yàn)榕c一個(gè)酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)的每一聚合物，具有多個(gè)其他酸敏基團(tuán)單元以與收縮材料自由作用。換言之，對(duì)鍵結(jié)至聚合物的每一酸敏基團(tuán)單元而言，聚合物可產(chǎn)生更多(比如超過2個(gè))去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元。酸敏基團(tuán)單元的增加量，可與收縮材料產(chǎn)生更好的反應(yīng)，進(jìn)而改善光致抗蝕劑的增大量。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體裝置的制作方法。形成光致抗蝕劑圖案于材料層上。光致抗蝕劑圖案的形成步驟包括曝光工藝、曝光后烘烤工藝、與顯影工藝。施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案。在施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案之后，涂布收縮材料于光致抗蝕劑圖案上。

在一實(shí)施例中，上述方法形成光致抗蝕劑圖案的步驟包括形成多個(gè)光致抗蝕劑圖案，且施加與涂布底漆至這些光致抗蝕劑圖案。上述方法更包括在形成收縮材料于光致抗蝕劑圖案上之后，烘烤光致抗蝕劑圖案，其中烘烤使光致抗蝕劑圖案與收縮材料之間產(chǎn)生反應(yīng)，使光致抗蝕劑圖案各自增加寬度。之后顯影光致抗蝕劑圖案，包括移除未反應(yīng)的收縮材料。之后以顯影后的光致抗蝕劑圖案，圖案化材料層。

在一實(shí)施例中，上述方法的底漆材料設(shè)置以在涂布收縮材料前，先使光致抗蝕劑圖案的輪廓平直化。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包括施加溶劑，且溶劑的偶極矩大于乙酸正丁酯的偶極矩。

在一實(shí)施例中，上述方法施加溶劑的步驟包括施加烷基醇r1-oh，其中r1為c1至c7烷基。

在一實(shí)施例中，上述方法施加溶劑的步驟包含施加烷基酯r2coor3，其中r2與r3各自為c2-c6烷基。

在一實(shí)施例中，上述方法的底漆材料設(shè)置以增加光致抗蝕劑圖案的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)酸敏基團(tuán)單元的數(shù)目。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包括施加酸。

在一實(shí)施例中，上述方法施加酸的步驟包括施加磺酸、硫酸、鹽酸、或醋酸。

在一實(shí)施例中，上述方法更包括在涂布收縮材料前，先烘烤底漆材料與光致抗蝕劑圖案。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包含施加聚合物，且聚合物設(shè)置以與光致抗蝕劑圖案的酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包括施加具有甲基丙烯酸酯架構(gòu)的材料。

在一實(shí)施例中，上述方法中具有甲基丙烯酸酯架構(gòu)的材料包含聚合物，其含有羧基、酰胺基、或胺基。

在一實(shí)施例中，上述方法形成光致抗蝕劑圖案的步驟采用負(fù)型光致抗蝕劑材料。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供半導(dǎo)體裝置的制作方法，包括：形成光致抗蝕劑圖案于可圖案化層上，且光致抗蝕劑層包含負(fù)型光致抗蝕劑材料。對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光工藝。對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光后烘烤工藝。沖洗光致抗蝕劑層以顯影光致抗蝕劑圖案。施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案，其中底漆材料設(shè)置以使光致抗蝕劑圖案輪廓平直化，增加光致抗蝕劑材料的去保護(hù)酸敏基團(tuán)酸敏基團(tuán)單元數(shù)目、或與光致抗蝕劑材料的去保護(hù)酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)。在施加底漆材料后，涂布收縮材料于光致抗蝕劑圖案上、烘烤收縮材料、以及移除部分的收縮材料以增大光致抗蝕劑圖案。以增大的光致抗蝕劑圖案作為掩模，圖案化可圖案化層。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包含施加烷基醇r1-oh或烷基酯r2coor3，其中r1為c1至c7烷基，且r2與r3各自為c2-c6烷基。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包含施加磺酸、硫酸、鹽酸、或醋酸，且上述方法更包括在涂布收縮材料前，先烘烤底漆材料與光致抗蝕劑圖案。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟包括施加聚合物，聚合物含有羧基、酰胺基、或胺基，且羧基、酰胺基、或胺基各自能與光致抗蝕劑材料的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元鍵結(jié)。

本發(fā)明又一實(shí)施例提供半導(dǎo)體裝置的制作方法，包括：形成光致抗蝕劑層于材料層上，且光致抗蝕劑層包含負(fù)型光致抗蝕劑材料：對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光工藝；對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光后烘烤工藝；沖洗光致抗蝕劑層以顯影多個(gè)光致抗蝕劑圖案，且光致抗蝕劑圖案之間隔有間隙；施加底漆材料至光致抗蝕劑圖案，其中底漆材料含有：溶劑，其偶極矩大于乙酸正丁酯的偶極矩；磺酸、硫酸、鹽酸、或醋酸；或者甲基丙烯酸酯架構(gòu)為主的聚合物；在施加底漆材料后，涂布收縮材料于光致抗蝕劑圖案之上與之間、烘烤收縮材料、與移除部分收縮材料，以縮小光致抗蝕劑圖案之間的間隙；以及進(jìn)行蝕刻工藝以蝕刻移除縮小的間隙所露出的部分材料層。

在一實(shí)施例中，上述方法施加底漆材料的步驟使光致抗蝕劑圖案的輪廓平直化、增加光致抗蝕劑圖案的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元數(shù)目、或者使底漆材料的聚合物鍵結(jié)至光致抗蝕劑圖案的去保護(hù)的酸敏基團(tuán)單元。

上述實(shí)施例的特征有利于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可采用本發(fā)明作基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并變化其他工藝與結(jié)構(gòu)以完成上述實(shí)施例的相同目的及/或相同優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這些等效置換并未脫離本發(fā)明精神與范疇，并可在未脫離本發(fā)明的精神與范疇的前提下進(jìn)行改變、替換、或更動(dòng)。