半導體結構的形成方法
【專利摘要】一種半導體結構的形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有器件層；在所述器件層表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；對所述抗反射薄膜進行熱退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層；在熱退火后，在所述阻擋層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層定義出需要刻蝕的位置。半導體結構的形成方法能夠減少光刻膠層的污染，提高光刻膠層的圖形精度。
【專利說明】半導體結構的形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種半導體結構的形成方法。
【背景技術】
[0002]在半導體集成電路的制造過程中，光刻是一種用于定義后續(xù)工藝區(qū)域的常用工藝。所述光刻工藝包括，首先在半導體層表面形成光刻膠層(photoresist, PR);然后對所述光刻膠層進行曝光顯影，使所述光刻膠層圖形化，并暴露出待處理的半導體層表面；之后對所暴露出的待處理半導體層進行刻蝕或離子注入等后續(xù)工藝。
[0003]現(xiàn)有工藝過程中的待處理表面往往不夠平整，在對光刻膠層進行曝光后，所述光刻膠層與待處理表面相接觸的界面會使入射光發(fā)生反射，從而影響曝光后的圖形精度。因此，現(xiàn)有工藝在形成光刻膠層之前會在所述待處理表面形成底層抗反射層(BARC，BottomAnt1-reflection Coat),通過吸收射到待處理表面的入射光而防止發(fā)生反射。
[0004]現(xiàn)有的光刻工藝過程請參考圖1至圖3，包括:
[0005]請參考圖1，提供半導體襯底100，所述半導體襯底100表面具有器件層101，所述器件層101后續(xù)用于形成半導體器件，所述器件層101的材料為絕緣材料、半導體襯底和金屬材料中的一種或多種。
[0006]請參考圖2，在所述器件層101表面形成底部抗反射層102，所述底部抗反射層102的材料為有機材料，例如正硅酸乙酯，所述底部抗反射層102的形成工藝為旋涂工藝。
[0007]請參考圖3，在所述底部抗反射層102表面形成光刻膠層103。
[0008]形成所述光刻膠層103后，對所述光刻膠層103曝光顯影圖形化，暴露出待處理的器件層101表面；在曝光后，熱處理所述底部抗反射層102和光刻膠層103。
[0009]然而，即使在形成光刻膠層之前形成底部抗反射涂層，所述光刻膠層曝光后的圖形精確度依舊較差。
[0010]更多抗反射層請參考專利號為US 7361455 B2的美國專利文件。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導體結構的形成方法，減少光刻膠層的污染，提高光刻膠層的圖形精度。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體結構的形成方法，包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有器件層；在所述器件層表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；對所述抗反射薄膜進行熱退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層；在熱退火后，在所述阻擋層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層定義出需要刻蝕的位置。
[0013]可選地，阻擋層的材料含有氟化聚合物。
[0014]可選地，阻擋層的厚度為2納米-10納米。
[0015]可選地，所述熱退火的時間為30秒-300秒，溫度為120攝氏度-300攝氏度。[0016]可選地，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊環(huán)、聚四氟乙烯、聚四氟環(huán)氧乙烯和聚二氟環(huán)氧乙烯中的一種或多種構成的均聚物或共聚物。
[0017]可選地，所述抗反射薄膜的形成工藝為旋涂工藝，所述抗反射薄膜的厚度為150埃-5000埃。
[0018]可選地，還包括:所述器件層表面具有第二抗反射層，所述第一抗反射層位于所述第二抗反射層表面。
[0019]可選地，所述第二抗反射層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
[0020]可選地，還包括:在所述第二抗反射層和器件層之間具有增強層，所述增強層的材料為無定形碳。 [0021]可選地，所述器件層的材料為絕緣材料、半導體材料和金屬材料中的一種或多種組合。
[0022]可選地，所述器件層的材料包括低K介質材料。
[0023]可選地，所述抗反射薄膜還包括:聚合樹脂、交聯(lián)劑、溶劑以及交聯(lián)催化劑。
[0024]可選地，所述聚合樹脂為聚順丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一種或多種構成的均聚物或共聚物。
[0025]可選地，所述聚合樹脂的主干上具有交聯(lián)基，且所述聚合樹脂的主干上的交聯(lián)基連接有發(fā)色基團、刻蝕增強基團和親和基團。
[0026]可選地，所述發(fā)色基團包括芳香烴。
[0027]可選地，所述交聯(lián)劑包括羥甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛樹脂、二芐醚、苯甲醇、環(huán)氧化合物、酚醛樹脂、異氰鹽酸、丙烯酰胺烷和甲基丙烯酰胺中的一種或多種組
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[0028]可選地，所述溶劑包括丁內酯、丙戊酮、環(huán)己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯中的一種或多種組合。
[0029]可選地，所述溶劑在抗反射薄膜中的質量百分比濃度為40-99.8%。
[0030]可選地，所述光刻膠層的形成過程為:在所述阻擋層表面旋涂光刻膠薄膜，并進行熱處理；在熱處理后，對所述光刻膠薄膜進行曝光圖形化，暴露出需要刻蝕位置的阻擋層表面，形成光刻膠層；對所述光刻膠層進行熱處理。
[0031]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0032]使形成于器件層表面的抗反射薄膜含有氟化聚合物，在熱處理所述抗反射薄膜的過程中，所述氟化聚合物由于受到相分離力的作用而積聚在所述氟化聚合物表面，從而在熱處理之后，能夠形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層，所述阻擋層的包括氟化聚合物；由于所述阻擋層致密，能夠在后續(xù)形成光刻膠層的過程中，防止所述器件層內的離子或氣體分子穿過所述第一抗反射層并擴散入光刻膠層，從而避免了所述光刻膠層因受到污染而變形；提高了所形成的光刻膠層的精度，使后續(xù)所形成的半導體器件的特征尺寸更易控制；而且，僅需形成一層抗反射薄膜并熱退火即可形成阻擋層，達到防止光刻膠污染的目的，能夠節(jié)省原料，簡化工藝步驟，從而節(jié)約成本；此外，采用所述抗反射薄膜，降低對器件層的材料選擇的限制，能夠被廣泛運用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0033]圖1至圖3是現(xiàn)有的光刻工藝過程的剖面結構示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明的半導體結構的形成方法第一實施例的流程示意圖；
[0035]圖5至圖9是本發(fā)明的半導體結構的形成過程第一實施例的剖面結構示意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明的半導體結構的形成方法第二實施例的流程示意圖；
[0037]圖11至圖14是本發(fā)明的半導體結構的形成過程第二實施例的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]如【背景技術】所述，即使在形成光刻膠層之前形成底層抗反射涂層，所述光刻膠層曝光后的圖形精確度依舊較差。
[0039]隨著半導體器件特征尺的減小，精度的提高，光刻工藝中的入射光波長也相應減小，以提高光刻工藝的分辨率；然而，入射光的波長越短，越容易發(fā)生反射；因此，現(xiàn)有技術為了提高抗反射的效果，在所述器件層101 (如圖2所示)和底部抗反射層102 (如圖2所示)之間再形成一層介質抗反射層(DARC, Dielectric Ant1-reflection Coat),所述介質抗反射層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
[0040]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于所述介質抗反射層中含有氮離子，請參考圖3，當在熱處理所述底部抗反射層102和光刻膠層103的過程中，所述介質抗反射層會產(chǎn)生氨氣，所述氨氣能夠穿過底部抗反射層102，并擴散入所述光刻膠層103 ;由于所述光刻膠層103為酸性，而氨氣為堿性，兩者會發(fā)生化學反應，導致光刻膠層的圖形發(fā)生變化，降低了光刻膠層的精確度。
[0041]此外，請繼續(xù)參考圖3，若所述器件層101為低K材料時，由于所述低K材料內具有較多缺陷，所述缺陷能夠俘獲離子或氣體分子，例如在半導體工藝過程中常作為載氣或反應氣體的氮氣；當熱處理所述底部抗反射層102和光刻膠層103時，所俘獲的離子或氣體分子能夠穿過底部抗反射層102，并擴散入光刻膠層103中，導致光刻膠層103的圖形變形，降低了光刻膠層103的精確度。
[0042]經(jīng)過本發(fā)明的發(fā)明人進一步研究發(fā)現(xiàn)，在所述底部抗反射層內加入氟化聚合物，并在旋涂所述底部抗反射層后，再進行熱處理；所述底部抗反射層由于受到相分離力(Phase Separate Force)的影響，能夠分離出位于所述底部抗反射層表面的阻擋層；而所述阻擋層致密，能夠阻擋由介質抗反射層釋放的氨氣，或者是低K介質層內俘獲的離子或氣體分子；避免了光刻膠層的污染，使所形成的光刻膠層的精確度更高，使所形成的半導體器件的特征尺寸更易控制；而且，僅需形成一層底部抗反射層即可達到防止光刻膠污染的目的，能夠節(jié)約成本；此外，采用所述底部抗反射層，降低對器件層的材料選擇的限制，能夠被廣泛運用。
[0043]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0044]第一實施例
[0045]圖4是本發(fā)明的半導體結構的形成方法第一實施例的流程示意圖，包括:
[0046]步驟S101，提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有器件層；
[0047]步驟S102，在所述器件層表面形成第二抗反射層，所述第二抗反射層的材料為氮化硅或氮氧化硅；
[0048]步驟S103，在所述第二抗反射層表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；
[0049]步驟S104，對所述抗反射薄膜進行熱退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述第二抗反射層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層；
[0050]步驟S105，在熱退火后，在所述阻擋層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層定義出需要刻蝕的位置。
[0051]以下將結合附圖對本發(fā)明的半導體結構的形成方法第一實施例進行說明，圖5至圖9是本發(fā)明的半導體結構的形成過程第一實施例的剖面結構示意圖。
[0052]請參考圖5，提供半導體襯底200，所述半導體襯底200表面具有器件層201。
[0053]所述半導體襯底200用于為后續(xù)工藝提供工作平臺，所述半導體襯底200的材料為硅、硅鍺、碳化硅、絕緣體上硅或II1-V族化合物(例如氮化硅或砷化鎵等)。
[0054]所述器件層201用于在后續(xù)工藝中形成半導體器件或器件的一部分，所述器件層201的材料包括:絕緣材料、半導體材料和金屬材料中的一種或多種組合；所述器件層的材料、形成工藝或尺寸依具體工藝而定，在此不應過于限定；在本實施例中，所述器件層201的材料為氧化硅。
[0055]請參考圖6，在所述器件層201表面形成第二抗反射層202，所述第二抗反射層202的材料為氮化硅或氮氧化硅。
[0056]所述第二抗反射層202的形成工藝為沉積工藝，較佳的是化學氣相沉積工藝；所述第二抗反射層202為介質抗反射層，通過調節(jié)所述第二抗反射層202中的氮含量，能夠控制所述第二抗反射層202的光吸收系數(shù)；在本實施例中，所述第二抗反射層202、與后續(xù)工藝中形成的第一抗反射層，在后續(xù)對光刻膠層曝光時，共同防止入射光在所述器件層201表面發(fā)生漫反射；進一步避免了因入射光反射而使光刻膠層圖形變形。
[0057]需要說明的是，在其他實施例中，在形成所述第二抗反射層202之前，在所述器件層201表面形成增強層(未示出)；所述增強層為增強圖形薄膜(APF, Advanced PatterningFilm)，材料為無定形碳，用于進一步增強抗反射效果；此外，由于后續(xù)工藝去除所述第二抗反射層202時會對所述器件層造成損傷；而所述增強層與器件層的材料之間具有較大的刻蝕選擇性，從而刻蝕去除器件層表面的增強層時，對所述器件層的損傷較小。
[0058]請參考圖7，在所述第二抗反射層202表面形成抗反射薄膜203，所述抗反射薄膜203含有氟化聚合物。
[0059]所述抗反射薄膜203用于形成第一抗反射層和阻擋層，所述抗反射薄膜203的材料為有機材料，因此所述抗反射薄膜203的形成工藝為旋涂工藝，所述抗反射薄膜的厚度為150埃-5000埃。
[0060]所述抗反射薄膜203中含有氟化聚合物，在后續(xù)熱退火所述抗反射薄膜203時，所述氟化聚合物由于受到相分離力的影響而積聚在所述抗反射薄膜203表面，并形成一層致密度的阻擋層；所述阻擋層用于隔離后續(xù)形成的光刻膠層與第一抗反射層，從而避免了光刻膠層的污染，使光刻膠層圖形精確。
[0061]在本實施例中，所述氟化聚合物是聚氟化丙烯酸酯，聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊環(huán)，聚四氟乙烯，聚四氟環(huán)氧乙烯和聚二氟環(huán)氧乙烯中的一種或多種組合構成的均聚物或共聚物。
[0062]所述抗反射薄膜203的材料除了氟化聚合物外，還包括:聚合樹脂，交聯(lián)劑，溶劑，以及交聯(lián)催化劑；其中，所述聚合樹脂是由聚順丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一種或多種構成的均聚物或共聚物；所述聚合樹脂的主干上具有交聯(lián)基，且所述聚合樹脂的主干上連接發(fā)色基團、刻蝕增強基團以及親和基團；其中，所述發(fā)色基團由芳香烴構成，例如基于蒽的多苯芳香烴，或基于苯的單苯芳香烴；或者，若所述聚合樹脂不與發(fā)色基團連接，所述聚合樹脂能夠與染料單體混合。
[0063]此外，所述抗反射薄膜203中的交聯(lián)劑用于交聯(lián)有機物基團，所述交聯(lián)劑含有羥基、酰胺基、羧基和硫醇基中的一種或多種；在本實施例中，所述交聯(lián)劑包括:羥甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛樹脂、二芐醚、苯甲醇、環(huán)氧化合物、酚醛樹脂、異氰鹽酸、丙烯酰胺烷、甲基丙烯酰胺中的一種或多種混合。
[0064]所述溶劑能夠溶解所述抗反射薄膜203中的各有機材料，并形成穩(wěn)定的有機溶液，且為毒性較小的有機物；所述溶劑為丁內酯、丙戊酮、環(huán)己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、乙酸乙酯中的一種或多種混合；在本實施例中，所述溶劑由丙二醇甲醚醋酸酯和乙酸乙酯混合構成；所述溶劑在抗反射薄膜203中的質量百分比濃度為40-99.8%。
[0065]請參考圖8，對所述抗反射薄膜203 (如圖7所示)進行熱退火，所述抗反射薄膜形成位于所述第二抗反射層202表面的第一抗反射層203a，以及位于所述第一抗反射層203a表面的阻擋層203b。
[0066]所述熱退火的時間為30秒-300秒，溫度為120攝氏度-300攝氏度；在熱退火的過程中，所述抗反射薄膜203內的氟化聚合物受到相分離力的影響而向所述抗反射薄膜203表面移動，并在所述抗反射薄膜203表面積聚；從而，在熱退火后，所述抗反射薄膜203分離為:位于第二抗反射層202表面的第一抗反射層203a，以及含有氟化聚合物的阻擋層203b。
[0067]所述阻擋層203b的厚度為2納米-10納米；由于所述阻擋層203b致密，因此能夠在后續(xù)曝光光刻膠層后的熱處理過程中，阻擋所述第二抗反射層202產(chǎn)生的氨氣進入光刻膠層；另外，由于所述阻擋層203b含有氟化聚合物，呈酸性，能夠中和呈堿性的氨氣，其阻擋效果更佳，避免了對光刻膠層的污染，所形成的光刻膠層圖形更易控制，精確度更高；此外，所述阻擋層203b無需在現(xiàn)有工藝步驟的基礎上，額外添加工藝步驟即可形成，從而簡化了工藝,節(jié)約了成本。
[0068]所述第一抗反射層203a為底部抗反射層,用于在后續(xù)光刻工藝中，防止入射光在器件層201表面發(fā)生反射而影響所形成的光刻膠層圖形的精確度。
[0069]請參考圖9，在熱退火后，在所述阻擋層203b表面形成光刻膠層204，所述光刻膠層204定義出需要刻蝕的位置。
[0070]所述光刻膠層204的形成過程為:在所述阻擋層203b表面旋涂光刻膠薄膜(未示出)，并進行第一次熱處理；在第一次熱處理后，對所述光刻膠薄膜進行曝光圖形化，暴露出需要刻蝕位置的阻擋層表面，形成光刻膠層；在曝光后，對所述光刻膠層進行第二熱處理。
[0071]由于所述第二抗反射層202的材料為氮化硅或氮氧化硅，在第一次熱處理和第二次熱處理的過程中，所述第二抗反射層202會釋放出氨氣，且所述氨氣能夠穿過第一抗反射層203a ;若所述氨氣與光刻膠層204接觸，由于所述光刻膠層204呈酸性，而所述氨氣為堿性，氨氣會與光刻膠層204反應，使所述光刻膠層204的圖形發(fā)生變形，從而降低了光刻膠層204圖形的精確度。
[0072]在本實施例中，第二抗反射層202所釋放的氨氣穿過第一抗反射層203a后，與阻擋層203b接觸；由于所述阻擋層203b致密，能夠阻擋氨氣分子穿過，從而防止了氨氣對光刻膠層204的污染；此外，由于所述阻擋層203b由氟化聚合物構成，呈酸性，因此能夠消耗與之接觸的氨氣，提高了阻擋的效果；使所述光刻膠層204的圖形更易控制，精確度提高。
[0073]本實施例所述半導體結構的形成方法，能夠在第二抗反射層202和第一抗反射層203a表面形成阻擋層203b，所述阻擋層203b能夠在形成光刻膠層204的過程中，防止所述第二抗反射層202釋放的氨氣污染所述光刻膠層204 ;所形成的光刻膠層204圖形更易控制，精確度更高，使后續(xù)形成的半導體器件的特征尺寸更易控制；此外，所述阻擋層203b與第一抗反射層203a同時形成，無需添加額外的工藝步驟，簡化了工藝，節(jié)約成本。
[0074]第二實施例
[0075]圖10是本發(fā)明的半導體結構的形成方法第二實施例的流程示意圖，包括:
[0076]步驟S201，提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有器件層，所述器件層包括低K介質層；
[0077]步驟S202，在所述器件層表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；
[0078]步驟S203，對所述抗反射薄膜進行熱退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層；
[0079]步驟S204，在熱退火后，在所述阻擋層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層定義出需要刻蝕的位置。
[0080]以下將結合附圖對本發(fā)明的半導體結構的形成方法第二實施例進行說明，圖11至圖14是本發(fā)明的半導體結構的形成過程第二實施例的剖面結構示意圖。
[0081]請參考圖11，提供半導體襯底300，所述半導體襯底300表面具有器件層(未示出)，所述器件層包括低K介質層302。
[0082]所述半導體襯底300用于為后續(xù)工藝提供工作平臺，所述半導體襯底300的材料為硅、硅鍺、碳化硅、絕緣體上硅或II1-V族化合物(例如氮化硅或砷化鎵等)。
[0083]本實施例的器件層用于形成大馬士革結構，所述器件層包括:位于所述半導體襯底300表面的金屬層301、位于所述金屬層301表面的低K介質層302、以及位于所述低K介質層302表面的掩膜層303，所述掩膜層303和低K介質層302內具有兩個相互隔離的溝槽304，所述溝槽304暴露出所述金屬層301表面；所述器件層的形成工藝為本領域技術人員所熟知，在此不做贅述。
[0084]所述低K介質層302內具有較多缺陷，所述缺陷會在各道工藝過程中俘獲離子或氣體分子，尤其是在半導體工藝過程中常作為載氣或反應氣體的氮氣；在后續(xù)形成光刻膠層的過程中，所述離子或氣體分子容易擴散入光刻膠層，導致所述光刻膠層變形。
[0085]請參考圖12，在所述溝槽304 (如圖12所示)內和掩膜層303表面形成抗反射薄膜305，所述抗反射薄膜305含有氟化聚合物。
[0086]所述抗反射薄膜305的材料為有機材料，形成工藝為旋涂工藝，厚度為150埃-5000埃；所述抗反射薄膜305用于在后續(xù)工藝中形成第一抗反射層和阻擋層。[0087]所述抗反射薄膜305中含有氟化聚合物，在后續(xù)的熱退火過程中，所述氟化聚合物由于相分離力的影響而向所述抗反射薄膜305表面移動；在經(jīng)過熱退火后，所述氟化聚合物積聚在所述抗反射薄膜305表面，并形成一層致密度的阻擋層，用于隔離后續(xù)形成的光刻膠層與第一抗反射層，從而避免了光刻膠層的污染，使光刻膠層圖形精確。
[0088]在本實施例中，所述氟化聚合物是聚氟化丙烯酸酯，聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊環(huán)，聚四氟乙烯，聚四氟環(huán)氧乙烯和聚二氟環(huán)氧乙烯中的一種或多種組合構成的均聚物或共聚物。
[0089]所述抗反射薄膜305的材料除了氟化聚合物外，還包括:聚合樹脂，交聯(lián)劑，溶劑，以及交聯(lián)催化劑；所述抗反射薄膜的具體材料與第一實施例相同，在此不作贅述。
[0090]請參考圖13，對所述抗反射薄膜305 (如圖13所示)進行熱退火，所述抗反射薄膜305形成位于所述溝槽304 (如圖12所示)內和掩膜層303表面的第一抗反射層305a，以及位于所述第一抗反射層305a表面的阻擋層305b。
[0091]所述熱退火的時間為30秒-300秒，溫度為120攝氏度-300攝氏度；在熱退火的過程中，所述抗反射薄膜305內的氟化聚合物受到相分離力的影響而向所述抗反射薄膜305表面移動，并在所述抗反射薄膜305表面積聚；因此，經(jīng)過熱退火后，所述抗反射薄膜305分離成位于溝槽304內和掩膜層303表面的第一抗反射層305a，以及位于所述第一抗反射層305a表面，含有氟化聚合物的阻擋層305b。
[0092]所述阻擋層305b的厚度為2-10納米；由于所述阻擋層305b致密，因此能夠在后續(xù)曝光光刻膠層后的熱處理過程中，防止所述低K介質層302缺陷內的離子或氣體分子擴散入光刻膠層內；此外，所述阻擋層305b無需在現(xiàn)有工藝步驟的基礎上，額外添加工藝步驟即可形成，從而簡化了工藝，節(jié)約了成本。
[0093]所述第一抗反射層305a為底部抗反射層,用于在后續(xù)光刻工藝中，防止入射光在溝槽304的側壁和底部，以及掩膜層303表面發(fā)生反射而影響所形成的光刻膠層圖形的精確度。
[0094]請參考圖14，在熱退火后，在所述阻擋層305b表面形成光刻膠層306，所述光刻膠層306定義出需要刻蝕的位置并進行熱處理。
[0095]所述光刻膠層306的形成過程為:在所述阻擋層305b表面旋涂光刻膠薄膜(未示出)，并進行第一次熱處理；在第一次熱處理后，對所述光刻膠薄膜進行曝光圖形化，暴露出需要刻蝕位置的阻擋層表面，形成光刻膠層；在曝光后，對所述光刻膠層進行第二熱處理。
[0096]由于所述低K介質層內具有缺陷，且所述缺陷容易在各道半導體制造工藝中俘獲離子或氣體分子，尤其是常用于在工藝中作為載氣或反應氣體的氮氣；在所述第一次熱處理及第二次熱處理的過程中，所述缺陷中離子或氣體分子受到熱驅動，會向所述第一抗反射層305a移動，且所述離子或氣體分子較小，容易穿過所述第一抗反射層305a并擴散入光刻膠層306，造成光刻膠層306的圖形發(fā)生變形，降低了光刻膠層306圖形的精確度，影響所形成的半導體器件的特征尺寸。
[0097]在本實施例中，所述低K介質層302的缺陷內的離子或氣體分子，例如氮氣，穿過所述第一抗反射層305a后，與阻擋層305b接觸；由于所述阻擋層305b致密，能夠阻擋氮氣分子穿過，避免了氮氣對光刻膠層204的污染；光刻膠層306的圖形更易控制，精確度提高。
[0098]本實施例所述半導體結構的形成方法中，由于所述器件層內的低K介質層具有缺陷，容易俘獲離子或氣體分子；在第一抗反射層305a表面形成阻擋層305b ;由于所述阻擋層305b致密，在光刻膠層306的形成過程中，所述阻擋層305b能夠防止低K介質層302內的離子或氣體分子擴散進入光刻膠層306 ;所形成的光刻膠層306圖形更易控制，精確度更高，使后續(xù)形成的半導體器件的特征尺寸更易控制；此外，所述阻擋層305b與第一抗反射層305a同時形成，無需添加額外的工藝步驟，簡化了工藝，節(jié)約成本；再次，由于所述抗反射薄膜305能夠形成阻擋層305b，對器件層的材料選擇的限制相應降低，所述抗反射薄膜305能夠被廣泛運用。
[0099]綜上所述，使形成于器件層表面的抗反射薄膜含有氟化聚合物，在熱處理所述抗反射薄膜的過程中，所述氟化聚合物由于受到相分離力的作用而積聚在所述氟化聚合物表面，從而在熱處理之后，能夠形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層，所述阻擋層的包括氟化聚合物；由于所述阻擋層致密，能夠在后續(xù)形成光刻膠層的過程中，防止所述器件層內的離子或氣體分子穿過所述第一抗反射層并擴散入光刻膠層，從而避免了所述光刻膠層因受到污染而變形；提高了所形成的光刻膠層的精度，使后續(xù)所形成的半導體器件的特征尺寸更易控制；而且，僅需形成一層抗反射薄膜并熱退火即可形成阻擋層，達到防止光刻膠污染的目的，能夠節(jié)省原料，簡化工藝步驟，從而節(jié)約成本；此外，采用所述抗反射薄膜，降低對器件層的材料選擇的限制，能夠被廣泛運用。
[0100]本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種半導體結構的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導體襯底，所述半導體襯底表面具有器件層； 在所述器件層表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物； 對所述抗反射薄膜進行熱退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件層表面的第一抗反射層、以及位于所述第一抗反射層表面的阻擋層； 在熱退火后，在所述阻擋層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層定義出需要刻蝕的位置。
2.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，阻擋層的材料含有氟化聚合物。
3.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，阻擋層的厚度為2納米-10納米。
4.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述熱退火的時間為30秒-300秒，溫度為120攝氏度-300攝氏度。
5.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯、聚氟化二氧戊環(huán)、聚四氟乙烯、聚四氟環(huán)氧乙烯和聚二氟環(huán)氧乙烯中的一種或多種構成的均聚物或共聚物。
6.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜的形成工藝為旋涂工藝，所述抗反射薄膜的厚度為150埃-5000埃。
7.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，還包括:所述器件層表面具有第二抗反射層，所述 第一抗反射層位于所述第二抗反射層表面。
8.如權利要求7所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第二抗反射層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
9.如權利要求7所述半導體結構的形成方法，其特征在于，還包括:在所述第二抗反射層和器件層之間形成增強層，所述增強層的材料為無定形碳。
10.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述器件層的材料為絕緣材料、半導體材料和金屬材料中的一種或多種組合。
11.如權利要求10所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述器件層的材料包括低K介質材料。
12.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜還包括:聚合樹脂、交聯(lián)劑、溶劑以及交聯(lián)催化劑。
13.如權利要求12所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述聚合樹脂為聚順丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一種或多種構成的均聚物或共聚物。
14.如權利要求12所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述聚合樹脂的主干上具有交聯(lián)基，且所述聚合樹脂的主干上的交聯(lián)基連接有發(fā)色基團、刻蝕增強基團以及親和基團。
15.如權利要求14所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述發(fā)色基團包括芳香烴。
16.如權利要求12所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑包括羥甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛樹脂、二芐醚、苯甲醇、環(huán)氧化合物、酚醛樹脂、異氰鹽酸、丙烯酰胺烷和甲基丙烯酰胺中的一種或多種組合。
17.如權利要求12所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述溶劑包括丁內酯、丙戊酮、環(huán)己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯中的一種或多種組合。
18.如權利要求12所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述溶劑在抗反射薄膜中的質量百分比濃度為40-99.8%。
19.如權利要求1所述半導體結構的形成方法，其特征在于，所述光刻膠層的形成過程為:在所述阻擋層表面旋涂光刻膠薄膜，并進行熱處理；在熱處理后，對所述光刻膠薄膜進行曝光圖形化，暴露出需要刻蝕位置的阻擋層表面，形成光刻膠層；對所述光刻膠層進行熱處理。`
【文檔編號】G03F1/46GK103631092SQ201210312959
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權日:2012年8月29日
【發(fā)明者】郝靜安, 胡華勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司