相關申請的交叉引用

要求2015年12月9日在韓國知識產權局(kipo)提交的韓國專利申請no.10-2015-0175067的優先權，將其內容全部引入本文作為參考。

實例實施方式涉及光刻膠組合物、具有光刻膠層的中間產品、以及制造圖案化器件和半導體器件的方法。更具體地，實例實施方式涉及包括光刻膠聚合物的光刻膠組合物、具有包括光刻膠聚合物的光刻膠層的中間產品、以及使用包括光刻膠聚合物的光刻膠組合物制造圖案化器件和半導體器件的方法。

背景技術：

光刻工藝被用于形成半導體器件中的材料層圖案。在一種類型的光刻工藝中，將光刻膠層在曝光工藝中(例如通過光源)部分地曝光以限定光刻膠層的曝光部分和未曝光部分，然后在顯影工藝中將曝光部分或未曝光部分除去以形成光刻膠圖案。可使用光刻膠圖案作為蝕刻掩模蝕刻位于光刻膠圖案下面的對象(目標)層以在對象層中形成期望的圖案。

技術實現要素：

根據本發明構思的一個方面，提供包括如下的光刻膠組合物：包括結合有含硅離去基團的重復單元的光刻膠聚合物、包括氟化锍的光致產氟劑(photo-fluorinegenerator)、和溶劑。

根據本發明構思的另一方面，提供包括如下的光刻膠組合物：包括結合有含硅離去基團的重復單元的光刻膠聚合物、光致產氟劑、能夠產生氟的敏化劑、和溶劑。

根據本發明構思的又一方面，提供制造圖案化器件的方法。在所述方法中，在基底上形成對象層。通過用光刻膠組合物涂覆所述對象層而在所述對象層上形成光刻膠層。所述光刻膠組合物包括：包括結合有含硅離去基團的重復單元的光刻膠聚合物、包括氟化锍的光致產氟劑、和溶劑。對所述光刻膠層進行曝光工藝，使得所述光刻膠層可被劃分成曝光部分和未曝光部分。將所述曝光部分除去以形成光刻膠圖案。使用所述光刻膠圖案將所述對象層圖案化。

根據本發明構思的再一方面，提供制造半導體器件的方法。在所述方法中，在基底上形成隔離層以在所述基底上限定活性(active)圖案。在所述隔離層和所述活性圖案上形成柵結構體。形成電連接至所述活性圖案的接觸。形成覆蓋所述柵結構體和所述接觸的絕緣中間層。在所述絕緣中間層上通過將所述絕緣中間層用光刻膠組合物涂覆而形成光刻膠層。所述光刻膠組合物包括：包括結合有含硅離去基團的重復單元的光刻膠聚合物、包括氟化锍的光致產氟劑、和溶劑。將所述光刻膠層部分地除去以形成光刻膠圖案。使用所述光刻膠圖案作為掩模將所述絕緣中間層部分地蝕刻以形成所述接觸通過其暴露的開口。在所述開口中形成配線以電連接至所述接觸。

根據本發明構思的另一方面，提供中間產品，其包括：半導體基底、在所述半導體基底上的對象層、和在所述對象層上的光刻膠層。所述光刻膠層包括光刻膠組合物，且所述光刻膠組合物包括：包括結合有含硅離去基團的重復單元的光刻膠聚合物、包括氟化锍的光致產氟劑、和溶劑。

附圖說明

由結合表示如本文中描述的非限制性實例實施方式的附圖考慮的隨后的詳細描述，本發明構思的以上和其它方面將變得容易明晰。

圖1-6為在描述根據實例實施方式的形成圖案的方法時供參考的橫截面圖。

圖7-13為在描述根據實例實施方式的制造圖案化器件的方法時供參考的橫截面圖；和

圖14-35為在描述根據實例實施方式的制造半導體器件的方法時供參考的頂部俯視圖和橫截面圖。

具體實施方式

下文中將參考其中示出了一些實例實施方式的附圖更充分地描述多種實例實施方式。然而，本發明構思可以許多不同的形式體現并且不應被解釋為限于本文中闡述的實例實施方式。相反，提供這些實例實施方式使得該描述將是徹底和完整的，并且將本發明構思的范圍充分地傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，可放大層和區域的尺寸和相對尺寸。

將理解，當一個元件(要素)或層被稱為“在”另外的元件或層“上”、“連接至”或者“結合至”另外的元件或層時，其可直接在所述另外的元件或層上、連接至或者結合至所述另外的元件或層，或者可存在中間元件或層。相反，當一個元件被稱為“直接在”另外的元件或層“上”、“直接連接至”或“直接結合至”另外的元件或層時，則不存在中間元件或層。類似的附圖標記始終是指類似的元件。如本文中使用的，術語“和/或”包括相關列舉項目的一個或多個的任意和全部組合。

將理解，盡管術語第一、第二、第三、第四等可在本文中用于描述各種元件、組分、區域、層、和/或部分，但這些元件、組分、區域、層、和/或部分不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、組分、區域、層或部分區別于另外的元件、組分、區域、層或部分。因此，在不背離本發明構思的教導的情況下，下面討論的第一元件、組分、區域、層或部分可稱為第二元件、組分、區域、層或部分。

為了便于描述，在本文中可使用空間上相對的術語例如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……上方”、“上部”等來描述如圖中所示的一個元件或特征與另外的元件或特征的關系。將理解，除圖中所描繪的方位之外，空間相對術語還意圖包括在使用或操作中的器件的不同方位。例如，如果將圖中的器件翻轉，被描述為“在”另外的元件或特征“下面”或“之下”的元件則將被定向在所述另外的元件或特征“上方”。因此，示例性術語“在……下面”可包括在……上方和在……下面兩種方位。器件可以其它方式定向(旋轉90度或在其它方位上)，并且本文中所使用的空間上相關的描述詞相應地進行解釋。

本文中使用的術語僅為了描述具體實施方式的目的且不意圖為對本發明構思為限制性的。如本文中使用的，單數形式“一個(種)(a，an)”和“所述(該)”也意圖包括復數形式，除非上下文清楚地另外指明。將進一步理解，當用于本說明書中時，術語“包括”和/或“包含”表明存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或組分，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。

在本文中參考作為理想化實例實施方式(和中間結構)的示意圖的橫截面圖描述實例實施方式。這樣，將預計到作為例如制造技術和/或公差的結果的與圖的形狀的偏差。因而，實例實施方式不應被解釋為限于本文中所圖示的區域的特定形狀，而是包括由例如制造所導致的形狀方面的偏差。例如，被圖示為矩形的注入區域將典型地具有圓形的或者彎曲的特征和/或在其邊緣處的注入濃度梯度而不是從注入區域到非注入區域的二元變化。同樣地，通過注入形成的包埋區域可在包埋區域和通過其發生注入的表面之間的區域中導致一些注入。因此，圖中所示的區域在本質上是示意性的，并且它們的形狀不意圖圖示器件的區域的實際形狀且不意圖限制本發明構思的范圍。

除非另外定義，在本文中所使用的所有術語(包括技術和科學術語)的含義與本發明構思所屬領域的普通技術人員通常理解的相同。將進一步理解，術語，例如在常用字典中定義的那些，應被解釋為具有與它們在相關領域背景中的含義一致的含義，并且將不以理想化或過于形式的意義進行解釋，除非在本文中清楚地如此定義。

雖然可能未顯示一些橫截面圖的對應的俯視圖和/或透視圖，但是本文中所圖示的器件結構的橫截面圖為多個器件結構提供支持，所述多個器件結構沿著如在俯視圖中圖示的兩個不同的方向和/或以如在透視圖中圖示的三個不同的方向延伸。所述兩個不同的方向可為或可不為彼此正交的。所述三個不同的方向可包括可與所述兩個不同的方向正交的第三個方向。所述多個器件結構可集成于相同的電子器件中。例如，當器件結構(例如，存儲單元結構或晶體管結構)以橫截面圖進行圖示時，電子器件可包括多個所述器件結構(例如，存儲單元結構或晶體管結構)，如通過電子器件的俯視圖所圖示的。所述多個器件結構可以陣列和/或以二維圖案布置。

根據實例實施方式的光刻膠組合物可用于光刻工藝中以形成例如半導體器件中包括的絕緣圖案、柵電極和/或配線結構。在一些實例實施方式中，所述光刻膠組合物可呈現出對極紫外(euv)光源的敏感性。

在實例實施方式中，所述光刻膠組合物包括光刻膠聚合物、光致產氟劑和溶劑。在一些其它實例實施方式中，所述光刻膠組合物進一步包括敏化劑。

通過所述光致產氟劑和由例如euv光源產生的光子之間的反應，可產生氟離子(f^-)。

在實例實施方式中，所述光致產氟劑包括其中锍離子和作為抗衡離子的氟離子可結合的氟化锍。

例如，所述光致產氟劑的結構可由以下化學式1表示。

化學式1

在以上化學式1中，r1、r2和r3可獨立地為氫、c1-c20脂族烴基、或者包括氮(n)、氧(o)和鹵素的至少一種的c1-c20雜脂族烴基。此處以及在整個本公開內容中，術語“獨立地”意指一種要素或成分的選擇不依賴于其它要素或成分的選擇。因此，所列出的要素或成分全都不、有一些、或者全部可彼此相同。例如，在化學式1的情況中，r1、r2和r3全部可彼此相同，r1、r2和r3的兩個可彼此相同，或者r1、r2和r3全都不可彼此相同。

在所述锍離子中，通過與光子的光化學反應，在與硫(s)結合的苯基環的至少一個中可發生重排反應。通過得自所述重排反應的電子轉移，可由所述锍離子產生質子(h⁺)。所述質子可與氟離子結合以產生氟酸(hf)。

如上所述，所述锍離子可通過所述重排反應而被穩定化，使得即使通過相對少量的光子也可促進氟離子或hf的產生。

在實例實施方式中，所述光刻膠聚合物可包括可形成主鏈并且可包括含硅離去基團的重復單元。

所述主鏈可包括光刻膠材料中包括的碳鏈。例如，所述主鏈可包括聚合物鏈例如線型酚醛清漆、聚苯乙烯、聚羥基苯乙烯(phs)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯基酯、聚乙烯基醚、聚烯烴、聚降冰片烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等。在實例實施方式中，使用線型酚醛清漆、聚苯乙烯、phs或聚丙烯酸酯作為所述主鏈。

所述含硅離去基團可包括例如甲硅烷基。例如，所述含硅離去基團可包括三甲基甲硅烷基(tms)、叔丁基二甲基甲硅烷基(tbdms)、三異丙基甲硅烷基(tips)、叔丁基二苯基甲硅烷基(tbdps)或其組合。

所述含硅離去基團可經由連接體基團結合至所述主鏈。在一些實施方式中，所述連接體基團可包括酯基團。

例如，所述包括含硅離去基團的重復單元的結構可由以下化學式2或化學式3表示。

化學式2

化學式3

在以上化學式2和3中，r4、r5和r6可獨立地為氫、c1-c20烷基、c3-c20環烷基或者c6-c30芳族基團。r4、r5和r6可彼此相同或不同。化學式3的x可表示選自苯乙烯、羥基苯乙烯、丙烯酸酯、苯、羥基苯、c1-c6亞烷基、c6-c30亞芳基、羰基、氧基、c2-c30不飽和脂族基團或其組合的二價基團。與之前闡述的“獨立地”的定義一致，r4、r5和r6的兩個或更多個可彼此相同，或者r4、r5和r6可全部彼此不同。r9可為氫或甲基。

在實例實施方式中，可由通過所述光致產氟劑形成的hf產生氟離子(f^-)。氟離子可進攻所述可包括含硅離去基團的重復單元的硅原子，使得所述含硅離去基團可從所述重復單元分離或者脫保護。由hf產生的質子(h⁺)可被捕捉在所述含硅離去基團可從其分離的位點處以產生羥基或者羧基。因此，所述光刻膠聚合物的曝光部分可具有提高的親水性和/或極性。

在一些實例實施方式中，所述含硅離去基團與至少兩個連接體基團結合。例如，所述含硅離去基團可連接至兩個酯基團。

在此情況下，所述包括含硅離去基團的重復單元的結構可由以下化學式4表示。

化學式4

在以上化學式4中，r7和r8可獨立地為氫、c1-c20烷基、c3-c20環烷基或者c6-c30芳族基團，且n可代表1-20的自然數。r10和r11可獨立地為氫或甲基。與之前闡述的“獨立地”的定義一致，r7和r8可彼此相同或不同。

如上所述，由所述光致產氟劑產生的氟離子可進攻由化學式4表示的重復單元的硅原子以產生兩個羥基或者羧基。因此，可進一步提高所述曝光部分的親水性和/或極性。

可添加敏化劑以放大通過由光源引入的光子所致的氟離子的數量。

在實例實施方式中，所述敏化劑包括包含氟取代基的芳族化合物。在一些其它實例實施方式中，所述敏化劑進一步包括包含未共享電子對的取代基。

在一些實例實施方式中，所述敏化劑的結構由以下化學式5表示。

化學式5

在以上化學式5中，f表示氟取代基。氟取代基的數量可為在1和5之間(包括兩個端點)的整數。y表示包含未共享電子對的取代基，并且可包括羥基、烷氧基、硫醇基或者氨基。

在一些實施方式中，所述敏化劑可由以下化學式6表示。

化學式6

當將所述敏化劑暴露于來自光源的光子時，例如，可通過所述羥基中包括的未共享電子對和苯環形成共振穩定化結構。通過所述共振穩定化可產生二次電子以釋放氟離子。

在一些實例實施方式中，從一分子的敏化劑釋放出多個氟離子。因此，在利用所述光刻膠組合物的光刻工藝中的敏感性可進一步增強。

在一些實例實施方式中，所述敏化劑結合至所述光刻膠聚合物的主鏈作為敏化劑重復單元。所述敏化劑重復單元可包括1-4個氟取代基。例如，所述敏化劑重復單元可由以下化學式7表示。

化學式7

所述溶劑可包括呈現出對聚合物材料而言有利的溶解性、和對于形成均勻的光刻膠層而言有利的涂覆性(例如，良好的涂覆特性)的有機溶劑。所述溶劑的非限制性實例包括環己酮、環戊酮、四氫呋喃(thf)、二甲基甲酰胺、丙二醇單甲醚乙酸酯(pgmea)、乳酸乙酯、甲乙酮、苯或者甲苯。這些可單獨地或者以其兩種或更多種的組合使用。

所述光刻膠組合物可進一步包括用于改善由所述光刻膠組合物形成的光刻膠層的化學和物理性質的添加劑。所述添加劑可包括例如表面活性劑、流平劑、粘度改進劑等。

在實例實施方式中，所述光刻膠組合物包括在約5重量％(wt％)-約20wt％的范圍內的所述光刻膠聚合物、在約0.1wt％-約5wt％的范圍內的所述光致產氟劑、在約0.01wt％-約1wt％的范圍內的所述敏化劑、在約0.01wt％-約1wt％的范圍內的所述添加劑、和在約75wt％-約94wt％的范圍內的所述溶劑，基于所述組合物的總重量。然而，本發明構思不限于這些組成范圍。

在實例實施方式中，所述光刻膠組合物不包括光致產酸劑(pag)。在此情況下，可實質上防止或者減少由來自pag的酸的無規律擴散導致的光刻膠圖案的缺陷。

根據實例實施方式的光刻膠組合物可被稱為正型組合物。例如，當可對由所述組合物形成的光刻膠層進行曝光工藝時，在曝光部分處可由所述光致產氟劑產生活性的氟例如氟離子。所述光刻膠聚合物的含硅離去基團可通過所述活性的氟除去。在所述含硅離去基團從其除去的位點處可產生羥基或者羧基。因此，曝光部分可具有比未曝光部分的那些大的親水性和/或溶解性。因此，可通過蝕刻工藝或者顯影工藝選擇性地除去曝光部分以形成光刻膠圖案。

根據如上所述的實例實施方式，光刻膠組合物包括光致產氟劑。所述光致產氟劑可產生活性的氟例如氟離子，而不是使用pag來產生其移動性和擴散不容易控制的酸。因此，可由所述光刻膠組合物形成具有期望的(或者預定的)線寬和/或節距的光刻膠圖案。此外，可使用氟化锍作為所述光致產氟劑以促進活性的氟的產生，和可添加敏化劑以實現具有高的敏感性的光刻體系。

圖1-6是在描述根據實例實施方式的制造圖案化器件的方法時供參考的橫截面圖。在圖1-6的實例中，利用以上描述的之前實例實施方式的光刻膠組合物獲得圖案化器件。

參考圖1，可在基底100上形成對象層110。基底100可為半導體基底(例如完全由半導體材料形成的基底、或者絕緣體上半導體基底)。例如，基底100可包括硅基底、鍺基底、硅-鍺基底、絕緣體上硅(soi)基底或者絕緣體上鍺(goi)基底。在實例實施方式中，基底100包括第iii-v族化合物例如gap、gaas或者gasb。

可將圖像從光刻膠圖案轉印至對象層110，使得可將對象層110轉化為期望的(或預定的)圖案。在一些實施方式中，對象層110可由絕緣材料例如氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅形成。在一些實施方式中，對象層110可由導電材料例如金屬、金屬氮化物、金屬硅化物、或者金屬硅氮化物形成。在一些實施方式中，對象層110可由半導體材料例如多晶硅形成。

對象層110可通過沉積工藝、旋涂工藝和濺射工藝的至少一種形成。例如，對象層110可使用如下的至少一種形成：化學氣相沉積(cvd)工藝、等離子體增強化學氣相沉積(pecvd)工藝、低壓化學氣相沉積(lpcvd)工藝、高密度等離子體化學氣相沉積(hdp-cvd)工藝、原子層沉積(ald)工藝、或者物理氣相沉積(pvd)工藝。

參考圖2，可在對象層110上順序地形成下部覆蓋層120和光刻膠層130。

下部覆蓋層120可起到平坦化層或者用于改善光刻膠層130和對象層110之間的粘附的粘附層的作用。在一些實施方式中，下部覆蓋層120可作為基于有機物的或者基于無機物的抗反射層形成。在一些實施方式中，下部覆蓋層120由與如上所述的光刻膠聚合物基本上相同或者類似的聚合物形成。

在一些實施方式中，省略下部覆蓋層120的形成。

可將根據如上所述的實例實施方式的光刻膠組合物通過例如旋涂工藝涂覆在下部覆蓋層120上，并且可通過軟烘工藝初步固化以形成光刻膠層130。

根據上述實例實施方式，所述光刻膠組合物包括光刻膠聚合物、光致產氟劑和溶劑。在一些其它實例實施方式中，所述光刻膠組合物進一步包括敏化劑。

參考圖3，可對光刻膠層130進行曝光工藝。

在實例實施方式中，將曝光掩模140置于光刻膠層130上，并且可通過曝光掩模140中包括的開口或者透光部分照射光。曝光工藝中使用的光源的非限制性實例可包括arf、krf、電子束、i-線或者euv。在實例實施方式中，在曝光工藝中使用euv光源。

光刻膠層130可被劃分成曝光部分133和未曝光部分135。在實例實施方式中，曝光部分133中的化學結構通過接下來描述的反應方案機理而改變。然而，本發明構思不受劃分曝光部分133和未曝光部分135的反應機理限制。

例如，在該反應方案中，含硅離去基團可如由化學式4所表示地經由兩個酯基團連接至光刻膠聚合物的主鏈，并且敏化劑重復單元可如由化學式7所表示地也連接至光刻膠聚合物的主鏈。

反應方案

參考反應方案，當可使用euv光源進行曝光工藝時，在操作s10中，在起到光致產氟劑作用的氟化锍中可發生苯基環的重排。因此，一個苯基環可替代另一相鄰苯基環的氫以產生hf。

在所述敏化劑重復單元中，通過由euv光源引入的光子，可在羥基的未共享電子對和苯環中發生共振穩定化以產生二次電子。因此，由敏化劑重復單元可產生至少一個氟離子(f^-)。

在操作s20中，由hf產生的氟離子和/或由敏化劑重復單元產生的氟離子可進攻所述含硅離去基團的硅原子。例如，所述硅原子可與兩個氟離子結合以從所述光刻膠聚合物分離或者脫保護。

在操作s30中，可從其除去含硅離去基團的酯基團可接受來自通過氟化锍形成的hf的質子(h⁺)，使得可形成羧酸。因此，曝光部分133可具有比未曝光部分135的那些大的親水性和/或極性。

如參考以上反應方案所描述的，由一個含硅離去基團可產生兩個羧酸，并且因此，曝光部分133的親水性和/或極性可進一步提高。

所述euv光源可具有相對小的波長，并且對于形成細節距且窄線寬的圖案可為有利的。使用euv光源，曝光工藝可通過降低的功率進行。然而，當euv光源的功率變得較小時，光子的量也可減少從而導致在光刻工藝中的敏感性的降低。

然而，根據如上所述的實例實施方式，由于在光致產氟劑中發生的重排反應，即使通過相對少量的光子也可產生活性的氟例如氟離子。由敏化劑或者敏化劑重復單元通過共振穩定化可進一步產生氟離子。因此，可實現具有高的敏感性的光刻工藝體系。通過不是由常規的pag產生酸，可避免由所述酸的無規律移動性和/或所述酸向未曝光部分135的擴散導致的分辨率的降低和圖案缺陷。

參考圖4，可選擇性地除去光刻膠層130的曝光部分133。因此，可通過殘留在對象層110或者下部覆蓋層120上的未曝光部分135限定光刻膠圖案150。

在實例實施方式中，使用顯影劑溶液例如基于醇的溶液、或者基于氫氧化物的溶液(包括例如氫氧化四甲基銨(tmah))選擇性地除去曝光部分133。

如參考以上反應方案所描述的，曝光部分133可轉化為相對于未曝光部分135可為顯著極性的和/或親水性的圖案。因此，曝光部分133相對于未曝光部分135可具有高的對顯影劑溶液的溶解性，并且因此可通過顯影劑溶液例如tmah而被選擇性地除去。

在一些實施方式中，可將曝光部分133通過干法蝕刻工藝除去。所述干法蝕刻工藝可包括使用例如氧氣的反應性離子蝕刻(rie)工藝或者等離子體蝕刻工藝。

曝光部分133，如上所述，可包括高度親水性的和/或極性的基團例如羧酸基團。因此，曝光部分133可具有相對高的對等離子體蝕刻工藝或者rie工藝的親和性。因此，可以高的相對于未曝光部分135的蝕刻選擇性選擇性地除去曝光部分133。

在一些實施方式中，在除去曝光部分133之后可進行硬烘烤工藝以由未曝光部分135形成光刻膠圖案150。

參考圖5，可使用光刻膠圖案150作為蝕刻掩模蝕刻下部覆蓋層120和對象層110。因此，可在光刻膠圖案150和基底100之間形成下部覆蓋圖案125和目標圖案115。

所述蝕刻工藝可包括干法蝕刻工藝和/或濕法蝕刻工藝，其是考慮到光刻膠圖案150和對象層110之間的蝕刻選擇性而適當地選擇的。

在一些實施方式中，所述干法蝕刻工藝可包括等離子體蝕刻工藝。

在一些實施方式中，當進行濕法蝕刻工藝時，可取決于對象層110中包括的材料而選擇合適的蝕刻劑溶液例如氟酸、磷酸、硫酸或過氧化物。

在一些實例實施方式中，在例如用于除去曝光部分133的顯影工藝期間部分地除去下部覆蓋層120以形成下部覆蓋圖案125。例如，曝光部分133中產生的氟離子可擴散至下部覆蓋層120的在曝光部分133下方的部分。因此，當除去曝光部分133時，下部覆蓋層120的在曝光部分133下方的部分可同時被除去。

圖2-5表示在制造圖案化器件的過程中的中間產品的實例實施方式。此處，中間產品包括基底100、對象層110、下部覆蓋層120、和光刻膠層130(或135或150)。然而，在一些實施方式中，如之前所提及的，省略下部覆蓋層120的形成。

參考圖6，可將光刻膠圖案150和下部覆蓋圖案125除去，使得目標圖案115可殘留在基底100上。

在實例實施方式中，通過灰化工藝和/或剝離工藝將光刻膠圖案150和下部覆蓋圖案125除去。在一些其它實施方式中，通過平坦化工藝例如化學機械拋光(cmp)工藝將光刻膠圖案150和下部覆蓋圖案125除去。

如果對象層110包括導電材料，則目標圖案115可充當半導體器件的配線、接觸、焊盤、塞(plug)、互連結構等。

如果對象層110包括絕緣材料，則目標圖案115可充當期望的(或預定的)絕緣圖案例如絕緣中間層圖案、填充絕緣圖案等。在一些實施方式中，對象層110的通過上述光刻工藝除去的部分可轉化為包括在絕緣圖案中的接觸孔、開口或者溝槽。

圖7-13為說明根據實例實施方式的形成圖案的方法的橫截面圖。

例如，圖7-13說明利用上述光刻膠組合物形成配線結構的方法。此處省略關于與參考圖1-6說明的那些基本上相同或者類似的工藝和/或材料的詳細描述。

參考圖7，可形成延伸通過下部絕緣層210的下部接觸215。可在下部絕緣層210中形成多個下部接觸215。

在實例實施方式中，在鈍化層200上形成下部絕緣層210，并且可形成延伸通過下部絕緣層210和鈍化層200的接觸孔。可通過經由沉積工藝或者電鍍工藝在所述接觸孔中填充導電層而形成下部接觸215。

在一些實施方式中，可實施根據如參照圖1-6描述的實例實施方式的形成圖案的方法以使用下部絕緣層210作為對象層形成所述接觸孔。

下部絕緣層210可由絕緣材料例如氧化硅或者氮氧化硅形成。例如，下部絕緣層210可由基于氧化硅的材料例如等離子體增強氧化物(peox)、原硅酸四乙酯(teos)、硅酸鹽玻璃等形成。

鈍化層200可由氮化硅形成。所述導電層可由金屬例如鋁(al)、鎢(w)或者銅(cu)，金屬氮化物，金屬硅化物和/或摻雜多晶硅形成。

在一些實施方式中，下部接觸215可電連接至形成于半導體基底上的下部配線或者電路器件。通過鈍化層200，可限制和/或防止在形成所述接觸孔時電路器件或者下部配線的損壞。

可在下部絕緣層210上形成第一蝕刻停止層220以覆蓋下部接觸215。第一蝕刻停止層220可由氮化硅或者氮氧化硅形成。例如，第一蝕刻停止層220可通過例如cvd工藝、pecvd工藝、濺射工藝或者ald工藝形成。

參考圖8，可在第一蝕刻停止層220上順序地形成絕緣中間層225、緩沖層230和第二蝕刻停止層235。

例如，絕緣中間層225可由上述基于氧化硅的材料、或者低介電(低k)氧化物例如聚硅氧烷或者硅倍半氧烷(倍半硅氧烷)形成。緩沖層230和第二蝕刻停止層235可分別由例如氮氧化硅和氮化硅形成。通過緩沖層230，可減輕或者吸收由第二蝕刻停止層235產生的應力。

絕緣中間層225、緩沖層230和第二蝕刻停止層235可通過沉積工藝例如cvd工藝、pecvd工藝，或者濺射工藝例如離子束濺射工藝，或者旋涂工藝等形成。

參考圖9，可在第二蝕刻停止層235上形成光刻膠層240。

光刻膠層240，如圖2中所描述的，可使用根據如上所述的實例實施方式的光刻膠組合物形成。在一些實施方式中，可進一步在形成光刻膠層240之前形成下部覆蓋層。

所述光刻膠組合物可包括光刻膠聚合物、光致產氟劑和溶劑。在一些實例實施方式中，所述光刻膠組合物進一步包括敏化劑。

所述光致產氟劑可包括如由例如以上化學式1表示的氟化锍。所述光刻膠聚合物可包括可包括含硅離去基團的重復單元。所述重復單元可由例如以上化學式2或化學式3表示。所述含硅離去基團可經由至少兩個連接體基團結合至所述光刻膠聚合物的主鏈，如由以上化學式4所表示的。

所述敏化劑，如由以上化學式5和6所表示的，可包括芳族化合物，所述芳族化合物包括氟取代基和包含未共享電子對的取代基。在一些實例實施方式中，所述敏化劑作為如由以上化學式7表示的敏化劑重復單元結合至所述光刻膠聚合物。

可涂覆所述光刻膠組合物以形成初步的光刻膠層，和可將所述初步的光刻膠層通過例如軟烘烤工藝熱固化以形成光刻膠層240。

參考圖10，可進行與參照圖3和4說明的那些基本上相同或者類似的工藝以形成光刻膠圖案250。

在實例實施方式中，進行使用例如euv光源的曝光工藝以由曝光部分中包括的光致產氟劑產生活性的氟例如氟離子。所述氟離子可轉移至所述含硅離去基團。因此，通過例如上述反應方案可誘發光化學反應，使得相對于未曝光部分，曝光部分的親水性和/或極性可顯著提高。另外，通過能夠釋放氟離子的敏化劑或者敏化劑重復單元，可進一步增強曝光部分中的敏感性。

隨后，通過顯影工藝或者干法蝕刻工藝將曝光部分選擇性地除去，使得可形成光刻膠圖案250。

參考圖11，可使用光刻膠圖案250作為蝕刻掩模部分地且順序地蝕刻第二蝕刻停止層235、緩沖層230、絕緣中間層225和第一蝕刻停止層220。由此，可形成下部接觸215可通過其暴露的開口260。

開口260可通過干法蝕刻工藝形成。開口260可延伸通過絕緣中間層225和第一蝕刻停止層220，并且可至少部分地使下部接觸215的上部表面暴露。

在一些實施方式中，開口260可具有各下部接觸215可通過其暴露的接觸孔形狀。在一些實施方式中，開口260可具有多個下部接觸215可通過其暴露的線性形狀。

參考圖12，可形成填充開口260的導電層270。

在實例實施方式中，沿著光刻膠圖案250的頂部表面和側壁、以及開口260的側壁和底部(或者下部接觸215的暴露的上部表面)共形地形成阻擋層265。導電層270可形成于阻擋層265上以充分地填充開口260。

阻擋層265可由金屬氮化物例如氮化鈦、氮化鉭或者氮化鎢形成。阻擋層265可限制和/或防止導電層270中的金屬成分擴散到絕緣中間層225中。阻擋層265還可為導電層270的形成提供粘附。阻擋層265可通過例如濺射工藝或者ald工藝形成。

導電層270可通過例如電鍍工藝形成。在此情況下，可使用銅靶通過濺射工藝在阻擋層265上共形地形成晶種層。可使用電鍍溶液例如硫酸銅溶液在所述晶種層上誘發電化學反應，使得可在所述晶種層上生長或者沉淀包括銅的導電層270。

在一些實施方式中，導電層270可通過濺射工藝使用金屬靶例如銅、鎢或者鋁、或者ald工藝沉積。

參考圖13，可將導電層270和阻擋層265的上部部分平坦化以形成導電圖案280。

在實例實施方式中，通過cmp工藝將導電層270和阻擋層265的上部部分平坦化，直至絕緣中間層225的頂部表面被暴露。光刻膠圖案250、第二蝕刻停止層235和緩沖層230也可通過平坦化工藝除去。

因此，可在開口260中形成電連接至下部接觸215的導電圖案280。導電圖案280可包括形成于開口260的側壁和底部上的阻擋圖案267、和填充開口260的在阻擋圖案267上的剩余部分的導電填充圖案275。

圖12和13說明通過平坦化工藝將光刻膠圖案250除去以形成導電圖案280。然而，光刻膠圖案250可在形成開口260之后和在形成阻擋層265之前除去。例如，在形成開口260之后，可通過灰化工藝和/或剝離工藝除去光刻膠圖案250。

在一些實施方式中，可進一步在絕緣中間層225上形成電連接至導電圖案280的配線。例如，可在絕緣中間層225和導電圖案280上形成金屬層。可利用如上所述的根據實例實施方式的光刻膠組合物通過光刻工藝將所述金屬層圖案化以形成所述配線。

圖14-35為說明根據實例實施方式的制造半導體器件的方法的頂部俯視圖和橫截面圖。例如，圖14-35說明制造邏輯半導體器件的方法。例如，所述邏輯半導體器件可包括鰭式場效應晶體管(finfet)。

具體地，圖14、16和22為說明所述方法的頂部俯視圖。圖15、17和18為沿著所述頂部俯視圖中所示的線i-i’所取的橫截面圖。圖20、24、26和30包括沿著所述頂部俯視圖中所示的線i-i’和ii-ii’所取的橫截面圖。圖19、21、23、25、27-29、和31-35為沿著所述頂部俯視圖中所示的線iii-iii’所取的橫截面圖。

在圖14-35中可將基本上平行于基底的頂部表面并且彼此相交的兩個方向定義為第一方向和第二方向。例如，第一和第二方向可彼此垂直。由箭頭所指示的方向和其反方向被認為是相同的方向。

參考圖14和15，可形成從基底300突出的活性圖案305。

基底300可包括半導體材料例如si、ge、si-ge、或者第iii-v族化合物例如inp、gap、gaas、gasb等。在一些實施方式中，基底300可包括soi基底或者goi基底。

在實例實施方式中，通過淺溝槽隔離(sti)工藝形成活性圖案305。例如，可部分地蝕刻基底300的上部部分以形成隔離溝槽，然后可在基底300上形成充分填充所述隔離溝槽的絕緣層。可將所述絕緣層的上部部分通過例如cmp工藝平坦化直至可暴露基底300的頂部表面，以形成隔離層302。所述絕緣層可由例如氧化硅形成。

可由基底300形成通過隔離層302限定的多個突起。所述突起可被定義為活性圖案305。活性圖案305可以第一方向線性延伸，并且可沿著第二方向形成多個活性圖案305。

在一些實施方式中，可進行離子注入工藝以在活性圖案305的上部部分處形成阱。

在一些實施方式中，活性圖案305可由另外的溝道層形成。在此情況下，可在基底300上通過例如選擇性外延生長(seg)工藝形成所述溝道層，且可對所述溝道層進行sti工藝以形成活性圖案305。

參考圖16和17，可將隔離層302的上部部分通過例如回蝕工藝除去，使得可暴露活性圖案305的上部部分。可將從隔離層302的頂部表面暴露的活性圖案305的上部部分定義為活性鰭307。活性鰭307可以第一方向延伸，并且多個活性鰭207可沿著第二方向布置。

參考圖18和19，可在活性鰭307和隔離層302上順序地形成虛擬柵絕緣層310、虛擬柵電極層312和虛擬柵掩模層316。可在虛擬柵掩模層316上形成第一光刻膠層320。

所述虛擬柵絕緣層可由氧化硅形成。所述虛擬柵電極層可由多晶硅形成。所述虛擬柵掩模層可由氮化硅形成。所述虛擬柵絕緣層、虛擬柵電極層和虛擬柵掩模層可通過cvd工藝、濺射工藝或者ald工藝形成。

第一光刻膠層320，如圖2中所描述的，可使用根據實例實施方式的光刻膠組合物形成。在一些實施方式中，進一步在形成第一光刻膠層320之前形成下部覆蓋層。

所述光刻膠組合物可包括光刻膠聚合物、光致產氟劑和溶劑。在一些實例實施方式中，所述光刻膠組合物進一步包括敏化劑。

所述光致產氟劑可包括如由例如以上化學式1表示的氟化锍。所述光刻膠聚合物可包括可包含含硅離去基團的重復單元。所述重復單元可由例如以上化學式2或化學式3表示。所述含硅離去基團可經由至少兩個連接體基團結合至所述光刻膠聚合物的主鏈，如由以上化學式4所表示的。

所述敏化劑，如由以上化學式5和6所表示的，可包括芳族化合物，所述芳族化合物包括氟取代基和包含未共享電子對的取代基。在一些實例實施方式中，所述敏化劑作為如由以上化學式7表示的敏化劑重復單元結合至所述光刻膠聚合物。

可通過涂覆所述光刻膠組合物形成初步的光刻膠層，然后可對其進行熱固化工藝例如軟烘烤工藝以形成第一光刻膠層320。

參考圖20和21，可通過光刻工藝使用第一光刻膠層320作為掩模形成虛擬柵結構體319。

在實例實施方式中，進行與參考圖3和4描述的那些基本上相同或類似的工藝以形成第一光刻膠圖案325。

例如，可進行使用例如euv光源的曝光工藝以由曝光部分中包括的光致產氟劑產生活性的氟例如氟離子。所述氟離子可轉移至所述含硅離去基團。因此，通過例如以上反應方案可誘發光化學反應，使得相對于未曝光部分，曝光部分的親水性和/或極性可顯著提高。另外，通過能夠釋放氟離子的敏化劑或者敏化劑重復單元，可進一步增強曝光部分中的敏感性。

可通過顯影工藝或者干法蝕刻工藝選擇性地除去曝光部分以形成第一光刻膠圖案325。

可使用第一光刻膠圖案325作為蝕刻掩模順序地蝕刻虛擬柵掩模層316、虛擬柵電極層312和虛擬柵絕緣層310。在所述蝕刻工藝之后，可形成包括從活性鰭307和隔離層302起順序地堆疊的虛擬柵絕緣圖案311、虛擬柵電極315和虛擬柵掩模317的虛擬柵結構體319。

虛擬柵結構體319可以第二方向延伸，并且可跨越多個活性鰭307。可沿著第一方向形成多個虛擬柵結構體319。

在形成虛擬柵結構體319之后，可通過灰化工藝和/或剝離工藝除去第一光刻膠圖案325。

參考圖22和23，可在虛擬柵結構體319的側壁上形成柵間隔體330。

在實例實施方式中，在虛擬柵結構體319、活性鰭307和隔離層302上形成間隔體層，并且可將所述間隔體層各向異性地蝕刻以形成柵間隔體330。所述間隔體層可由氮化物例如氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅等形成。

如圖23中所說明的，柵間隔體330可與虛擬柵結構體319一起以第二方向延伸。

參考圖24和25，可蝕刻活性鰭307的與柵間隔體330和/或虛擬柵結構體319相鄰的上部部分以形成凹槽335。

在用于形成凹槽335的蝕刻工藝中，柵間隔體330可實質上起到蝕刻掩模的作用。在實例實施方式中，凹槽335的內壁具有基本上“u”形的輪廓，如圖25中所示。

在一些實施方式中，凹槽335可延伸至活性圖案305的在隔離層302的頂部表面下面的部分。

參考圖26和27，可形成填充凹槽335的源/漏層340。

在實例實施方式中，使用活性鰭307的被凹槽335暴露的頂部表面作為晶種通過seg工藝形成源/漏層340。

在一些實施方式中，在seg工藝中，可將n-型雜質來源例如膦(ph3)或p-型雜質來源例如乙硼烷(b2h6)與硅來源例如硅烷一起提供。

可使源/漏層340豎直地和橫向地生長成具有例如多邊形橫截面，如圖26中所示。在一些實施方式中，源/漏層340可充分地填充凹槽335以接觸柵間隔體330的下部部分。

參考圖28，可在活性鰭307和隔離層302上形成覆蓋虛擬柵結構體319、柵間隔體330和源/漏層340的下部絕緣層345。可將下部絕緣層345的上部部分通過cmp工藝和/或回蝕工藝平坦化，直至可暴露虛擬柵電極315的頂部表面。

在一些實施方式中，可將虛擬柵掩模317通過cmp工藝除去，并且還可部分地除去柵間隔體330的上部部分。

下部絕緣層345可由例如基于氧化硅的材料通過cvd工藝形成。

參考圖29，可將虛擬柵電極315和虛擬柵絕緣圖案311除去。因此，可在一對柵間隔體330之間形成使活性鰭307的上部部分暴露的溝槽(未示出)。

可將暴露的活性鰭307熱氧化以形成界面層350。可沿著下部絕緣層345的頂部表面、所述溝槽的內壁、以及界面層350和隔離層302的頂部表面形成柵絕緣層352，并且可在柵絕緣層352上形成緩沖層354。可在緩沖層354上形成填充所述溝槽的剩余部分的柵電極層356。

柵絕緣層352可由具有高的介電常數(高k)的金屬氧化物例如氧化鉿、氧化鉭和/或氧化鋯形成。可包括緩沖層354以調節柵電極的功函。緩沖層354可由金屬氮化物例如氮化鈦、氮化鉭和/或氮化鋁形成。柵電極層356可由具有低電阻的金屬例如鋁、銅、鎢等形成。

柵絕緣層352、緩沖層354和柵電極層356可通過cvd工藝、ald工藝、pvd工藝等形成。在一些實施方式中，界面層350也可通過沉積工藝例如cvd工藝或者ald工藝形成。在此情況下，界面層350可具有與柵絕緣層352的輪廓基本上相同或者類似的輪廓。

參考圖30和31，可將柵電極層356、緩沖層354和柵絕緣層352的上部部分通過例如cmp工藝平坦化，直至可暴露下部絕緣層345的頂部表面。

在所述平坦化工藝之后，可在所述溝槽中限定出包括界面層350、柵絕緣圖案351、緩沖圖案353和柵電極357的柵結構體。通過所述柵結構體和源/漏層340可限定具有finfet結構的pmos晶體管或者nmos晶體管。

可在下部絕緣層345、柵間隔體330和所述柵結構體上形成鈍化層360。鈍化層360可由基于氮化物的材料例如氮化硅或者氮氧化硅通過cvd工藝形成。鈍化層360的覆蓋所述柵結構體的部分可起到柵掩模的作用。

參考圖32，可形成電連接至源/漏層340的活性接觸365。

在實例實施方式中，將鈍化層360和下部絕緣層345部分地蝕刻以形成源/漏層340可通過其暴露的第一接觸孔。

在一些實施方式中，在進行蝕刻工藝以形成第一接觸孔時，部分地除去源/漏層340的上部部分。

在實例實施方式中，在源/漏層340的通過所述第一接觸孔暴露的上部部分處形成硅化物圖案343。例如，可在通過所述第一接觸孔暴露的源/漏層340上形成金屬層，然后可對其進行熱處理例如退火工藝。所述金屬層的接觸源/漏層340的部分可通過所述熱處理轉變成金屬硅化物。可將所述金屬層的未反應部分除去以形成硅化物圖案343。

所述金屬層可由例如鈷或鎳形成。硅化物圖案343可包括例如硅化鈷或者硅化鎳。

在一些實施方式中，硅化物圖案343可從源/漏層340的頂部表面突出以填充所述第一接觸孔的下部部分。

隨后，可形成填充所述第一接觸孔的活性接觸365。例如，可在鈍化層360上形成充分地填充所述第一接觸孔的導電層。可將所述導電層的上部部分通過cmp工藝平坦化直至可暴露鈍化層360的頂部表面，以形成活性接觸365。所述導電層可由金屬、金屬氮化物、金屬硅化物或者摻雜的多晶硅形成。

在一些實施方式中，可在所述柵結構體上形成柵接觸367。柵接觸367可形成穿過鈍化層360以與柵電極357的頂部表面接觸。

在一些實施方式中，柵接觸367和活性接觸365可通過基本上相同的蝕刻工藝和沉積工藝形成。例如，使柵電極357的頂部表面暴露的第二接觸孔可與所述第一接觸孔一起形成穿過鈍化層360。所述導電層也可填充所述第二接觸孔，并且可在所述第二接觸孔中通過cmp工藝形成柵接觸367。

隨后，可進行用于形成所述邏輯半導體器件的路由電路(布線電路，routingcircuit)的后段工藝(beol)過程。

參考圖33，可在鈍化層360、活性接觸365和柵接觸367上形成第一絕緣中間層370。可在第一絕緣中間層370上形成第二光刻膠圖案375。

在實例實施方式中，在第一絕緣中間層370上由與之前參考圖18和19描述的用于形成第一光刻膠層320的那些基本上相同或者類似的材料和工藝形成第二光刻膠層。

所述第二光刻膠層可使用如上所述的根據實例實施方式的光刻膠組合物形成。

隨后，可進行與之前參考圖3和4描述的那些基本上相同或者類似的工藝以形成第二光刻膠圖案375。

例如，可進行使用例如euv光源的曝光工藝以由所述第二光刻膠層的曝光部分中包括的光致產氟劑產生活性的氟例如氟離子。所述氟離子可轉移至光刻膠聚合物的含硅離去基團。由此，通過例如以上反應方案可誘發光化學反應，使得相對于未曝光部分，曝光部分的親水性和/或極性可顯著地提高。另外，通過能夠釋放氟離子的敏化劑或者敏化劑重復單元可進一步增強曝光部分中的敏感性。

可通過顯影工藝或干法蝕刻工藝選擇性地除去曝光部分以形成第二光刻膠圖案375。

參考圖34，可使用第二光刻膠圖案375作為蝕刻掩模將第一絕緣中間層370部分地除去以形成活性接觸365可通過其暴露的第一開口。可將所述第一開口用導電材料填充以形成電連接至活性接觸365的第一配線372。

參考圖35，可在第一絕緣中間層370上形成覆蓋第一配線372的第二絕緣中間層380。第一和第二絕緣中間層370和380可由基于低k聚硅氧烷或者硅倍半氧烷的氧化物通過cvd工藝、旋涂工藝等形成。

可形成延伸通過第二絕緣中間層380和第一絕緣中間層370的第二開口，使得可暴露柵接觸367的頂部表面。所述第二開口可通過與參考圖33和34描述的那些基本上相同或者類似的工藝形成。

例如，所述第二開口可使用根據如上所述的實例實施方式的基于光致產氟劑的具有改善的敏感性的光刻工藝體系形成。

可通過將所述第二開口用導電材料填充而形成電連接至柵接觸367的貫通接觸385。

可在第二絕緣中間層380上形成金屬層以覆蓋貫通接觸385。可將所述金屬層圖案化以形成電連接至貫通接觸385的第二配線390。

第二配線390也可通過根據實例實施方式的基于光致產氟劑的光刻工藝體系形成。

如上所述，根據本發明構思的光刻膠組合物的實例實施方式，使用產生氟離子的光致產氟劑代替光致產酸劑(pag)。然而，注意，并非本發明構思的所有實施方式都限于沒有pag的光刻膠組合物。即，一些實施方式的光刻膠組合物可沒有pag，而其它實施方式的光刻膠組合物可包括pag。

所述光致產氟劑可包括氟化锍，并且通過锍基團可促進氟離子的產生。所述氟離子可進攻例如包含于光刻膠聚合物中的含硅離去基團。因此，所述光刻膠聚合物的曝光部分的親水性和/或極性可提高，并且曝光部分可通過顯影工藝而被選擇性地除去。此外，可使用能夠以光化學方式產生多個氟離子的重復單元或者化合物作為敏化劑以放大氟離子的產生。因此，可在沒有酸的干擾的情況下實現具有高的敏感性的光刻工藝體系。

所述光刻膠組合物可用于光刻工藝中以形成具有低于例如約20nm或者約10nm的關鍵尺寸的精細圖案。可使用蝕刻工藝形成多種半導體器件的具有精細尺寸的配線、接觸、絕緣圖案等。

前文是對實例實施方式的說明并且將不被解釋為對其的限制。雖然已經描述了一些實例實施方式，但是本領域技術人員將容易地領會，在沒有實質上背離本發明構思的新穎的教導和優點的情況下，在實例實施方式中，許多修改是可能的。因此，意圖將所有這樣的修改包括在如權利要求中所定義的本發明構思的范圍內。在權利要求中，手段加功能分句意圖涵蓋本文中描述為執行所敘述的功能的結構，并且不僅涵蓋結構等同物，而且涵蓋等同的結構。因此，將理解，前文是對多種實例實施方式的說明并且將不被解釋為限于所公開的具體實例實施方式，并且意圖將對所公開的實例實施方式的修改、以及其它實例實施方式包括在所附權利要求的范圍內。