[发明专利]堆栈结构以及以此堆栈结构图案化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，且特别是涉及一种堆栈结构以及使用此堆栈结构来图案化的方法。

背景技术

在半导体工艺中，通常是通过光刻工艺将图案形成在光致抗蚀剂层上，然后，再以光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，进行干式或是湿式蚀刻工艺，以将光致抗蚀剂层中的图案转移到下方的待图案化层。随着半导体元件的高度积体化，集成电路的制造最小线宽(Critical Dimension，CD)愈来愈小，因此，光刻所需的分辨率愈来愈高。为因应高分辨率的需求，光致抗蚀剂层的厚度愈来愈薄。然而，若是光致抗蚀剂层的厚度过薄，在后续的蚀刻过程中，很可能尚未完全将图案转移到下层的待图案化层，作为蚀刻掩模的光致抗蚀剂层即已被蚀刻殆尽。故，目前亟需一种能够使用薄光致抗蚀剂层且能够将图案完全转移至下层的方法。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种图案化的方法，可以使用较薄的光致抗蚀剂层来进行图案的转移。

本发明的又一目的是提供一种堆栈结构，可以用于图案化工艺，用来图案化更小线宽的材料层。

本发明提出一种图案化的方法，用以在一材料层中形成一开口图案，开口图案具有一预定的开口宽度，此方法是在已形成材料层的基底上依序形成底层、多硅有机层与光致抗蚀剂层，光致抗蚀剂层的厚度大于多硅有机层厚度的2倍，但小于底层的厚度。之后，图案化光致抗蚀剂层，以在光致抗蚀剂层中形成开口图案。接着，以光致抗蚀剂层为掩模，蚀刻多硅有机层，使开口图案转移至多硅有机层。之后，以多硅有机层为掩模，蚀刻底层，使开口图案转移至底层，当开口图案完全转移至底层时，光致抗蚀剂层已被蚀刻殆尽。然后，以底层为掩模，蚀刻材料层，使开口图案转移至材料层，当开口图案完全转移至材料层时，多硅有机层已被蚀刻殆尽。

依照本发明实施例所述，上述材料层与底层之间还包括一硬掩模层，其厚度略大于多硅有机层的厚度，且在蚀刻底层之后，蚀刻材料层之前，还包括以多硅有机层与底层为掩模，蚀刻硬掩模层，使开口图案转移至硬掩模层。当开口图案完全转移至硬掩模层时，多硅有机层已被蚀刻殆尽。

依照本发明实施例所述，上述底层的厚度小于预定的开口宽度的3倍。

依照本发明实施例所述，上述在光致抗蚀剂层中形成开口图案之后，将开口图案转移至多硅有机层之前，以及/或是在蚀刻硬掩模层之后，使开口图案转移至材料层之前，还包括一修整步骤，以改变开口图案的宽度。

依照本发明实施例所述，上述材料层包括一导体层且该方法还包括以底层为掩模，蚀刻导体层，使开口图案转移至导体层，之后，再移除底层。

依照本发明另一实施例所述，上述材料层与基底之间还包括一导体层且该方法还包括去除底层，再以硬掩模层为掩模，使开口图案转移至导体层。

依照本发明实施例所述，上述硬掩模层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮碳化硅。

依照本发明实施例所述，上述光致抗蚀剂层的厚度为500至2000埃左右；多硅有机层的厚度为250至500埃左右；底层的厚度为1000至2500埃左右；掩模层的厚度为250至900埃左右。

依照本发明实施例所述，上述底层的厚度小于预定的开口宽度的3倍。

依照本发明实施例所述，上述含硅有机层是以旋转涂布方式形成，且其厚度为旋转涂布所能形成的最小厚度。

依照本发明实施例所述，上述多硅有机层的材料包括硅含量为5-30wt.％的硅聚合物。

依照本发明实施例所述，上述底层包括清漆树脂，如I-线光致抗蚀剂层。

依照本发明实施例所述，上述光致抗蚀剂层图案化的方法包括以浸润式光刻工艺进行曝光，且光致抗蚀剂层为一防水光致抗蚀剂层，或是顶面覆盖一防水层的光致抗蚀剂材料层。

依照本发明实施例所述，上述，其中在光致抗蚀剂层中形成开口图案之后，将开口图案转移至多硅有机层之前，以及/或是在蚀刻底层之后，使开口图案转移至材料层之前，还包括一修整步骤，以改变开口图案的开口宽度。

本发明又提出一种用于图案化的堆栈结构，用以在一材料层中形成一开口图案，开口图案具有一预定的开口宽度，此结构包括一底层、一多硅有机层与一光致抗蚀剂层，其中底层位于材料层上；多硅有机层，位于底层与光致抗蚀剂层之间，光致抗蚀剂层的厚度大于多硅有机层厚度的2倍但小于底层的厚度。

依照本发明实施例所述，上述底层的厚度小于预定的开口宽度的3倍。

依照本发明实施例所述，上述堆栈结构还包括一硬掩模层，位于材料层与底层之间，其厚度略大于多硅有机层的厚度。