[发明专利]光敏层的图案化方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及半导体制造领域，尤其涉及一种在半导体制造中用来 图案化光敏层的方法。

背景技术

光刻常常用于形成集成电路(IC)部件。通常，曝光工具包括掩膜或 者标线，光束经由掩膜或标线穿过并由投影透镜聚焦在晶片上，导致出现 光敏层中的器件结构图像，从而光敏层形成在晶片上。目前能够放置在芯 片上的器件的密度已经在不断增加，因此需要具有非常小间距(pitch)的 器件结构图案印刷。但是，实际存在最小间距印刷分辨率限制，这种限制 由光束波长和曝光工具的数值孔径(numerical aperture)决定。间距是一个 器件结构与相邻器件结构的距离。如果间距太小，投影图像则可能被所谓 的“邻近效应”变形，其中“邻近效应”和光线衍射有关。一种用来形成 上述器件结构的方法包括两个光刻处理以及两个蚀刻处理。例如，形成第 一掩膜用来提供具有大体线状结构的第一图案。然后，根据第一图案蚀刻 衬底，以形成大体线状的结构。接着，从衬底上移除第一掩膜。然后，可 以形成第二掩膜，以在先前形成的大体线状结构中提供用于缝隙的第二图 案。接着，可以根据第二图案蚀刻衬底。上述所需的众多步骤增加了制造 成本，例如包括处理复杂度的增加以及循环时间的增加。

因此，需要一种简单且成本有效的方法用于图案化半导体制造的光敏 层，来处理45nm及以下的工艺。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种在半导体制造中用于图案化光敏层 的方法，该方法包括以下步骤：提供上面形成有第一层的衬底；利用阳离 子处理包括第一层的该衬底；在第一层上形成第一光敏层；对第一光敏层 进行图案化，以形成第一图案；利用阳离子处理第一图案；在已处理的第 一图案上形成第二光敏层；对第二光敏层进行图案化，以形成第二图案； 以及使用第一图案和第二图案作为掩膜处理第一层。在一些实施例中，利 用阳离子处理包括第一层的衬底的步骤与利用阳离子处理第一图案的步骤 包括执行阳离子注入处理。在其他实施例中，阳离子注入处理可以使用选 自以下元素组的阳离子：B、H、Al、Ga、In、N、P、As、Sb、C、Si、Ge 和Sn。在其他实施例中，阳离子注入处理包括1E9到大约1E15cm^-2范围 内的剂量。在其他实施例中，阳离子注入处理包括1keV到大约1M keV范 围内的能量。

在其他实施例中，利用阳离子处理包括第一层的衬底的步骤与利用阳 离子处理第一图案的步骤包括执行阳离子等离子体处理。在一些实施例中， 阳离子等离子体处理使用选自以下元素组的阳离子：B、H、He、C、N、O、 F、Cl、Br、Ne、Ar。在其他实施例中，提供包括第一层的衬底的步骤包括 配置第一层选自以下元素组：硅(Si)、二氧化硅、氮氧化硅、有机材料、 导体材料以及低介电常数材料。在其他实施例中，使用第一图案和第二图 案作为掩膜处理第一层的步骤包括蚀刻第一层以形成线状图案。在一些实 施例中，使用第一图案和第二图案作为掩膜处理第一层的步骤包括蚀刻第 一层以形成孔状图案。在其他实施例中，提供包括第一层的衬底的步骤进 一步包括在第一层上提供抗反射涂层(ARC)。

在其他实施例中，用于制造半导体器件的方法包括以下步骤：提供一 个衬底；在衬底上形成第一光敏层；利用阳离子处理第一光敏层；图案化 第一光敏层，从而在衬底上形成第一图案；利用阳离子处理第一图案；在 衬底和第一图案上形成第二光敏层；图案化第二光敏层，从而在衬底上形 成第二图案；以及使用第一图案和第二图案作为掩膜对衬底进行处理。利 用阳离子处理第一光敏层和第一图案的步骤包括执行阳离子注入处理或者 通过执行阳离子等离子体处理。在一些实施例中，利用阳离子处理第一光 敏层和第一图案的步骤包括硼离子或氢离子。在一些其他实施例中，阳离 子注入处理使用选自以下元素组的阳离子：Al、Ga、In、N、P、As、Sb、 C、Si、Ge和Sn。在其他实施例中，阳离子等离子体注入处理使用选自以 下元素组的阳离子：He、C、N、O、F、Cl、Br、Ne和Ar。在再一些其他 实施例中，提供衬底的步骤还包括在衬底上方提供抗反射涂层(ARC)。