[發明專利]半導體工藝中用作犧牲材料的組合物及利用組合物的方法

在審

• 申請號: 201910179659.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109920776A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 黑澤和則
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 邊海梅

本公開涉及半導體工藝中用作犧牲材料的組合物以及利用該組合物的方法，包括制造金屬互連的方法、制造半導體器件的方法、以及回蝕刻方法。該組合物包括主單體、添加劑和溶劑，其中所述主單體是包括帶有OH單元的芳族環的有機化合物，并且所述添加劑是包括OH單元和丙烯酸基的有機化合物。

技術領域

本公開涉及在半導體工藝中用作犧牲材料的組合物、利用該組合物的方法，包括制造金屬互連的方法、制造半導體器件的方法、以及回蝕刻方法。

背景技術

隨著半導體器件的尺寸越來越小，在半導體器件中經常出現多層堆疊薄膜結構。在形成多層堆疊薄膜結構時，通常使得光致抗蝕劑保持薄以使圖案塌陷最小化并圖案化為薄層，接著將該圖案轉移到在圖案化的光致抗蝕劑之下的犧牲材料層，以產生之后可以被蝕刻到下面的半導體材料中的高縱橫比特征。犧牲材料對將圖案從圖案化的薄的光致抗蝕劑到襯底中的圖案轉移具有越來越重要的作用。犧牲材料的主要特性包括抗擺動性能、蝕刻可控性能、熱阻性能、平面化性能和間隙填充性能。例如，當犧牲材料作為底層材料(相對于光致抗蝕劑而言為底層材料)被形成在襯底之上的圖案上時，犧牲材料的平坦化和間隙填充性能受到了很多關注。

因此，隨著犧牲材料在半導體領域中的應用越來越廣，需要提供改進的犧牲材料以及利用這種改進的犧牲材料制造半導體器件的方法。

發明內容

本公開的一個目的是提供一種在半導體工藝中用作犧牲材料的組合物以及利用該組合物的方法，包括制造金屬互連的方法、制造半導體器件的方法、以及回蝕刻方法。

根據本公開的第一方面，提供了一種在半導體工藝中用作犧牲材料的組合物。該組合物包括主單體、添加劑和溶劑，其中所述主單體是包括帶有OH單元的芳族環的有機化合物，并且所述添加劑是包括OH單元和丙烯酸基的有機化合物。

根據本公開的第二方面，提供了一種用于制作金屬互連的方法。該方法包括：提供襯底，在所述襯底之上形成有電介質層堆疊；對所述電介質層堆疊進行第一蝕刻，以形成延伸穿過所述電介質層堆疊的通孔；在所述電介質層堆疊的表面上涂覆犧牲材料層，所述犧牲材料層至少完全填充所述通孔，其中所述犧牲材料層包括根據如前所述的組合物；對所述犧牲材料層進行回蝕刻，以僅保留在所述通孔的一部分中的犧牲材料；對所述電介質層堆疊進行第二蝕刻，以形成第一開口，其中所述第一開口在所述通孔的被所述犧牲材料填充的一部分上方并且具有大于所述通孔的尺寸；去除所述通孔中的犧牲材料，以形成第二開口，其中所述第二開口與所述第一開口連通；以及形成填充所述第一開口和所述第二開口的金屬層。

根據本公開的第三方面，提供了一種用于制造半導體器件的方法。該方法包括：提供襯底，在所述襯底之上形成有具有臺階的圖案；在所述圖案之上涂覆犧牲材料層，其中所述犧牲材料層包括如前所述的組合物；在所述犧牲材料層上涂覆光致抗蝕劑；對所述光致抗蝕劑進行圖案化；以及利用圖案化的光致抗蝕劑作為掩膜對所述犧牲材料層進行蝕刻，以將圖案化的光致抗蝕劑中的圖案轉移到所述犧牲材料層中。

根據本公開的第四方面，提供了一種用于進行回蝕刻的方法。該方法包括：提供襯底，在所述襯底之上形成有具有開口的圖案；在所述圖案上涂覆犧牲材料層，其中所述犧牲材料層填充所述開口，并且其中所述犧牲材料層包括如前所述的組合物；對所述犧牲材料層進行回蝕刻，以使得所述圖案平坦化。

根據本公開的第五方面，提供了如前所述的組合物在以下工藝的至少一者中的用途：多層光致抗蝕劑工藝、回蝕刻工藝、雙大馬士革通孔優先工藝、制造FinFET器件的工藝以及3D集成工藝。

根據本公開實施例的一個優點在于，該組合物中的添加劑在組合物的固化期間用作交聯劑，加速了主單體的交聯，使得主單體在低于分解溫度的溫度下發生交聯，從而防止了主單體的升華，使得組合物的平坦化性能以及間隙填充性能得以改進。

根據本公開實施例的另一個優點在于，通過利用具有改進的平坦化性能以及間隙填充性能的組合物，能夠改進用于制造半導體器件的方法，以及由此獲得具有改進的性能的半導體器件。