一种半导体器件及其制备方法、电子装置的制造方法
一种半导体器件及其制备方法、电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子 装置。
【背景技术】
[0002] 随着半导体器件尺寸不断缩小，使用传统的平版印刷技术化ithography)已很难 获得更精细的节距图案。
[0003] 作为制作更小尺寸图案问题的解决方案，定向自组装值irected self-assembly, DSA)技术已经引起人们的关注。DSA技术是将嵌段共聚物度lock Copolymer，BCP)或是聚 合物混合物沉积在衬底上，经由特定工艺W"指挥"其形成有序的结构。DSA能够形成小节 距图案。
[0004] 在适当条件下，此类共聚物嵌段分离为微域（也称为"域"，（domain))，且在此过 程中，形成不同的化学组合物的纳米级特征。嵌段共聚物形成此类特征的能力使它们可用 在纳米图案形成中，W形成具有更小关键尺寸（化itical Dimension,CD)的特征，使得能够 构建使用常规平版印刷难W实现的特征。
[0005] 所述DSA工艺由于具有较低的生产成本W及更小的低频线宽粗糖度（line wi化h rou曲ness, LWR)，成为获得更精细的节距图案的一种优选方法，在DSA工艺中图案的线边 缘粗糖度（line edge rou曲ness，LER)是由光刻胶层定义的边界化oundary)决定的，所述 DSA工艺会增加线边缘粗糖度（line edge rou曲ness, LER)，带来不利影响。
[0006] 因此需要对所述方法作进一步的改进，W便消除上述问题，进一步提高器件的良 率和性能。
【发明内容】
[0007] 在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，送将在【具体实施方式】部分中进 一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0008] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，包 括：
[0009] 步骤S1 ;提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图 案；
[0010] 步骤S2 ;在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填充所 述线形图案之间的空隙；
[0011] 步骤S3 ;回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案的顶部；
[0012] 步骤S4 ;去除所述线形图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。
[0013] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层选用具有良好线边粗糖度的 材料。
[0014] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层对超紫外光具有较高的吸收 率。
[0015] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层的化学式为式（1):
[0016]
[0017] 式（1);
[0018] 其中，所述Μ为金属，选用对超紫外光具有较高的吸收率的金属；
[0019] 所述L*为光敏配合基；
[0020] 所述R为居基或者撰基。
[002。 可选地，所述Μ包括Hf和Sn。
[0022] 可选地，在所述步骤S2中，通过旋转涂覆的方法形成所述金属氧化物光刻胶层。
[002引可选地，在所述步骤S4中，选用皿r和02去除所述线形图案。
[0024] 可选地，在所述步骤S1中，选用制图外延法或者表面化学图案法形成所述线形图 案。
[00巧]可选地，在所述步骤S1中，形成所述线形图案的方法包括：
[0026] 步骤S11 ;在所述基底中依次形成抗反射层/聚苯己帰刷层、光刻胶层和掩膜层；
[0027] 步骤S12 ; W所述掩膜层为掩膜对光刻胶进行曝光，W露出所述抗反射层/聚苯己 帰刷层；
[0028] 步骤S13 ;在露出的所述抗反射层/聚苯己帰刷层上方涂布包括嵌段共聚物的聚 合物薄膜；
[0029] 步骤S14 ;将聚合物薄膜中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同组分组成的 第一域和第二域；
[0030] 步骤S15 ;选择性地去除所述第二域，形成由所述第一域构成的所述线形图案。
[0031] 可选地，所述嵌段共聚物为聚苯己帰-b-甲基丙稀酸甲醋。
[0032] 本发明还提供了一种基于上述的方法制备得到的半导体器件。
[0033] 本发明还提供了一种电子装置，包括上述的半导体器件。
[0034] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
【附图说明】
[0035] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0036] 图la-le为本发明中DSA为制图外延法中所述嵌段共聚物定向自组装的示意图；
[0037] 图23-?为本发明中DSA为表面化学图案法中所述嵌段共聚物定向自组装的示意 图；
[0038] 图3a-3c为本发明通过DSA制备半导体器件的过程示意图；
[0039] 图4为本发明一【具体实施方式】中所述半导体器件的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0040] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节W便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可W无需一个或多个送些细节而得W 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0041] 应当理解的是，本发明能够W不同形式实施，而不应当解释为局限于送里提出的 实施例。相反地，提供送些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸W及相对尺寸可能被夸大。自始至终 相同附图标记表示相同的元件。
[0042] 应当明白，当元件或层被称为"在...上"、"与...相邻"、"连接到"或"禪合到"其 它元件或层时，其可W直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或禪合到其它元件或层， 或者可W存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在...上"、"与...直接相邻"、 "直接连接到"或"直接禪合到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管 可使用术语第一、第二、第Η等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，送些元件、部件、区、 层和/或部分不应当被送些术语限制。送些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部 分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元 件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0043] 空间关系术语例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在送里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与 其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向W外，空间关系术语意图还包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如 ，如果附图中的器件翻转，然后，描述为"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征将取向为在其它元件或特征"上"。因此，示例性 术语"在...下面"和"在...下"可包括上和下两个取向。器件可W另外地取向（旋转90 度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0044] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使 用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。还应明白术语"组成"和/或"包括"，当在该说明书中使用时，确定所述特征、 整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操 作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任 何及所有组合。
[0045] 实施例1
[0046] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，下 面结合附图对所述方法做进一步的说明。
[0047] 首先，执行步骤201，提供基底，并在所述基底上通过DSA方法形成相互间隔的线 形图案。
[0048] 其中，所述基底至少包括半导体衬底101，所述半导体衬底101可W选用娃衬底， 所述基底中还可W进一步形成各种有源或者集成器件，在此不再赏述。
[0049] 下面结合图la至图le对制图外延法的嵌段共聚物自组装的图案形成流程。
[0050] 如图la所示，首先在所述半导体衬底上形成ARC (Anti-reflection Coating,抗 反射层）/PS (polystyrene,聚苯己帰）刷层度rush layer) 112、正性光刻胶层113 W及图 案化的掩模板114。
[0051] 具体地，所述掩模板114如图la所示，所述掩模板114中间具有较大的开口，露出 所述光刻胶113, W用于W掩模板114为模板对正性光刻胶113进行曝光。
[005引如图化所示，对光刻胶113进行曝光，曝光的光刻胶113区域在显影液中被去除， 暴露位于光刻胶层下方的刷层112。
[0053] 如图Ic所示，在暴露的刷层112上方涂布包括嵌段共聚物的聚合物薄膜115。
[0054] 具体地，所述聚合物薄膜度(P)中所述嵌段共聚物为二嵌段共聚物。下面的实施 例中W二嵌段共聚物为聚（苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋）（PS-b-PMMA)为例进行说明。 [00巧]但是需要说明的是所述嵌段共聚物并不局限于所述示例，还可W选用聚（苯己 帰-b-己帰基化巧）、聚（苯己帰-b-了二帰）、聚（苯己帰-b-异戊二帰）、聚（苯己帰-b-甲 基丙稀酸甲醋）、聚（苯己帰-b-帰基芳族化合物）、聚（异戊二帰-b-环氧己焼）、聚（苯 己帰-b-(己帰-丙稀））、聚（环氧己焼-b-己内醋）、聚（了二帰-b-环氧己焼）、聚（苯 己帰-b-(甲基）丙稀酸叔了醋）、聚（甲基丙稀酸甲醋-b-甲基丙稀酸叔了醋）、聚（环氧 己焼-b-环氧丙焼）、聚（苯己帰-b-四氨巧喃）和聚（苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋） (PS-b-PMMA)的组合。
[0056] 如图Id所示，聚合物薄膜115中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同的组分 组成的域116和117。
[0057] 具体地，进行退火步骤W对BCP涂层进行退火。例如，在室温（大约2rC )下，可 W使用溶剂退火来实施退火。可选地，可W在诸如大约25°C和大约30(TC之间，
[0058] 实施退火大约0. 5分钟和大约2小时之间的退火持续时间。作为退火步骤的结果， BCP层中发生相位分离，并且PS和PMMA分成平行的长度方向的多条带。
[0059] 在所示的实施例中，PS被标记为域116,并且PMMA被标记为域117。W交替布局定 位PS域116和PMMA域117,每条PS域116位于两条PMMA域117之间并且紧邻两条PMMA 域117,反之亦然。
[0060] 如图le所示，选择性地去除例如域117,形成由域116构成的所述线形图案116， 对应于图3a中的线形图案314。
[0061] 其中，如图le所示，选择性地蚀刻域117,并且保留PS域116。剩余的PS域116彼 此间通过域117先前占用的间距隔开。例如，PS域116的间距可W在大约5皿和大约50皿 之间。
[0062] 在该步骤中选用湿法蚀刻去除域117,保留域116,选用湿法蚀刻时PS域116和域 117可W具有高蚀刻选择性，所述具体在所述干法蚀刻中选用含有〇2的蚀刻气氛。
[0063] 执行步骤202,在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填 充所述线形图案之间的间隔。
[0064] 具体地，如图3a所示，其中在所述基底311上形成金属氧化物光刻胶层 313, W覆盖所述线形图案314,具体地，所述金属氧化物光刻胶层313部分位于所述 ARC (Anti-ref lection Coating,抗反射层）/PS(polystyrene,聚苯己帰）刷层度rush layer) 312 上。
[0065] 其中，所述金属氧化物光刻胶层314选用具有良好线边粗糖度性能、对极紫外光 具有较高的吸收率的材料，W便提高DSA中Lm?性能，同时还必须具有较好的蚀刻阻挡性 能，W便在最后去除所述DSA中形成的PS域（线形图案）时所述金属氧化物光刻胶层314 不会受到损伤，W保持良好的性能，进一步提高LER性能。
[0066] 所述金属氧化物光刻胶层的化学式为式（1):
[0067]
[0068] 式（1);
[0069] 其中，所述Μ为金属，选用对极紫外光具有较高的吸收率的金属，所述Μ包括Hf和 Sn ;所述L*为光敏配合基；所述R为居基或者撰基。
[0070] 所述金属氧化物光刻胶层中为小分子组分，并且为非水成分（non-aqueous)。
[0071] 进一步，通过旋转涂覆的方法形成金属氧化物光刻胶层，在旋转涂覆之后还可W 进一步包含烘赔的步骤，W硬化所述金属氧化物光刻胶层，但并不绝限于该方法。
[0072] 执行步骤203,回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案。
[0073] 具体地，如图3b所示，回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层313, W露出所述线形图案 314的顶部。
[0074] 其中，在该步骤中可W通过调节蚀刻误差（etch bias)在蚀刻过程中将所述金属 氧化物光刻胶层蚀刻至所述线形图案314的顶部W下，W露出部分所述线形图案314。
[00巧]进一步，在该步骤中所述蚀刻方法并不局限于某一种，选择所述金属氧化物光刻 胶层和所述线形图案314具有较大蚀刻选择比的方法。
[0076] 执行步骤204,去除所述线形图314, W在所述金属氧化物光刻胶层313中形成线 性间隔。
[0077] 具体地，在该步骤中选用皿r和化去除所述线形图案314,在去除所述线形图案 314之后在所述金属氧化物光刻胶层中形成交替设置的线性间隔，如图3c所示，所述线性 间隔为线形图案314原来所占的空间。
[0078] 至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制备过程的介绍。在上述步骤之后，还 可W包括其他相关步骤，此处不再赏述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还 可W在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，送些步骤均可W通过现有技术 中的各种工艺来实现，此处不再赏述。
[0079] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金 属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
[0080] 实施例2
[0081] 作为实施例1的一种替代方法，本发明选用另外一种DSA技术是表面化学图案法 (Surface chemical pattern)。
[0082] 首先执行步骤201，提供基底，并在所述基底上通过DSA方法形成相互间隔的线形 图案。
[0083] 下面结合图2a至图2g对表面化学图案法中嵌段共聚物自组装的图案形成流程作 进一步的说明。
[0084] 如图2a所示，通过掩模板214对正性光刻胶213进行曝光，其中，在衬底211上依 次形成ARC/PS刷层212和光刻胶213层。
[0085] 如图化所示，对光刻胶213进行曝光后，形成图案化光刻胶213层，暴露位于光刻 胶层下方的刷层212。
[0086] 如图2c所示，对暴露的刷层212进行氧化获得氧化的刷层215。
[0087] 如图2d所示，去除光刻胶层213,暴露出图案化的刷层212。
[0088] 如图2e所示，在图案化的刷层212上涂布包括嵌段共聚物的聚合物薄膜216。
[0089] 如图2f所示，图案化的刷层212作为模板控制聚合物薄膜216中的嵌段共聚物进 行定向自组装，形成不同的组分组成的域217和218。
[0090] 如图2g所示，选择性地去除例如域217,形成由域218构成的线形图案。
[0091] 执行完步骤201之后，接着执行步骤202-204,其中所述202-204可W参照实施例 1中的所述方法，当然还可W对所述方法进行本领域中常规的变换，在此不再赏述。
[0092] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
[0093] 其中，图4为本发明一【具体实施方式】中半导体器件的工艺流程图，具体地包括W 下步骤：
[0094] 步骤S1 ;提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图 案；
[0095] 步骤S2 ;在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填充所 述线形图案之间的空隙；
[0096] 步骤S3 ;回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案的顶部；
[0097] 步骤S4 ;去除所述线形图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。
[009引 实施例3
[0099] 本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件选用实施例1或2所述的方法 制备。通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的LER，进一步提 高了器件的性能和良率。
[0100] 实施例4
[0101] 本发明还提供了一种电子装置，包括实施例3所述的半导体器件。其中，半导体器 件为实施例3所述的半导体器件，或根据实施例1或2所述的制备方法得到的半导体器件。
[0102] 本实施例的电子装置，可W是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视 机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可 为任何包括所述半导体器件的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的半 导体器件，因而具有更好的性能。
[0103] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可W理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可W做出更多种的 变型和修改，送些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围W内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1. 一种半导体器件的制备方法，包括： 步骤Sl :提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图案； 步骤S2 :在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，以覆盖所述线形图案并填充所述线 形图案之间的空隙； 步骤S3 :回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，以露出所述线形图案的顶部； 步骤S4 :去除所述线形图案，以在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层选用具有良好线边粗糙度的材料。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层对超紫外光具有较高的吸收率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层的化学式为式（1):其中，所述M为金属，选用对超紫外光具有较高的吸收率的金属； 所述L*为光敏配合基； 所述R为羟基或者羰基。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述M包括Hf和Sn。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过旋转涂覆的方法形 成所述金属氧化物光刻胶层。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，选用HBr和O2去除所 述线形图案。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，选用制图外延法或者表 面化学图案法形成所述线形图案。9. 根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，形成所述线形图案 的方法包括： 步骤Sll :在所述基底中依次形成抗反射层/聚苯乙烯刷层、光刻胶层和掩膜层； 步骤S12 :以所述掩膜层为掩膜对光刻胶进行曝光，以露出所述抗反射层/聚苯乙烯刷 层； 步骤S13 :在露出的所述抗反射层/聚苯乙烯刷层上方涂布包括嵌段共聚物的聚合物 薄膜； 步骤S14 :将聚合物薄膜中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同组分组成的第一 域和第二域； 步骤S15 :选择性地去除所述第二域，形成由所述第一域构成的所述线形图案。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述嵌段共聚物为聚苯乙烯-b-甲基丙 稀酸甲酯。11. 一种基于权利要求1至10之一所述的方法制备得到的半导体器件。12. -种电子装置，包括权利要求11所述的半导体器件。
【专利摘要】本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子装置。所述方法包括：步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图案；步骤S2：在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，以覆盖所述线形图案并填充所述线形图案之间的空隙；步骤S3：回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，以露出所述线形图案的顶部；步骤S4：去除所述线形图案，以在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。本发明所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的LER，进一步提高了器件的性能和良率。
【IPC分类】H01L29/06, H01L21/20
【公开号】CN105489635
【申请号】CN201410538075
【发明人】张海洋
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子 装置。
【背景技术】
[0002] 随着半导体器件尺寸不断缩小，使用传统的平版印刷技术化ithography)已很难 获得更精细的节距图案。
[0003] 作为制作更小尺寸图案问题的解决方案，定向自组装值irected self-assembly, DSA)技术已经引起人们的关注。DSA技术是将嵌段共聚物度lock Copolymer，BCP)或是聚 合物混合物沉积在衬底上，经由特定工艺W"指挥"其形成有序的结构。DSA能够形成小节 距图案。
[0004] 在适当条件下，此类共聚物嵌段分离为微域（也称为"域"，（domain))，且在此过 程中，形成不同的化学组合物的纳米级特征。嵌段共聚物形成此类特征的能力使它们可用 在纳米图案形成中，W形成具有更小关键尺寸（化itical Dimension,CD)的特征，使得能够 构建使用常规平版印刷难W实现的特征。
[0005] 所述DSA工艺由于具有较低的生产成本W及更小的低频线宽粗糖度（line wi化h rou曲ness, LWR)，成为获得更精细的节距图案的一种优选方法，在DSA工艺中图案的线边 缘粗糖度（line edge rou曲ness，LER)是由光刻胶层定义的边界化oundary)决定的，所述 DSA工艺会增加线边缘粗糖度（line edge rou曲ness, LER)，带来不利影响。
[0006] 因此需要对所述方法作进一步的改进，W便消除上述问题，进一步提高器件的良 率和性能。
【发明内容】
[0007] 在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，送将在【具体实施方式】部分中进 一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0008] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，包 括：
[0009] 步骤S1 ;提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图 案；
[0010] 步骤S2 ;在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填充所 述线形图案之间的空隙；
[0011] 步骤S3 ;回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案的顶部；
[0012] 步骤S4 ;去除所述线形图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。
[0013] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层选用具有良好线边粗糖度的 材料。
[0014] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层对超紫外光具有较高的吸收 率。
[0015] 可选地，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶层的化学式为式（1):
[0016]
[0017] 式（1);
[0018] 其中，所述Μ为金属，选用对超紫外光具有较高的吸收率的金属；
[0019] 所述L*为光敏配合基；
[0020] 所述R为居基或者撰基。
[002。 可选地，所述Μ包括Hf和Sn。
[0022] 可选地，在所述步骤S2中，通过旋转涂覆的方法形成所述金属氧化物光刻胶层。
[002引可选地，在所述步骤S4中，选用皿r和02去除所述线形图案。
[0024] 可选地，在所述步骤S1中，选用制图外延法或者表面化学图案法形成所述线形图 案。
[00巧]可选地，在所述步骤S1中，形成所述线形图案的方法包括：
[0026] 步骤S11 ;在所述基底中依次形成抗反射层/聚苯己帰刷层、光刻胶层和掩膜层；
[0027] 步骤S12 ; W所述掩膜层为掩膜对光刻胶进行曝光，W露出所述抗反射层/聚苯己 帰刷层；
[0028] 步骤S13 ;在露出的所述抗反射层/聚苯己帰刷层上方涂布包括嵌段共聚物的聚 合物薄膜；
[0029] 步骤S14 ;将聚合物薄膜中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同组分组成的 第一域和第二域；
[0030] 步骤S15 ;选择性地去除所述第二域，形成由所述第一域构成的所述线形图案。
[0031] 可选地，所述嵌段共聚物为聚苯己帰-b-甲基丙稀酸甲醋。
[0032] 本发明还提供了一种基于上述的方法制备得到的半导体器件。
[0033] 本发明还提供了一种电子装置，包括上述的半导体器件。
[0034] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
【附图说明】
[0035] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0036] 图la-le为本发明中DSA为制图外延法中所述嵌段共聚物定向自组装的示意图；
[0037] 图23-?为本发明中DSA为表面化学图案法中所述嵌段共聚物定向自组装的示意 图；
[0038] 图3a-3c为本发明通过DSA制备半导体器件的过程示意图；
[0039] 图4为本发明一【具体实施方式】中所述半导体器件的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0040] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节W便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可W无需一个或多个送些细节而得W 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0041] 应当理解的是，本发明能够W不同形式实施，而不应当解释为局限于送里提出的 实施例。相反地，提供送些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸W及相对尺寸可能被夸大。自始至终 相同附图标记表示相同的元件。
[0042] 应当明白，当元件或层被称为"在...上"、"与...相邻"、"连接到"或"禪合到"其 它元件或层时，其可W直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或禪合到其它元件或层， 或者可W存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在...上"、"与...直接相邻"、 "直接连接到"或"直接禪合到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管 可使用术语第一、第二、第Η等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，送些元件、部件、区、 层和/或部分不应当被送些术语限制。送些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部 分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元 件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0043] 空间关系术语例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在送里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与 其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向W外，空间关系术语意图还包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如 ，如果附图中的器件翻转，然后，描述为"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征将取向为在其它元件或特征"上"。因此，示例性 术语"在...下面"和"在...下"可包括上和下两个取向。器件可W另外地取向（旋转90 度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0044] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使 用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。还应明白术语"组成"和/或"包括"，当在该说明书中使用时，确定所述特征、 整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操 作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任 何及所有组合。
[0045] 实施例1
[0046] 本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，下 面结合附图对所述方法做进一步的说明。
[0047] 首先，执行步骤201，提供基底，并在所述基底上通过DSA方法形成相互间隔的线 形图案。
[0048] 其中，所述基底至少包括半导体衬底101，所述半导体衬底101可W选用娃衬底， 所述基底中还可W进一步形成各种有源或者集成器件，在此不再赏述。
[0049] 下面结合图la至图le对制图外延法的嵌段共聚物自组装的图案形成流程。
[0050] 如图la所示，首先在所述半导体衬底上形成ARC (Anti-reflection Coating,抗 反射层）/PS (polystyrene,聚苯己帰）刷层度rush layer) 112、正性光刻胶层113 W及图 案化的掩模板114。
[0051] 具体地，所述掩模板114如图la所示，所述掩模板114中间具有较大的开口，露出 所述光刻胶113, W用于W掩模板114为模板对正性光刻胶113进行曝光。
[005引如图化所示，对光刻胶113进行曝光，曝光的光刻胶113区域在显影液中被去除， 暴露位于光刻胶层下方的刷层112。
[0053] 如图Ic所示，在暴露的刷层112上方涂布包括嵌段共聚物的聚合物薄膜115。
[0054] 具体地，所述聚合物薄膜度(P)中所述嵌段共聚物为二嵌段共聚物。下面的实施 例中W二嵌段共聚物为聚（苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋）（PS-b-PMMA)为例进行说明。 [00巧]但是需要说明的是所述嵌段共聚物并不局限于所述示例，还可W选用聚（苯己 帰-b-己帰基化巧）、聚（苯己帰-b-了二帰）、聚（苯己帰-b-异戊二帰）、聚（苯己帰-b-甲 基丙稀酸甲醋）、聚（苯己帰-b-帰基芳族化合物）、聚（异戊二帰-b-环氧己焼）、聚（苯 己帰-b-(己帰-丙稀））、聚（环氧己焼-b-己内醋）、聚（了二帰-b-环氧己焼）、聚（苯 己帰-b-(甲基）丙稀酸叔了醋）、聚（甲基丙稀酸甲醋-b-甲基丙稀酸叔了醋）、聚（环氧 己焼-b-环氧丙焼）、聚（苯己帰-b-四氨巧喃）和聚（苯己帰-嵌段-甲基丙帰酸甲醋） (PS-b-PMMA)的组合。
[0056] 如图Id所示，聚合物薄膜115中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同的组分 组成的域116和117。
[0057] 具体地，进行退火步骤W对BCP涂层进行退火。例如，在室温（大约2rC )下，可 W使用溶剂退火来实施退火。可选地，可W在诸如大约25°C和大约30(TC之间，
[0058] 实施退火大约0. 5分钟和大约2小时之间的退火持续时间。作为退火步骤的结果， BCP层中发生相位分离，并且PS和PMMA分成平行的长度方向的多条带。
[0059] 在所示的实施例中，PS被标记为域116,并且PMMA被标记为域117。W交替布局定 位PS域116和PMMA域117,每条PS域116位于两条PMMA域117之间并且紧邻两条PMMA 域117,反之亦然。
[0060] 如图le所示，选择性地去除例如域117,形成由域116构成的所述线形图案116， 对应于图3a中的线形图案314。
[0061] 其中，如图le所示，选择性地蚀刻域117,并且保留PS域116。剩余的PS域116彼 此间通过域117先前占用的间距隔开。例如，PS域116的间距可W在大约5皿和大约50皿 之间。
[0062] 在该步骤中选用湿法蚀刻去除域117,保留域116,选用湿法蚀刻时PS域116和域 117可W具有高蚀刻选择性，所述具体在所述干法蚀刻中选用含有〇2的蚀刻气氛。
[0063] 执行步骤202,在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填 充所述线形图案之间的间隔。
[0064] 具体地，如图3a所示，其中在所述基底311上形成金属氧化物光刻胶层 313, W覆盖所述线形图案314,具体地，所述金属氧化物光刻胶层313部分位于所述 ARC (Anti-ref lection Coating,抗反射层）/PS(polystyrene,聚苯己帰）刷层度rush layer) 312 上。
[0065] 其中，所述金属氧化物光刻胶层314选用具有良好线边粗糖度性能、对极紫外光 具有较高的吸收率的材料，W便提高DSA中Lm?性能，同时还必须具有较好的蚀刻阻挡性 能，W便在最后去除所述DSA中形成的PS域（线形图案）时所述金属氧化物光刻胶层314 不会受到损伤，W保持良好的性能，进一步提高LER性能。
[0066] 所述金属氧化物光刻胶层的化学式为式（1):
[0067]
[0068] 式（1);
[0069] 其中，所述Μ为金属，选用对极紫外光具有较高的吸收率的金属，所述Μ包括Hf和 Sn ;所述L*为光敏配合基；所述R为居基或者撰基。
[0070] 所述金属氧化物光刻胶层中为小分子组分，并且为非水成分（non-aqueous)。
[0071] 进一步，通过旋转涂覆的方法形成金属氧化物光刻胶层，在旋转涂覆之后还可W 进一步包含烘赔的步骤，W硬化所述金属氧化物光刻胶层，但并不绝限于该方法。
[0072] 执行步骤203,回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案。
[0073] 具体地，如图3b所示，回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层313, W露出所述线形图案 314的顶部。
[0074] 其中，在该步骤中可W通过调节蚀刻误差（etch bias)在蚀刻过程中将所述金属 氧化物光刻胶层蚀刻至所述线形图案314的顶部W下，W露出部分所述线形图案314。
[00巧]进一步，在该步骤中所述蚀刻方法并不局限于某一种，选择所述金属氧化物光刻 胶层和所述线形图案314具有较大蚀刻选择比的方法。
[0076] 执行步骤204,去除所述线形图314, W在所述金属氧化物光刻胶层313中形成线 性间隔。
[0077] 具体地，在该步骤中选用皿r和化去除所述线形图案314,在去除所述线形图案 314之后在所述金属氧化物光刻胶层中形成交替设置的线性间隔，如图3c所示，所述线性 间隔为线形图案314原来所占的空间。
[0078] 至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制备过程的介绍。在上述步骤之后，还 可W包括其他相关步骤，此处不再赏述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还 可W在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，送些步骤均可W通过现有技术 中的各种工艺来实现，此处不再赏述。
[0079] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金 属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
[0080] 实施例2
[0081] 作为实施例1的一种替代方法，本发明选用另外一种DSA技术是表面化学图案法 (Surface chemical pattern)。
[0082] 首先执行步骤201，提供基底，并在所述基底上通过DSA方法形成相互间隔的线形 图案。
[0083] 下面结合图2a至图2g对表面化学图案法中嵌段共聚物自组装的图案形成流程作 进一步的说明。
[0084] 如图2a所示，通过掩模板214对正性光刻胶213进行曝光，其中，在衬底211上依 次形成ARC/PS刷层212和光刻胶213层。
[0085] 如图化所示，对光刻胶213进行曝光后，形成图案化光刻胶213层，暴露位于光刻 胶层下方的刷层212。
[0086] 如图2c所示，对暴露的刷层212进行氧化获得氧化的刷层215。
[0087] 如图2d所示，去除光刻胶层213,暴露出图案化的刷层212。
[0088] 如图2e所示，在图案化的刷层212上涂布包括嵌段共聚物的聚合物薄膜216。
[0089] 如图2f所示，图案化的刷层212作为模板控制聚合物薄膜216中的嵌段共聚物进 行定向自组装，形成不同的组分组成的域217和218。
[0090] 如图2g所示，选择性地去除例如域217,形成由域218构成的线形图案。
[0091] 执行完步骤201之后，接着执行步骤202-204,其中所述202-204可W参照实施例 1中的所述方法，当然还可W对所述方法进行本领域中常规的变换，在此不再赏述。
[0092] 本发明中为了解决现有技术中通过DSA方法制备得到的图案具有良好的LWR，但 是Lm?性能降低的问题，在通过DSA形成相互间隔的线性图案之后，在所述线性图案上沉积 金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线性图案，然后回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，露出所 述线性图案的顶部，最后去除所述线性图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间 隔W及第二线性图案，通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的 LER，进一步提高了器件的性能和良率。
[0093] 其中，图4为本发明一【具体实施方式】中半导体器件的工艺流程图，具体地包括W 下步骤：
[0094] 步骤S1 ;提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图 案；
[0095] 步骤S2 ;在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，W覆盖所述线形图案并填充所 述线形图案之间的空隙；
[0096] 步骤S3 ;回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，W露出所述线形图案的顶部；
[0097] 步骤S4 ;去除所述线形图案，W在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。
[009引 实施例3
[0099] 本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件选用实施例1或2所述的方法 制备。通过所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的LER，进一步提 高了器件的性能和良率。
[0100] 实施例4
[0101] 本发明还提供了一种电子装置，包括实施例3所述的半导体器件。其中，半导体器 件为实施例3所述的半导体器件，或根据实施例1或2所述的制备方法得到的半导体器件。
[0102] 本实施例的电子装置，可W是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视 机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可 为任何包括所述半导体器件的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的半 导体器件，因而具有更好的性能。
[0103] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可W理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可W做出更多种的 变型和修改，送些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围W内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1. 一种半导体器件的制备方法，包括： 步骤Sl :提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图案； 步骤S2 :在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，以覆盖所述线形图案并填充所述线 形图案之间的空隙； 步骤S3 :回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，以露出所述线形图案的顶部； 步骤S4 :去除所述线形图案，以在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层选用具有良好线边粗糙度的材料。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层对超紫外光具有较高的吸收率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述金属氧化物光刻胶 层的化学式为式（1):其中，所述M为金属，选用对超紫外光具有较高的吸收率的金属； 所述L*为光敏配合基； 所述R为羟基或者羰基。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述M包括Hf和Sn。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过旋转涂覆的方法形 成所述金属氧化物光刻胶层。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，选用HBr和O2去除所 述线形图案。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，选用制图外延法或者表 面化学图案法形成所述线形图案。9. 根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，形成所述线形图案 的方法包括： 步骤Sll :在所述基底中依次形成抗反射层/聚苯乙烯刷层、光刻胶层和掩膜层； 步骤S12 :以所述掩膜层为掩膜对光刻胶进行曝光，以露出所述抗反射层/聚苯乙烯刷 层； 步骤S13 :在露出的所述抗反射层/聚苯乙烯刷层上方涂布包括嵌段共聚物的聚合物 薄膜； 步骤S14 :将聚合物薄膜中的嵌段共聚物进行定向自组装，形成不同组分组成的第一 域和第二域； 步骤S15 :选择性地去除所述第二域，形成由所述第一域构成的所述线形图案。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述嵌段共聚物为聚苯乙烯-b-甲基丙 稀酸甲酯。11. 一种基于权利要求1至10之一所述的方法制备得到的半导体器件。12. -种电子装置，包括权利要求11所述的半导体器件。
【专利摘要】本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子装置。所述方法包括：步骤S1：提供基底，在所述基底上形成有通过定向自组装方法制备的若干线形图案；步骤S2：在所述基底上形成金属氧化物光刻胶层，以覆盖所述线形图案并填充所述线形图案之间的空隙；步骤S3：回蚀刻所述金属氧化物光刻胶层，以露出所述线形图案的顶部；步骤S4：去除所述线形图案，以在所述金属氧化物光刻胶层中形成线性间隔。本发明所述方法制备得到的图案不仅具有良好的LWR，同时具有良好的LER，进一步提高了器件的性能和良率。
【IPC分类】H01L29/06, H01L21/20
【公开号】CN105489635
【申请号】CN201410538075
【发明人】张海洋
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
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