半导体结构的形成方法
【专利摘要】一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。半导体结构的形成方法能够减少光刻胶层的污染，提高光刻胶层的图形精度。
【专利说明】半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]在半导体集成电路的制造过程中，光刻是一种用于定义后续工艺区域的常用工艺。所述光刻工艺包括，首先在半导体层表面形成光刻胶层(photoresist, PR);然后对所述光刻胶层进行曝光显影，使所述光刻胶层图形化，并暴露出待处理的半导体层表面；之后对所暴露出的待处理半导体层进行刻蚀或离子注入等后续工艺。
[0003]现有工艺过程中的待处理表面往往不够平整，在对光刻胶层进行曝光后，所述光刻胶层与待处理表面相接触的界面会使入射光发生反射，从而影响曝光后的图形精度。因此，现有工艺在形成光刻胶层之前会在所述待处理表面形成底层抗反射层(BARC，BottomAnt1-reflection Coat),通过吸收射到待处理表面的入射光而防止发生反射。
[0004]现有的光刻工艺过程请参考图1至图3，包括:
[0005]请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面具有器件层101，所述器件层101后续用于形成半导体器件，所述器件层101的材料为绝缘材料、半导体衬底和金属材料中的一种或多种。
[0006]请参考图2，在所述器件层101表面形成底部抗反射层102，所述底部抗反射层102的材料为有机材料，例如正硅酸乙酯，所述底部抗反射层102的形成工艺为旋涂工艺。
[0007]请参考图3，在所述底部抗反射层102表面形成光刻胶层103。
[0008]形成所述光刻胶层103后，对所述光刻胶层103曝光显影图形化，暴露出待处理的器件层101表面；在曝光后，热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103。
[0009]然而，即使在形成光刻胶层之前形成底部抗反射涂层，所述光刻胶层曝光后的图形精确度依旧较差。
[0010]更多抗反射层请参考专利号为US 7361455 B2的美国专利文件。
【发明内容】
[0011]本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，减少光刻胶层的污染，提高光刻胶层的图形精度。
[0012]为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。
[0013]可选地，阻挡层的材料含有氟化聚合物。
[0014]可选地，阻挡层的厚度为2纳米-10纳米。
[0015]可选地，所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度。[0016]可选地，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊环、聚四氟乙烯、聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。
[0017]可选地，所述抗反射薄膜的形成工艺为旋涂工艺，所述抗反射薄膜的厚度为150埃-5000埃。
[0018]可选地，还包括:所述器件层表面具有第二抗反射层，所述第一抗反射层位于所述第二抗反射层表面。
[0019]可选地，所述第二抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅。
[0020]可选地，还包括:在所述第二抗反射层和器件层之间具有增强层，所述增强层的材料为无定形碳。 [0021]可选地，所述器件层的材料为绝缘材料、半导体材料和金属材料中的一种或多种组合。
[0022]可选地，所述器件层的材料包括低K介质材料。
[0023]可选地，所述抗反射薄膜还包括:聚合树脂、交联剂、溶剂以及交联催化剂。
[0024]可选地，所述聚合树脂为聚顺丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。
[0025]可选地，所述聚合树脂的主干上具有交联基，且所述聚合树脂的主干上的交联基连接有发色基团、刻蚀增强基团和亲和基团。
[0026]可选地，所述发色基团包括芳香烃。
[0027]可选地，所述交联剂包括羟甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛树脂、二苄醚、苯甲醇、环氧化合物、酚醛树脂、异氰盐酸、丙烯酰胺烷和甲基丙烯酰胺中的一种或多种组
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[0028]可选地，所述溶剂包括丁内酯、丙戊酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯中的一种或多种组合。
[0029]可选地，所述溶剂在抗反射薄膜中的质量百分比浓度为40-99.8%。
[0030]可选地，所述光刻胶层的形成过程为:在所述阻挡层表面旋涂光刻胶薄膜，并进行热处理；在热处理后，对所述光刻胶薄膜进行曝光图形化，暴露出需要刻蚀位置的阻挡层表面，形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行热处理。
[0031]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0032]使形成于器件层表面的抗反射薄膜含有氟化聚合物，在热处理所述抗反射薄膜的过程中，所述氟化聚合物由于受到相分离力的作用而积聚在所述氟化聚合物表面，从而在热处理之后，能够形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层，所述阻挡层的包括氟化聚合物；由于所述阻挡层致密，能够在后续形成光刻胶层的过程中，防止所述器件层内的离子或气体分子穿过所述第一抗反射层并扩散入光刻胶层，从而避免了所述光刻胶层因受到污染而变形；提高了所形成的光刻胶层的精度，使后续所形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；而且，仅需形成一层抗反射薄膜并热退火即可形成阻挡层，达到防止光刻胶污染的目的，能够节省原料，简化工艺步骤，从而节约成本；此外，采用所述抗反射薄膜，降低对器件层的材料选择的限制，能够被广泛运用。【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1至图3是现有的光刻工艺过程的剖面结构示意图；
[0034]图4是本发明的半导体结构的形成方法第一实施例的流程示意图；
[0035]图5至图9是本发明的半导体结构的形成过程第一实施例的剖面结构示意图；
[0036]图10是本发明的半导体结构的形成方法第二实施例的流程示意图；
[0037]图11至图14是本发明的半导体结构的形成过程第二实施例的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]如【背景技术】所述，即使在形成光刻胶层之前形成底层抗反射涂层，所述光刻胶层曝光后的图形精确度依旧较差。
[0039]随着半导体器件特征尺的减小，精度的提高，光刻工艺中的入射光波长也相应减小，以提高光刻工艺的分辨率；然而，入射光的波长越短，越容易发生反射；因此，现有技术为了提高抗反射的效果，在所述器件层101 (如图2所示)和底部抗反射层102 (如图2所示)之间再形成一层介质抗反射层(DARC, Dielectric Ant1-reflection Coat),所述介质抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅。
[0040]本发明的发明人经过研究发现，由于所述介质抗反射层中含有氮离子，请参考图3，当在热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103的过程中，所述介质抗反射层会产生氨气，所述氨气能够穿过底部抗反射层102，并扩散入所述光刻胶层103 ;由于所述光刻胶层103为酸性，而氨气为碱性，两者会发生化学反应，导致光刻胶层的图形发生变化，降低了光刻胶层的精确度。
[0041]此外，请继续参考图3，若所述器件层101为低K材料时，由于所述低K材料内具有较多缺陷，所述缺陷能够俘获离子或气体分子，例如在半导体工艺过程中常作为载气或反应气体的氮气；当热处理所述底部抗反射层102和光刻胶层103时，所俘获的离子或气体分子能够穿过底部抗反射层102，并扩散入光刻胶层103中，导致光刻胶层103的图形变形，降低了光刻胶层103的精确度。
[0042]经过本发明的发明人进一步研究发现，在所述底部抗反射层内加入氟化聚合物，并在旋涂所述底部抗反射层后，再进行热处理；所述底部抗反射层由于受到相分离力(Phase Separate Force)的影响，能够分离出位于所述底部抗反射层表面的阻挡层；而所述阻挡层致密，能够阻挡由介质抗反射层释放的氨气，或者是低K介质层内俘获的离子或气体分子；避免了光刻胶层的污染，使所形成的光刻胶层的精确度更高，使所形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；而且，仅需形成一层底部抗反射层即可达到防止光刻胶污染的目的，能够节约成本；此外，采用所述底部抗反射层，降低对器件层的材料选择的限制，能够被广泛运用。
[0043]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0044]第一实施例
[0045]图4是本发明的半导体结构的形成方法第一实施例的流程示意图，包括:
[0046]步骤S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层；
[0047]步骤S102，在所述器件层表面形成第二抗反射层，所述第二抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅；
[0048]步骤S103，在所述第二抗反射层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；
[0049]步骤S104，对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述第二抗反射层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；
[0050]步骤S105，在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。
[0051]以下将结合附图对本发明的半导体结构的形成方法第一实施例进行说明，图5至图9是本发明的半导体结构的形成过程第一实施例的剖面结构示意图。
[0052]请参考图5，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200表面具有器件层201。
[0053]所述半导体衬底200用于为后续工艺提供工作平台，所述半导体衬底200的材料为硅、硅锗、碳化硅、绝缘体上硅或II1-V族化合物(例如氮化硅或砷化镓等)。
[0054]所述器件层201用于在后续工艺中形成半导体器件或器件的一部分，所述器件层201的材料包括:绝缘材料、半导体材料和金属材料中的一种或多种组合；所述器件层的材料、形成工艺或尺寸依具体工艺而定，在此不应过于限定；在本实施例中，所述器件层201的材料为氧化硅。
[0055]请参考图6，在所述器件层201表面形成第二抗反射层202，所述第二抗反射层202的材料为氮化硅或氮氧化硅。
[0056]所述第二抗反射层202的形成工艺为沉积工艺，较佳的是化学气相沉积工艺；所述第二抗反射层202为介质抗反射层，通过调节所述第二抗反射层202中的氮含量，能够控制所述第二抗反射层202的光吸收系数；在本实施例中，所述第二抗反射层202、与后续工艺中形成的第一抗反射层，在后续对光刻胶层曝光时，共同防止入射光在所述器件层201表面发生漫反射；进一步避免了因入射光反射而使光刻胶层图形变形。
[0057]需要说明的是，在其他实施例中，在形成所述第二抗反射层202之前，在所述器件层201表面形成增强层(未示出)；所述增强层为增强图形薄膜(APF, Advanced PatterningFilm)，材料为无定形碳，用于进一步增强抗反射效果；此外，由于后续工艺去除所述第二抗反射层202时会对所述器件层造成损伤；而所述增强层与器件层的材料之间具有较大的刻蚀选择性，从而刻蚀去除器件层表面的增强层时，对所述器件层的损伤较小。
[0058]请参考图7，在所述第二抗反射层202表面形成抗反射薄膜203，所述抗反射薄膜203含有氟化聚合物。
[0059]所述抗反射薄膜203用于形成第一抗反射层和阻挡层，所述抗反射薄膜203的材料为有机材料，因此所述抗反射薄膜203的形成工艺为旋涂工艺，所述抗反射薄膜的厚度为150埃-5000埃。
[0060]所述抗反射薄膜203中含有氟化聚合物，在后续热退火所述抗反射薄膜203时，所述氟化聚合物由于受到相分离力的影响而积聚在所述抗反射薄膜203表面，并形成一层致密度的阻挡层；所述阻挡层用于隔离后续形成的光刻胶层与第一抗反射层，从而避免了光刻胶层的污染，使光刻胶层图形精确。
[0061]在本实施例中，所述氟化聚合物是聚氟化丙烯酸酯，聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊环，聚四氟乙烯，聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种组合构成的均聚物或共聚物。
[0062]所述抗反射薄膜203的材料除了氟化聚合物外，还包括:聚合树脂，交联剂，溶剂，以及交联催化剂；其中，所述聚合树脂是由聚顺丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物；所述聚合树脂的主干上具有交联基，且所述聚合树脂的主干上连接发色基团、刻蚀增强基团以及亲和基团；其中，所述发色基团由芳香烃构成，例如基于蒽的多苯芳香烃，或基于苯的单苯芳香烃；或者，若所述聚合树脂不与发色基团连接，所述聚合树脂能够与染料单体混合。
[0063]此外，所述抗反射薄膜203中的交联剂用于交联有机物基团，所述交联剂含有羟基、酰胺基、羧基和硫醇基中的一种或多种；在本实施例中，所述交联剂包括:羟甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛树脂、二苄醚、苯甲醇、环氧化合物、酚醛树脂、异氰盐酸、丙烯酰胺烷、甲基丙烯酰胺中的一种或多种混合。
[0064]所述溶剂能够溶解所述抗反射薄膜203中的各有机材料，并形成稳定的有机溶液，且为毒性较小的有机物；所述溶剂为丁内酯、丙戊酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、乙酸乙酯中的一种或多种混合；在本实施例中，所述溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和乙酸乙酯混合构成；所述溶剂在抗反射薄膜203中的质量百分比浓度为40-99.8%。
[0065]请参考图8，对所述抗反射薄膜203 (如图7所示)进行热退火，所述抗反射薄膜形成位于所述第二抗反射层202表面的第一抗反射层203a，以及位于所述第一抗反射层203a表面的阻挡层203b。
[0066]所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度；在热退火的过程中，所述抗反射薄膜203内的氟化聚合物受到相分离力的影响而向所述抗反射薄膜203表面移动，并在所述抗反射薄膜203表面积聚；从而，在热退火后，所述抗反射薄膜203分离为:位于第二抗反射层202表面的第一抗反射层203a，以及含有氟化聚合物的阻挡层203b。
[0067]所述阻挡层203b的厚度为2纳米-10纳米；由于所述阻挡层203b致密，因此能够在后续曝光光刻胶层后的热处理过程中，阻挡所述第二抗反射层202产生的氨气进入光刻胶层；另外，由于所述阻挡层203b含有氟化聚合物，呈酸性，能够中和呈碱性的氨气，其阻挡效果更佳，避免了对光刻胶层的污染，所形成的光刻胶层图形更易控制，精确度更高；此外，所述阻挡层203b无需在现有工艺步骤的基础上，额外添加工艺步骤即可形成，从而简化了工艺,节约了成本。
[0068]所述第一抗反射层203a为底部抗反射层,用于在后续光刻工艺中，防止入射光在器件层201表面发生反射而影响所形成的光刻胶层图形的精确度。
[0069]请参考图9，在热退火后，在所述阻挡层203b表面形成光刻胶层204，所述光刻胶层204定义出需要刻蚀的位置。
[0070]所述光刻胶层204的形成过程为:在所述阻挡层203b表面旋涂光刻胶薄膜(未示出)，并进行第一次热处理；在第一次热处理后，对所述光刻胶薄膜进行曝光图形化，暴露出需要刻蚀位置的阻挡层表面，形成光刻胶层；在曝光后，对所述光刻胶层进行第二热处理。
[0071]由于所述第二抗反射层202的材料为氮化硅或氮氧化硅，在第一次热处理和第二次热处理的过程中，所述第二抗反射层202会释放出氨气，且所述氨气能够穿过第一抗反射层203a ;若所述氨气与光刻胶层204接触，由于所述光刻胶层204呈酸性，而所述氨气为碱性，氨气会与光刻胶层204反应，使所述光刻胶层204的图形发生变形，从而降低了光刻胶层204图形的精确度。
[0072]在本实施例中，第二抗反射层202所释放的氨气穿过第一抗反射层203a后，与阻挡层203b接触；由于所述阻挡层203b致密，能够阻挡氨气分子穿过，从而防止了氨气对光刻胶层204的污染；此外，由于所述阻挡层203b由氟化聚合物构成，呈酸性，因此能够消耗与之接触的氨气，提高了阻挡的效果；使所述光刻胶层204的图形更易控制，精确度提高。
[0073]本实施例所述半导体结构的形成方法，能够在第二抗反射层202和第一抗反射层203a表面形成阻挡层203b，所述阻挡层203b能够在形成光刻胶层204的过程中，防止所述第二抗反射层202释放的氨气污染所述光刻胶层204 ;所形成的光刻胶层204图形更易控制，精确度更高，使后续形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；此外，所述阻挡层203b与第一抗反射层203a同时形成，无需添加额外的工艺步骤，简化了工艺，节约成本。
[0074]第二实施例
[0075]图10是本发明的半导体结构的形成方法第二实施例的流程示意图，包括:
[0076]步骤S201，提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层，所述器件层包括低K介质层；
[0077]步骤S202，在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物；
[0078]步骤S203，对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层；
[0079]步骤S204，在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。
[0080]以下将结合附图对本发明的半导体结构的形成方法第二实施例进行说明，图11至图14是本发明的半导体结构的形成过程第二实施例的剖面结构示意图。
[0081]请参考图11，提供半导体衬底300，所述半导体衬底300表面具有器件层(未示出)，所述器件层包括低K介质层302。
[0082]所述半导体衬底300用于为后续工艺提供工作平台，所述半导体衬底300的材料为硅、硅锗、碳化硅、绝缘体上硅或II1-V族化合物(例如氮化硅或砷化镓等)。
[0083]本实施例的器件层用于形成大马士革结构，所述器件层包括:位于所述半导体衬底300表面的金属层301、位于所述金属层301表面的低K介质层302、以及位于所述低K介质层302表面的掩膜层303，所述掩膜层303和低K介质层302内具有两个相互隔离的沟槽304，所述沟槽304暴露出所述金属层301表面；所述器件层的形成工艺为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。
[0084]所述低K介质层302内具有较多缺陷，所述缺陷会在各道工艺过程中俘获离子或气体分子，尤其是在半导体工艺过程中常作为载气或反应气体的氮气；在后续形成光刻胶层的过程中，所述离子或气体分子容易扩散入光刻胶层，导致所述光刻胶层变形。
[0085]请参考图12，在所述沟槽304 (如图12所示)内和掩膜层303表面形成抗反射薄膜305，所述抗反射薄膜305含有氟化聚合物。
[0086]所述抗反射薄膜305的材料为有机材料，形成工艺为旋涂工艺，厚度为150埃-5000埃；所述抗反射薄膜305用于在后续工艺中形成第一抗反射层和阻挡层。[0087]所述抗反射薄膜305中含有氟化聚合物，在后续的热退火过程中，所述氟化聚合物由于相分离力的影响而向所述抗反射薄膜305表面移动；在经过热退火后，所述氟化聚合物积聚在所述抗反射薄膜305表面，并形成一层致密度的阻挡层，用于隔离后续形成的光刻胶层与第一抗反射层，从而避免了光刻胶层的污染，使光刻胶层图形精确。
[0088]在本实施例中，所述氟化聚合物是聚氟化丙烯酸酯，聚氟化甲基丙烯酸酯，聚氟化二氧戊环，聚四氟乙烯，聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种组合构成的均聚物或共聚物。
[0089]所述抗反射薄膜305的材料除了氟化聚合物外，还包括:聚合树脂，交联剂，溶剂，以及交联催化剂；所述抗反射薄膜的具体材料与第一实施例相同，在此不作赘述。
[0090]请参考图13，对所述抗反射薄膜305 (如图13所示)进行热退火，所述抗反射薄膜305形成位于所述沟槽304 (如图12所示)内和掩膜层303表面的第一抗反射层305a，以及位于所述第一抗反射层305a表面的阻挡层305b。
[0091]所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度；在热退火的过程中，所述抗反射薄膜305内的氟化聚合物受到相分离力的影响而向所述抗反射薄膜305表面移动，并在所述抗反射薄膜305表面积聚；因此，经过热退火后，所述抗反射薄膜305分离成位于沟槽304内和掩膜层303表面的第一抗反射层305a，以及位于所述第一抗反射层305a表面，含有氟化聚合物的阻挡层305b。
[0092]所述阻挡层305b的厚度为2-10纳米；由于所述阻挡层305b致密，因此能够在后续曝光光刻胶层后的热处理过程中，防止所述低K介质层302缺陷内的离子或气体分子扩散入光刻胶层内；此外，所述阻挡层305b无需在现有工艺步骤的基础上，额外添加工艺步骤即可形成，从而简化了工艺，节约了成本。
[0093]所述第一抗反射层305a为底部抗反射层,用于在后续光刻工艺中，防止入射光在沟槽304的侧壁和底部，以及掩膜层303表面发生反射而影响所形成的光刻胶层图形的精确度。
[0094]请参考图14，在热退火后，在所述阻挡层305b表面形成光刻胶层306，所述光刻胶层306定义出需要刻蚀的位置并进行热处理。
[0095]所述光刻胶层306的形成过程为:在所述阻挡层305b表面旋涂光刻胶薄膜(未示出)，并进行第一次热处理；在第一次热处理后，对所述光刻胶薄膜进行曝光图形化，暴露出需要刻蚀位置的阻挡层表面，形成光刻胶层；在曝光后，对所述光刻胶层进行第二热处理。
[0096]由于所述低K介质层内具有缺陷，且所述缺陷容易在各道半导体制造工艺中俘获离子或气体分子，尤其是常用于在工艺中作为载气或反应气体的氮气；在所述第一次热处理及第二次热处理的过程中，所述缺陷中离子或气体分子受到热驱动，会向所述第一抗反射层305a移动，且所述离子或气体分子较小，容易穿过所述第一抗反射层305a并扩散入光刻胶层306，造成光刻胶层306的图形发生变形，降低了光刻胶层306图形的精确度，影响所形成的半导体器件的特征尺寸。
[0097]在本实施例中，所述低K介质层302的缺陷内的离子或气体分子，例如氮气，穿过所述第一抗反射层305a后，与阻挡层305b接触；由于所述阻挡层305b致密，能够阻挡氮气分子穿过，避免了氮气对光刻胶层204的污染；光刻胶层306的图形更易控制，精确度提高。
[0098]本实施例所述半导体结构的形成方法中，由于所述器件层内的低K介质层具有缺陷，容易俘获离子或气体分子；在第一抗反射层305a表面形成阻挡层305b ;由于所述阻挡层305b致密，在光刻胶层306的形成过程中，所述阻挡层305b能够防止低K介质层302内的离子或气体分子扩散进入光刻胶层306 ;所形成的光刻胶层306图形更易控制，精确度更高，使后续形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；此外，所述阻挡层305b与第一抗反射层305a同时形成，无需添加额外的工艺步骤，简化了工艺，节约成本；再次，由于所述抗反射薄膜305能够形成阻挡层305b，对器件层的材料选择的限制相应降低，所述抗反射薄膜305能够被广泛运用。
[0099]综上所述，使形成于器件层表面的抗反射薄膜含有氟化聚合物，在热处理所述抗反射薄膜的过程中，所述氟化聚合物由于受到相分离力的作用而积聚在所述氟化聚合物表面，从而在热处理之后，能够形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层，所述阻挡层的包括氟化聚合物；由于所述阻挡层致密，能够在后续形成光刻胶层的过程中，防止所述器件层内的离子或气体分子穿过所述第一抗反射层并扩散入光刻胶层，从而避免了所述光刻胶层因受到污染而变形；提高了所形成的光刻胶层的精度，使后续所形成的半导体器件的特征尺寸更易控制；而且，仅需形成一层抗反射薄膜并热退火即可形成阻挡层，达到防止光刻胶污染的目的，能够节省原料，简化工艺步骤，从而节约成本；此外，采用所述抗反射薄膜，降低对器件层的材料选择的限制，能够被广泛运用。
[0100]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有器件层； 在所述器件层表面形成抗反射薄膜，所述抗反射薄膜含有氟化聚合物； 对所述抗反射薄膜进行热退火，使所述抗反射薄膜形成位于所述器件层表面的第一抗反射层、以及位于所述第一抗反射层表面的阻挡层； 在热退火后，在所述阻挡层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层定义出需要刻蚀的位置。
2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，阻挡层的材料含有氟化聚合物。
3.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，阻挡层的厚度为2纳米-10纳米。
4.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述热退火的时间为30秒-300秒，温度为120摄氏度-300摄氏度。
5.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述氟化聚合物是由聚氟化丙烯酸酯、聚氟化甲基丙烯酸酯、聚氟化二氧戊环、聚四氟乙烯、聚四氟环氧乙烯和聚二氟环氧乙烯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。
6.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜的形成工艺为旋涂工艺，所述抗反射薄膜的厚度为150埃-5000埃。
7.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:所述器件层表面具有第二抗反射层，所述 第一抗反射层位于所述第二抗反射层表面。
8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二抗反射层的材料为氮化硅或氮氧化硅。
9.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在所述第二抗反射层和器件层之间形成增强层，所述增强层的材料为无定形碳。
10.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述器件层的材料为绝缘材料、半导体材料和金属材料中的一种或多种组合。
11.如权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述器件层的材料包括低K介质材料。
12.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述抗反射薄膜还包括:聚合树脂、交联剂、溶剂以及交联催化剂。
13.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述聚合树脂为聚顺丁烯二酸酐、聚甲基丁二酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种构成的均聚物或共聚物。
14.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述聚合树脂的主干上具有交联基，且所述聚合树脂的主干上的交联基连接有发色基团、刻蚀增强基团以及亲和基团。
15.如权利要求14所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述发色基团包括芳香烃。
16.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述交联剂包括羟甲基三聚氰胺、烷氧甲基三聚氰胺、脲醛树脂、二苄醚、苯甲醇、环氧化合物、酚醛树脂、异氰盐酸、丙烯酰胺烷和甲基丙烯酰胺中的一种或多种组合。
17.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述溶剂包括丁内酯、丙戊酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯中的一种或多种组合。
18.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述溶剂在抗反射薄膜中的质量百分比浓度为40-99.8%。
19.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述光刻胶层的形成过程为:在所述阻挡层表面旋涂光刻胶薄膜，并进行热处理；在热处理后，对所述光刻胶薄膜进行曝光图形化，暴露出需要刻蚀位置的阻挡层表面，形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行热处理。`
【文档编号】G03F1/46GK103631092SQ201210312959
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】郝静安, 胡华勇 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司