硬掩膜组合物和半导体器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体硬掩膜材料，特别涉及硬掩膜组合物和半导体器件的制备方法。

背景技术：

1、微电子技术工业的飞速发展使得半导体部件日趋微型化和高度集成化，半导体芯片线路图案也逐步朝着几十纳米甚至几纳米的尺寸方向迈进。光刻技术是一种在有限的尺寸范围内获得极小线宽图形的有效方法。然而，随着光刻分辨率的提高，光刻胶层的厚度逐渐减小。薄层光刻胶图形无法有效阻挡离子刻蚀，难以高保真地将图案转移至半导体基片。因此，在先进光刻制程工艺中，通常在光刻胶层与半导体基片(即被刻蚀层)之间导入具有优异耐刻蚀性能的硬掩膜(hardmask,hm)，构筑多层堆叠结构。这种硬掩膜不仅需要完成从光刻胶上接收图案，还需完成将硬掩膜上获得的图案转印至基片。

2、目前，在半导体基片上形成硬掩膜的方法主要包括气相化学沉积(chemicalvapor deposition,cvd)和旋涂两种。cvd法工艺耗时长、所需设备价格昂贵，且形成的硬掩膜存在固体颗粒污染问题。与之相比，旋涂法则表现出工艺简单、设备投入少、涂膜均匀性好等优点。在当前先进光刻制程工艺中，旋涂式硬掩膜逐渐成为应用主流。

3、然而，传统的用于旋涂的硬掩膜组合物对基片上的图案的填充性不佳。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种硬掩膜组合物和半导体器件的制备方法。

2、本发明第一方面提供一种硬掩膜组合物，其技术方案如下：

3、一种硬掩膜组合物，包括单体、聚合物和功能助剂；

4、所述单体的结构如式i所示：

5、

6、所述聚合物由包括如式ii所示结构的单体聚合而成：

7、

8、其中，x和x’各自独立地表示经取代或未经取代的碳原子数为6～24的芳基、经取代或未经取代的环原子数为5～24的杂芳基、经取代或未经取代的碳原子数为3～24的环烷基、经取代或未经取代的环原子数为3～24的杂环烷基、或其组合；

9、y1、y2、y1’和y2’各自独立地表示取代或未经取代的碳原子数为6～30的芳基、经取代或未经取代的环原子数为5～30的杂芳基、经取代或未经取代的碳原子数为3～30的环烷基、经取代或未经取代的环原子数为3～30的杂环烷基、或其组合；

10、l1、l3、l1’和l3’各自独立地表示单键或双键，当l1、l3、l1’和l3’表示单键时，z1、z3、z1’和z3’各自独立地表示氢、羟基、腈基、经取代或未经取代的胺基；当l1、l3、l1’和l3’表示双键时，z1、z3、z1’和z3’各自独立地表示氧；

11、z2和z2’各自独立地表示羟基、腈基、经取代或未经取代的胺基；

12、n和n’各自独立地为2、3或4。

13、本发明第二方面提供一种半导体器件的制备方法，其技术方案如下：

14、一种半导体器件的制备方法，包括于半导体基片上涂覆上述的硬掩膜组合物以制备硬掩膜层的步骤。

15、与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明的硬掩膜组合物包括单体和聚合物，通过高温烘烤，单体能够自聚或与聚合物相互交联，在高温烘烤成膜后，无针孔和开裂现象，交联密度高、成膜性能好，具有较高的间隙填充性能和平坦性能，并且在高温烘烤工艺过程中产生较少的气态物质逸散量，在形成半导体细微图案工艺过程中可发挥优异的功能效果。

技术特征：

1.一种硬掩膜组合物，其特征在于，包括单体、聚合物和功能助剂；

2.根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述单体的结构如式i-1所示：

3.根据权利要求2所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述单体的结构如式i-2所示：

4.根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为1000～8000。

5.根据权利要求4所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物包含如iii所示的结构单元：

6.根据权利要求5所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物包含如iii-1所示的结构单元：

7.根据权利要求6所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物包含如iii-2所示的结构单元：

8.根据权利要求1-7任一项所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述x和x’各自独立地表示以下所列基团中的一种：

9.根据权利要求1-7任一项所述的硬掩膜组合物，其特征在于所述y1、y2、y1’和y2’各自独立地表示以下所列基团中的一种：

10.根据权利要求1-7任一项所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述功能助剂包括溶剂。

11.根据权利要求1-7任一项所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述功能助剂还包括表面活性剂。

12.根据权利要求1-7任一项所述的硬掩膜组合物，其特征在于，所述功能助剂不包括交联剂和催化剂。

13.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括于半导体基片上涂覆权利要求1～12任一项所述的硬掩膜组合物以制备硬掩膜层的步骤。

技术总结
本发明涉及半导体硬掩膜材料技术领域，特别涉及硬掩膜组合物和半导体器件的制备方法。所述硬掩膜组合物，包括单体、聚合物和功能助剂；所述单体的结构如式I所示，所述聚合物由包括如式II所示结构的单体聚合而成。本发明的硬掩膜组合物在高温烘烤成膜后，无针孔和开裂现象，交联密度高、成膜性能好，具有较高的间隙填充性能和平坦性能，并且在高温烘烤工艺过程中产生较少的气态物质逸散量，在形成半导体细微图案工艺过程中可发挥优异的功能效果。

技术研发人员：孙友松,梁振辉,陈荣,赵环宇,劳浩胜,叶文列,方金煌,但露萍,黄昭雯
受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13