制造半导体器件的光致抗蚀剂组合物和方法与流程

本公开涉及制造半导体器件的光致抗蚀剂组合物和制造半导体器件的方法。

背景技术：

1、随着消费者设备响应于消费者需求而变得越来越小，这些设备的各个部件也必然减小大小。构成例如移动电话、计算机平板电脑等设备的主要部件的半导体器件已被迫变得越来越小，对应地也迫使半导体器件内的各个器件（例如，晶体管、电阻器、电容器等）也要减小大小。

2、在半导体器件的制造过程中使用的一种使能技术是使用光刻材料。将此类材料施加至待图案化的层的表面，然后暴露到本身已被图案化的能量。此类暴露修饰了光敏材料的暴露区域的化学和物理特性。可以利用这种修饰以及在未暴露的光敏材料区域中缺乏修饰，来去除一个区域而不去除另一个区域。

3、然而，随着各个器件的大小减小，用于光刻处理的工艺窗口变得越来越收紧。如此，光刻处理领域中的进步对于维持按比例缩小器件的能力是必需的，并且为了满足期望的设计标准，以便可以保持朝向越来越小的部件前进，还需要进一步的改进。

4、随着半导体行业已经为了追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本而进展到纳米技术工艺节点，在减小半导体特征大小方面存在挑战。已经开发了极紫外光刻（euvl）以形成更小的半导体器件特征尺寸并增加半导体晶片上的器件密度。为了改善euvl，需要增大晶片暴露生产量。晶片暴露生产量可以通过增加暴露功率或增加抗蚀剂光速度来提高。低暴露剂量可导致线宽粗糙度增大和临界尺寸均匀性降低。

技术实现思路

1、根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括：

2、形成包含光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀剂层；

3、将光致抗蚀剂层图案化暴露到光化辐射；和

4、通过将显影剂施加至图案化暴露的光致抗蚀剂层上施加显影剂来显影所述图案暴露的光致抗蚀剂层以形成图案，

5、其中所述光致抗蚀剂组合物包含：

6、敏化剂；

7、光活性化合物；和

8、聚合物，以及

9、其中所述光活性化合物是具有以下结构的碘鎓化合物：

10、，

11、其中d1是空间位阻取代的和未被取代的环烷烃、内酯和3-d结构中的一种或多种，

12、其中所述聚合物包括以下中的一种或多种：

13、，和

14、其中，当所述聚合物包括以下时，

15、，

16、x1是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

17、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

18、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；并且

19、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%；并且

20、其中，当所述聚合物包括以下时

21、

22、x1、x2和x3独立地是直接键、c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

23、其中，x1、x2和x3中的至少一个是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

24、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

25、b1、b2和b3独立地是h、i、c1-c3烷基或c1-c3碘代烷基;

26、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；

27、f1是c1-c5碳氟或c1-c5碘代碳氟；并且

28、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤ k ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%。

29、根据本发明的另一个实施方式，提供了一种光致抗蚀剂组合物，其包含：

30、敏化剂；

31、光活性化合物；和

32、聚合物，

33、其中，所述聚合物包括以下中的一种或多种：

34、，和

35、其中，当所述聚合物包括以下时，

36、，

37、x1是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

38、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

39、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；并且

40、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%；并且

41、其中，当所述聚合物包括以下时

42、

43、x1、x2和x3独立地是直接键、c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

44、其中，x1、x2和x3中的至少一个是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

45、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

46、b1、b2和b3独立地是h、i、c1-c3烷基或c1-c3碘代烷基;

47、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；

48、f1是c1-c5碳氟或c1-c5碘代碳氟；并且

49、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤ k ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%。

50、根据本发明的另一个实施方式，提供了一种光致抗蚀剂组合物，所述光致抗蚀剂组合物包含：

51、敏化剂；

52、光活性化合物；和

53、聚合物，以及

54、其中所述光活性化合物是具有以下结构的碘鎓化合物：

55、，

56、其中d1是空间位阻取代的和未被取代的环烷烃、内酯和3-d结构中的一种或多种，

57、其中所述聚合物包括以下中的一种或多种：

58、，和

59、其中，当所述聚合物包括以下时，

60、，

61、x1是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

62、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

63、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；并且

64、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%；并且

65、其中，当所述聚合物包括以下时

66、

67、x1、x2和x3独立地是直接键、c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

68、其中，x1、x2和x3中的至少一个是c6-c30碘代芳基、c1-c30碘代烷基、c3-c30碘代环烷基、c1-c30碘代羟烷基、c2-c30碘代烷氧基、c3-c30碘代烷氧基烷基、c1-c30碘代乙酰基、c2-c30碘代乙酰基烷基、c1-c30碘代羧基、c2-c30碘代烷基羧基、c4-c30碘代环烷基羧基、c3-c30饱和或不饱和的碘代烃环或c3-c30碘代杂环基；

69、a1是酸不稳定的基团，所述酸不稳定的基团选自c6-c15碘代芳基、c4-c15碘代烷基、c4-c15碘代环烷基、c4-c15碘代羟烷基、c4-c15碘代烷氧基和c4-c15碘代烷氧基烷基；

70、b1、b2和b3独立地是h、i、c1-c3烷基或c1-c3碘代烷基;

71、s1和s2独立地是i或c6-c15碘代芳基、c1-c15碘代烷基、c3-c15碘代环烷基、c1-c15碘代羟烷基、c2-c15碘代烷氧基或c3-c15碘代烷氧基烷基；

72、f1是c1-c5碳氟或c1-c5碘代碳氟；并且

73、0摩尔% ≤ i ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤  j ≤ 100摩尔%，0摩尔% ≤ k ≤ 100摩尔%，和0 < i+j+k ≤ 100摩尔%。