本申请涉及半导体器件制备,特别是涉及抗蚀剂、图案化薄膜、图案化基底、半导体器件及其制备方法。
背景技术:
1、在半导体器件的制备过程中,需要将设计的电路图案或沟槽图案转移至半导体器件的基底上,以上工艺的实现往往依赖于抗蚀剂。在半导体器件的制程中,往往需要将抗蚀剂涂层形成在基板表面,再经曝光、显影以使抗蚀剂涂层转变成预设图案的膜层。由于曝光时适用的光源可能存在差异,抗蚀剂也包括多种类型;在一些情况下,抗蚀剂采用酸敏树脂与光致产酸剂配合,光致产酸剂经辐照后分解产酸,产生的酸作用于酸敏树脂使其发生化学反应,从而其溶解性发生变化。但是,一般的光致产酸剂的稳定性欠佳,在抗蚀剂的储存过程中易发生解离,损害抗蚀剂的曝光性能甚至导致抗蚀剂失效。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了抗蚀剂、图案化薄膜、图案化基底、半导体器件及其制备方法。本申请实施例提供的抗蚀剂曝光性能好,且具有较优的常温储存稳定性,在40 ℃高温环境下仍旧可表现出良好的长时储存能力,利于抗蚀剂的商业应用,以及高性能半导体器件产业的发展。
2、本申请实施例第一方面提供了一种抗蚀剂,包括酸敏树脂、光致产酸剂、溶剂和添加剂;其中,所述添加剂包括化学结构如式(ⅰ)所示的化合物:
3、式(ⅰ);
4、其中,所述r1、r2和r3各自独立地选自氢原子、烃基、烷氧基、含酯基的基团、含酮羰基的基团、羟基和含醚键的基团;其中,所述烃基包括烷基、烯基、炔基、脂环基、芳基中的一种或多种;
5、且所述r1、r2和r3中的至少一个选自所述烷氧基、所述含酯基的基团、所述含酮羰基的基团、所述羟基或所述含醚键的基团;所述r2和r3可连接成碳环。
6、上述添加剂实质上包括烷氧基、含酯基的基团、含酮羰基的基团、羟基和含醚键的基团中的一种或多种取代的咪唑的结构;将上述添加剂应用在抗蚀剂中时,酸敏树脂、光致产酸剂、溶剂和添加剂形成特定的化学环境,添加剂能够稳定存在;并且,上述添加剂具有两个可以吸附因光致产酸剂因不稳定而解离形成的酸的活性位点,具体是含酯基的基团、含酮羰基的基团、羟基和含醚键的基团中的至少一个取代的咪唑结构上的n原子,n原子可有效捕获光致产酸剂自分解产生的酸(例如,h+)并形成nh+或nh2+,从而有效抑制抗蚀剂的老化,提升抗蚀剂的存储稳定性;尤其是在高温环境下(例如,≥40 ℃),具有上述特定结构的添加剂仍旧可以发挥较优的捕获酸的效果,抑制抗蚀剂的高温老化。此外,上述特定结构的添加剂及其捕获酸后形成的化合物均能够在抗蚀剂中稳定存在,且对抗蚀剂的曝光性能均不会产生负面影响。
7、本申请一些实施方式中,所述r2和所述r3连接成c4-c12碳环。
8、本申请一些实施方式中,所述烃基、所述烷氧基、所述含酯基的基团、所述含酮羰基的基团、所述含醚键的基团的碳原子数小于或等于12。
9、本申请一些实施方式中,所述含醚键的基团包括*-ra-o-rb,*表示连接位置,其中,ra包括取代或未取代的亚烃基、rb包括取代或未取代的烃基。
10、本申请一些实施方式中,所述含酯基的基团包括*-rd-coo-re,其中,*表示连接位置,rd包括取代或未取代的亚烃基、单键中的任一种;re包括取代或未取代的烃基。
11、本申请一些实施方式中,所述含酮羰基的基团包括*-rh-co-ri,其中,*表示连接位置, rh包括取代或未取代的亚烃基、单键中的任一种,ri包括取代或未取代的烃基。
12、本申请一些实施方式中,所述添加剂包括化学结构如式(a)和式(b)所示的化合物中的至少一种;
13、式(a);式(b);
14、其中,n21、n22、n23、n21、n22、n23各自独立的为1-11之间的正整数。
15、本申请一些实施方式中,所述r1、r2和r3中的至少一个选自羟基和所述含醚键的基团中的至少一种。
16、本申请一些实施方式中,所述添加剂包括乙酰基咪唑。
17、本申请一些实施方式中,所述添加剂与所述光致产酸剂的质量之比为1:(0.001-1);所述光致产酸剂在所述抗蚀剂中的质量占比为0.01%-10%。
18、本申请一些实施方式中,还包括光致可分解碱;所述添加剂与所述光致可分解碱的质量比为1:(0.001-10);所述光致可分解碱在所述抗蚀剂中的质量占比为0.001%-10%。
19、本申请一些实施方式中,所述酸敏树脂包括聚丙烯酸酯类树脂。
20、本申请一些实施方式中,所述抗蚀剂还包括含氟树脂;所述含氟树脂的质量占比小于或等于所述酸敏树脂的质量的10%。
21、本申请实施例第二方面提供了一种图案化薄膜,所述图案化薄膜经由本申请实施例第一方面提供的抗蚀剂形成。
22、本申请实施例第三方面提供了一种图案化基底,采用本申请实施例第一方面提供的抗蚀剂制得。该图案化基底可以用于半导体器件如集成电路器件的制备,提高半导体器件制作精度和质量,进而提升半导体器件的性能。
23、本申请实施例第四方面提供了一种半导体器件,采用本申请实施例第二方面提供的图案化薄膜制得,或者,采用本申请实施例第三方面提供的图案化基底制得。本申请实施例提供的半导体器件具有高精度。
24、本申请实施例第五方面提供了一种半导体器件的制备方法,包括:
25、将本申请实施例第一方面提供的抗蚀剂涂覆在基底上,以在基底上形成膜层;
26、通过光掩膜将所述膜层显影,以在基底上形成图案化薄膜。
27、上述半导体器件的制备方法可以通过制得特征尺寸更小的半导体器件,有利于半导体高集成高精度的发展。
1.一种抗蚀剂,其特征在于,包括酸敏树脂、光致产酸剂、溶剂和添加剂;其中,所述添加剂包括化学结构如式(ⅰ)所示的化合物:
2.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述r2和所述r3连接成c4-c12碳环。
3.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述烃基、所述烷氧基、所述含酯基的基团、所述含酮羰基的基团、所述含醚键的基团的碳原子数小于或等于12。
4.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述含醚键的基团包括*-ra-o-rb,*表示连接位置,其中,ra包括取代或未取代的亚烃基、rb包括取代或未取代的烃基;
5.根据权利要求4所述的抗蚀剂,其特征在于,所述添加剂包括化学结构如式(a)和式(b)所示的化合物中的至少一种;
6.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述r1、r2和r3中的至少一个选自羟基和所述含醚键的基团中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述添加剂包括乙酰基咪唑。
8.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述添加剂与所述光致产酸剂的质量之比为1:(0.001-1);所述光致产酸剂在所述抗蚀剂中的质量占比为0.01%-10%。
9.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,还包括光致可分解碱;所述添加剂与所述光致可分解碱的质量比为1:(0.001-10);所述光致可分解碱在所述抗蚀剂中的质量占比为0.001%-10%。
10.根据权利要求1所述的抗蚀剂,其特征在于,所述酸敏树脂包括聚丙烯酸酯类树脂。
11.根据权利要求1-10任一项所述的抗蚀剂,其特征在于,所述抗蚀剂还包括含氟树脂;所述含氟树脂的质量占比小于或等于所述酸敏树脂的质量的10%。
12.一种图案化薄膜,其特征在于,所述图案化薄膜由如权利要求1-11任一项所述的抗蚀剂形成。
13.一种图案化基底,其特征在于,采用如权利要求1-11任一项所述的抗蚀剂制得。
14.一种半导体器件,其特征在于,采用如权利要求12所述的图案化薄膜,或,采用如权利要求13所述的图案化基底。
15.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括: