制造半导体装置的方法与流程

本发明实施例是有关于一种半导体装置的制造方法。

背景技术：

半导体集成电路(integratedcircuit；ic)工业已经历迅速的增长。ic材料及设计的技术进步已产生数个世代的ic，其中每一世代都具有比上一个世代更小且更复杂的电路。然而，这些进展增加了处理及制造ic的复杂性，为了实现这些进展，ic的制程及制造也需要类似的发展。在集成电路进化的过程中，随着几何尺寸(亦即通过使用制程而产生的最小组件(或线路))缩小，功能密度(亦即每晶片区域中的互连装置数目)已大幅度的提高。

日益缩小的几何尺寸对半导体制造带来挑战。例如，光阻遮罩更容易受到毛细力作用的影响。此情况随着遮罩深宽比增大及/或间距减小而加剧。结果，光阻遮罩可能塌陷，例如因为相邻光阻遮罩之间的毛细力的拉拽所致。

因此，虽然现有的半导体制造技术大致上足以满足其预期的目的，但这些技术并非在各方面令人完全满意。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种半导体装置的制造方法，此方法包括：在一基板上方形成一第一光阻图案及一第二光阻图案，第一光阻图案与第二光阻图案分隔一间隙；涂布一化学混合物于第一光阻图案及第二光阻图案上，化学混合物包含一化学材料及混合在化学材料内的表面活性剂粒子，其中化学混合物充填间隙；之后，在第一光阻图案及第二光阻图案上执行一烘烤制程，烘烤制程使得间隙收缩，其中至少一些表面活性剂粒子配置在间隙的侧壁边界上；之后，在第一光阻图案及第二光阻图案上执行一显影制程，其中显影制程移除位于间隙中、第一光阻图案及第二光阻图案上方的化学混合物，其中配置在间隙的侧壁边界处的这些表面活性剂粒子在显影制程期间减少一毛细效应。

根据本发明实施例的另一方面，一种半导体装置的制造方法，包括：在一化学材料中混合表面活性剂化合物，化学材料具有热交联性质；在一基板上方形成一第一光阻图案及一第二光阻图案，第一光阻图案及第二光阻图案之间定义一沟槽；将混合有表面活性剂化合物的化学材料施加在基板上方及第一光阻图案及第二光阻图案周围；加热化学材料及第一光阻图案及第二光阻图案，借此将配置在第一光阻图案及第二光阻图案上的化学材料的部分转变为一交联材料，其中交联材料的侧壁表面上配置有表面活性剂化合物；以及通过施加一显影溶液来显影第一光阻图案及第二光阻图案，其中显影通过移除化学材料的尚未转变为交联材料的部分而减少沟槽的一宽度，其中配置在交联材料的这些侧壁表面上的表面活性剂化合物减少第一光阻图案及第二光阻图案在显影期间所经受的毛细力。

根据本发明实施例的又一方面，一种半导体装置的制造方法，包括：混合表面活性剂分子于一化学材料的整体中，化学品包含热响应性共聚合物，当此共聚合物被烘烤，此共聚合物促进一光阻剂材料的流动；在一基板上方形成一第一光阻图案及一第二光阻图案，第一光阻图案及第二光阻图案通过一沟槽分隔；将混合有这些表面活性剂分子的化学材料涂布在第一光阻图案及第二光阻图案上方；在涂布之后，烘烤化学材料及第一光阻图案及第二光阻图案，其中化学材料回应于烘烤而诱使第一光阻图案及第二光阻图案流向彼此，借此减少沟槽的一横向维度，其中化学材料在光阻图案流动期间向第一光阻图案及第二光阻图案的侧壁提供机械支撑，且其中表面活性剂分子存在于沟槽的侧壁边界上；在烘烤之后，通过使用一显影溶液来显影第一光阻图案及第二光阻图案，其中显影溶液移除化学材料，且其中通过这些表面活性剂分子在沟槽的侧壁边界上的存在而减少沟槽内侧的毛细力。

附图说明

本说明书的实施方式是在阅读以下详细说明的同时参阅附图以进行理解。需强调，依据工业中的标准实务，多个特征并未按比例绘制。实际上，多个特征的维度可任意增大或缩小，以便使论述明晰。

图1绘示根据本说明书多个实施方式的混合在化学材料中的表面活性剂粒子；

图2-15是依据本说明书多个实施方式的半导体装置在各制造阶段的概略的局部剖面侧视图；

图16-18是依据本说明书多个实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。

具体实施方式

应理解，以下揭示内容提供众多不同的实施方式或实施例，用以实现本发明实施例的不同特征。下文中描述组件及排列的特定实施例是为了以简化本说明书。这些组件及排列当然仅为实施例，且不意欲进行限制。此外，在下文的描述中，第一特征形成在第二特征上方或之上可包括其中第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施方式，亦可包括在第一特征与第二特征之间形成一额外特征而使第一特征与第二特征不直接接触的实施方式。为简化及清楚起见，多个特征可用不同比例任意绘制。

随着半导体制造技术持续演变，装置的尺寸日益地变小。当装置的尺寸够小时，毛细力对制造产生不利的干扰。例如，光阻遮罩的形成包含使用显影液的显影制程。在次-微米节距等级(sub-micronpitchlevel)，用于显影制程中的显影溶液可能导致光阻图案塌陷，此塌陷归因于在光阻图案上有效地“拉动”的毛细力所致。当形成光阻图案而使其间具有高且窄(或高深宽比)的沟槽时，此问题加剧。高且窄的沟槽意谓着光阻遮罩更易受毛细力的作用，这使得光阻图案更有可能塌陷。因此，一些已知制造技术减小沟槽的深宽比，例如通过降低光阻图案的高度或增大光阻图案的间隙。然而，所得光阻遮罩可能不能满足进阶半导体制程的需求，此制程可能需要高且窄的光阻遮罩以图案化接触孔或界定影像感测器的辐射感测像素。

为解决上述讨论问题，本说明书包含形成光阻遮罩的方法，此方法较不易受毛细力的影响，而无须牺牲深宽比，如下文所述并参阅图1-18。

图1绘示一混合制程，其中表面活性剂粒子或表面活性剂化合物在此制程中混合至化学品内。更详细而言，容器50包含化学材料60。在一些实施方式中，化学材料60包括“通过化学收缩辅助的解析度增强(resolutionenhancementlithographyassistedbychemicalshrinkage)”材料(或称为relacs)。relacs材料包括可溶于水的材料(例如聚合物)，此材料具有热交联特性(thermalcross-linkingproperties)。因此，涂布在光阻膜上的relacs材料的一部分可在烘烤制程期间交联至光阻膜，借此减小相邻光阻膜之间的间隙。余下的未反应(例如未交联)relacs材料可在烘烤之后的显影制程中被移除。作为实施例，relacs材料的细节叙述在lauraj.peters于1999年9月发表于“半导体国际(semiconductorinternational)”，标题为“resistsjointhesub-lambdarevolution”的论文中，及日本专利申请公开案第h10-73927号中，上述各文件的全部内容在此以引用的方式并入本说明书中。

在其他某些实施方式中，化学材料60包括由东京应化工业株式会社(tokyoohkakogyoco.)开发的“增强解析度的收缩辅助膜(shrinkassistfilmforenhancedresolution)”材料(或称为safier)。safier材料包括水溶液，此水溶液包含热响应聚合物(thermo-responsivepolymers)，这些聚合物在烘烤制程期间有利于光阻剂的流动。safier材料可与光阻剂发生或不发生化学反应，但在光阻剂流动的时为光阻剂侧壁提供机械支撑。由safier材料提供的机械支撑使光阻图案轮廓的劣化最小化。safier材料可在烘烤之后的显影制程中被移除。作为一实施例，safier材料的细节叙述在xiaominyang等人所著的发表于“真空科学技术学报b(journalofvacuumscience&technologyb)”2004年12月第22卷第6版，标题为“electron-beamsafiertmprocessanditsapplicationformagneticthin-filmheads”的论文中，此论文全部内容以引用的方式并入本说明书中。

根据本说明书多个方面，表面活性剂粒子70混合在化学材料60中。表面活性剂粒子70包括减小液体之间或液体与固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物或分子。例如，表面活性剂粒子可包括一分子，此分子具有可溶于水的端部及可溶于油的一相对端部。表面活性剂分子可积聚以形成微胞(micelles)。在一些实施方式中，表面活性剂粒子70中的每一粒子包括氟化化合物(fluorinatedcompound)。在其他某些实施方式中，表面活性剂粒子70中的每一粒子包括烃化合物(hydrocarboncompound)。

如图1所示，表面活性剂粒子70混合在化学材料60中以使得这些粒子均匀分布在整个化学材料60中。换言之，表面活性剂粒子70均匀地或平均地混合在化学材料60内。在其他某些实施方式中，表面活性剂粒子70仍分布在整个化学材料60中，但此分布可能不完全均匀。在任一情况下，通过在化学材料60中混合表面活性剂粒子而获得的化学混合物将在随后的制程中施加于光阻图案。为便于参考，此化学混合物可互换地在下文中被称作收缩材料。

图2-15是根据本说明书实施方式经历不同制造阶段的半导体装置的概略的局部剖面侧视图。请参照图2，提供基板100。基板100可包括掺杂有诸如磷或砷的n型掺杂剂的硅基板，或此硅基板可掺杂有诸如硼的p型掺杂剂。基板100亦可包括诸如锗及金钢石的其他元素的半导体。基板可选择性地包括化合物半导体及/或合金半导体。此外，基板100可包括磊晶层(epi-layer)，基板100可经应变以实现效能增强，基板100也可包括硅上绝缘体(silicononinsulator；soi)结构。亦理解，一或更多个层亦可在基板100上方形成，但为简化起见，这些层并未在图2中具体绘示。为本说明书的目的，在下文所述的基板100可视作仅包括基板100自身，或可视作包括形成于基板100上方的一或更多个层。

光阻图案110及111形成于基板100上方。光阻图案110及111可通过在基板100上方沉积(例如旋涂)光阻膜以及之后在微影制程中将此光阻膜图案化而形成，其可包含一或更多个制程，如曝光、曝光后烘烤、显影等(未必依此次序)。图2中绘示的光阻图案110-111处于显影后检验(after-developing-inspection；adi)阶段。在此阶段中，光阻图案110-111由间隙120分隔，或可称为光阻图案110-111定义沟槽120。间隙/沟槽120具有高度130(垂直维度)及宽度140(横向维度)。沟槽120的深宽比可定义为高度130与宽度140的比率。

随着半导体装置制造技术发展，需要有更大的深宽比。提高深宽比的一个方式是通过应用收缩材料来减小宽度140。举例而言，请参照图3，收缩材料60施加到基板100上方及涂布在光阻图案110-111上。在图3绘示的实施方式中，收缩材料60包括前文论述的relacs材料。收缩材料60的涂布可通过使用旋涂制程来完成。如前文所论述，表面活性剂粒子70已混合至整个收缩材料60，例如以均匀分布的方式。因此，表面活性剂粒子70亦混合在整个涂布的收缩材料60中(亦即涂布在光阻图案110-111之上及周围)。借此，光阻图案110-111的侧壁表面上(或附近)配置有表面活性剂粒子60。

现请参照图4，对收缩材料60及光阻图案110-111执行烘烤制程(或加热制程)180。在一些实施方式中，烘烤制程在温度为约140℃至170℃之间的范围执行，制程时间为约60秒至约120秒之间的范围。烘烤制程180在光阻图案110-111周围形成交联膜(cross-linkingfilms)200及201。回应于烘烤制程180中的热能，涂布在光阻图案110-111周围的收缩材料60(在此为relacs材料)的部分经历化学反应，借此使得收缩材料60的这些部分变成交联。因此，交联膜200-201形成于光阻图案110-111的上表面及侧壁表面上。由于交联性质，交联膜200-201黏附于光阻图案110-111的上表面及侧壁表面，此举阻止交联膜200-201在随后的显影制程中被移除。换言之，当光阻图案110-111在随后制程中用作遮罩时，交联膜200-201可被视为放大的光阻图案110-111中的一部分。

根据本说明书多个方面，至少某些表面活性剂粒子70分布在交联膜200-201的侧壁表面上(或附近)，例如在侧壁表面220-221上或附近。如上所述，表面活性剂粒子70是配置以减少侧壁表面上的表面张力(例如，侧壁表面220-221上的表面张力)。因而，配置在交联膜200-201的侧壁表面上的表面活性剂粒子70可减少光阻图案110-111在随后执行的显影制程中所经历的毛细力，下文中更详细地论述。

现请参照图5，执行显影制程250以移除收缩材料60中尚未交联的部分。显影制程250包括应用显影溶液以冲洗收缩材料60及光阻图案110-111。在一些实施方式中，显影溶液包含纯水或去离子水(de-ionizedwater；diw)。在其他实施方式中，显影溶液包含氢氧化四甲铵(tetramethylammoniumhydroxide,tmah)。收缩材料60的移除形成沟槽(或间隙)120a于光阻图案110-111之间。与图2所示的先前的沟槽120相比，缩小的沟槽120a具有增加的高度(垂直维度)130a及减小的宽度(横向维度)140a。减小的宽度140a让更小的装置尺寸得以实现。例如，光阻图案110-111可用以(作为遮罩)图案化更小的接触孔，以作为互连结构的部分，或这些光阻图案可用以(作为离子植入遮罩)形成影像感测器装置的更小的像素。

如前文所论述，配置在侧壁表面220-221上或附近的表面活性剂粒子70减少侧壁表面的表面张力。毛细力与表面张力有关(或为表面张力的函数)。例如，fc(毛细力)与γ*cos2θ(表面张力)有关。因为配置在侧壁上的表面活性剂粒子70的存在使侧壁220-221上的表面张力减少，沟槽120a内侧的毛细力亦减少。

沟槽内侧的毛细力减少是有益的，因为此举减少光阻图案110-110塌陷的可能性。更详细而言，随着装置的尺寸变小，沟槽120a变得越来越窄。因此，沟槽120a内侧的毛细力的效应变得越来越明显。毛细力有效地将光阻图案110-111向彼此“拉动”。若毛细力强于光阻图案110-111与基板100的黏附力，则光阻图案110-111的一者(或两者)可能倾倒及塌陷。光阻图案110-111塌陷的可能性随着沟槽120a变得更高及更窄而进一步增加。换言之，因为沟槽120a比沟槽120具有更小的宽度140a及更大的高度130a，因此沟槽120a的深宽比增大，从而使得光阻图案110-111更可能塌陷。

然而，侧壁表面220-221上的表面活性剂粒子70的存在减少侧壁上的表面张力，从而减少在显影制程250期间光阻图案110-111所经历的毛细力。因此，尽管沟槽120a具有增大的深宽比，但毛细力的减少却减少光阻图案塌陷的可能性。此意谓着可形成比传统的方式更高及更靠近彼此的光阻图案110-111(亦即两个图案之间具有更高深宽比的沟槽)。例如，沟槽120a可形成具有高达11:1的深宽比，或高达12:1(甚至更大)的深宽比，而无光阻图案塌陷的风险；但一般光阻图案之间的沟槽的深宽比具有高达约8:1或9:1的深宽比，而无光阻图案塌陷的风险。较高的深宽比(亦即更高及定位更靠近)的光阻图案110-111在执行随后的制造制程时是有利的，这些制程例如接触孔的蚀刻或通过离子植入形成像素，下文将进一步详细论述。

图3-5绘示本说明书中使用relacs材料作为收缩材料60的实施方式。图6-8绘示本说明书中使用safier材料(前文关于图1的论述)用作收缩材料的另一实施方式。为清楚及一致性的理由，图3-8中出现的相似组件将以相同符号标记。

请参照图6，包含safier材料的收缩材料60施加到基板100上方及涂布在光阻图案110-111上。此外，因为表面活性剂粒子70已经混合在整个(例如均匀分布或均匀分布)收缩材料60中，因此表面活性剂粒子70亦配置在光阻图案110-111的侧壁表面上(或附近)。

现请参照图7，对收缩材料60及光阻图案110-111执行烘烤制程(或加热制程)180。在一些实施方式中，烘烤制程在制程温度为约100℃至160℃之间的范围内执行，制程期间为约60秒至约90秒之间的范围。safier材料包含热响应性聚合物(thermo-responsivepolymers)，这些聚合物在烘烤制程180期间促进光阻剂流动。换言之，光阻图案110及111向外横向流动，且分别重新塑形(reshaped)为光阻图案110a及111a。，光阻图案在流动发生之前的侧壁在此以虚线绘示，在图7中使用横向指向的箭头绘示流动方向。光阻图案的侧壁220-221因此更靠近地移动向彼此，借此减少光阻图案之间的距离。光阻图案110a-111a的高度亦由于横向扩张而减少。在光阻剂流动期间，收缩材料60(亦即safier材料)亦向光阻图案110a-111a的侧壁220-221提供一些机械支撑，因此允许侧壁220-221维持其形状。

在光阻剂流动形成光阻图案110a-111a之后，至少一些表面活性剂粒子70仍分布在光阻图案110a-111a的侧壁表面220-221上(或附近)，因为表面活性剂粒子是均质地混合在收缩材料60中。如前文所论述，表面活性剂粒子70是配置以减少侧壁表面220-221上的表面张力，此举在下文讨论的显影制程中减少光阻图案110a-111a所经历的毛细力。

现请参照图8，执行显影制程250以移除收缩材料。显影制程250包括应用显影溶液以洗净收缩材料60及光阻图案110-111。在一些实施方式中，显影溶液包含去离子水(de-ionizedwater；diw)。移除收缩材料60在光阻图案110a-111a之间形成沟槽(或间隙)120b。与图2绘示的之前的沟槽120相比，缩小的沟槽120b具有减少的高度(垂直维度)130b及减小的宽度(横向维度)140b。减小的宽度140b允许形成更小的装置尺寸。例如，光阻图案110a-111a可用以(作为遮罩)图案化更小的接触孔以作为互连结构的部分，或这些光阻图案可用以(作为离子植入遮罩)形成影像感测器装置的更小的像素。减小的高度130b可通过首先形成更高的光阻图案110-111而得以补偿。

如前文所论述，配置在侧壁表面220-221上或附近的表面活性剂粒子70减少侧壁表面的表面张力。如上所述，毛细力与表面张力有关。因为侧壁220-221上的表面张力由于配置在侧壁上的表面活性剂粒子70的存在而减少，沟槽120b内侧的毛细力亦减少。且由于前文所述的原因，沟槽120b内侧的毛细力减少降低了光阻图案110-110塌陷的可能性。此意谓着可以形成比传统可行方式更高及更靠近彼此的光阻图案110a-111a(亦即具有更高深宽比的沟槽，例如大于11:1)的图案，这是有利于随后的制造制程，例如接触孔蚀刻或通过离子植入形成像素，下文将更详细地讨论。

图9-11绘示通过使用图5的光阻图案110-111或图8的光阻图案110a-111a作为遮罩来形成导电接触点(conductivecontacts)的制程。请参照图9，源极/漏极区域300形成于基板100中。源极/漏极区域300是诸如mosfet的晶体管装置的源极或漏极。源极/漏极区域300可通过一或多个离子植入或扩散制程而形成。介电层310形成于源极/漏极区域300上方。介电层310可包含低介电常数(low-k)的介电材料。

图5的光阻图案110-111(或图8的光阻图案110a-111a)通过前文讨论的与图2-5或图6-8相关连的制程而形成于介电层310上方。换言之，形成光阻图案110-111(或110a-111a)是通过将光阻膜图案化成为被间隙/沟槽120a(或120b)分隔的不同光阻图案，然后利用应用收缩材料60而减少间隙/沟槽，此收缩材料60具有混合于其中的表面活性剂粒子70。缩小的沟槽120a/120b可由于其侧壁上的表面活性剂粒子而实现更高的深宽比(亦即更窄及/或更高)，在显影制程期间，随着收缩材料60被移除，这些表面活性剂粒子减少毛细力。为简化起见，表面活性剂粒子70(或交联薄膜200-201)未具体绘示在图9中。光阻图案110-111(或110a-111a)现在可作为遮罩以图案化源极/漏极区域300的接触孔。

现请参照图10，执行蚀刻制程330至介电层310以使沟槽120a/120b延伸至介电层310内。换言之，介电层310被“打开”，以便曝露源极/漏极区域300的一部分。此开口亦被称作接触孔，因为导电触点随后将形成于此接触孔中。通过使用光阻图案110-111(或光阻图案110a-111a)作为蚀刻遮罩而执行蚀刻制程330。通过本说明书的制程所得沟槽120a(或120b)的更大深宽比允许让这接触孔形成的更小(例如更窄)。此外，此举可在光阻图案110-111(或110a-111a)无塌陷风险的情况下完成。

现请参照图11，例如通过光阻剂灰化或剥离制程移除光阻图案110-111(或110a-111a)。导电触点350形成于接触孔中，此举可通过将诸如钨(或铜或铝)的导电材料沉积在接触孔中而进行。导电触点350提供电连接性至晶体管的源极/漏极区域300。

除形成晶体管触点(亦即形成接触孔)之外，本说明书的制程亦可用于制造影像感测器装置。影像感测器装置是配置以感测诸如光的辐射的半导体影像感测器。互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor；cmos)影像感测器(cmosimagesensor；cis)及电荷耦合装置(chargecoupleddevice；ccd)感测器已广泛地使用于各种应用中，例如数位静态相机或行动电话相机的应用。这些装置利用包括光二极管及晶体管的基板中的像素阵列，此像素阵列可吸收照射向基板的辐射及将感测到的辐射转化为电信号。影像感测器装置更包括额外电路系统及输入/输出，其配备在像素格(gridofpixels)附近用以为像素提供操作环境以及支援外部与像素的通信。

影像感测器装置可为前侧照射(fsi)影像感测器或背侧照射(bsi)影像感测器。在图12中绘示的实施方式中，使用背侧照射影像感测器装置，但应理解，本说明书的态样亦可适合于前侧照射影像感测器。

请参照图12，背侧照射影像感测器装置400包括基板100，此基板亦可被视作装置基板。装置基板100具有前侧(亦被称作前表面)410及背侧(亦被称作背表面)420。对于诸如影像感测器装置400的bsi影像感测器装置而言，辐射从背侧420射入(在下文讨论的基板薄化制程之后)及穿过背表面420进入残余基板。在一些实施方式中，基板初始厚度处于约100微米至约3000微米的范围中，例如在约500微米与约1000微米之间。

图5的光阻图案110-111(或图8的光阻图案110a-111a)通过前文与图2-5或图6-8相关的讨论的制程而形成于基板100上方。换言之，形成光阻图案110-111(或110a-111a)是通过将光阻膜图案化而成为被间隙/沟槽120a(或120b)分隔的不同光阻图案，然后利用应用收缩材料60而缩小间隙/沟槽，此收缩材料60具有混合于其中的表面活性剂粒子70。缩小的沟槽120a/120b由于其侧壁上的表面活性剂粒子而可实现更高的深宽比(亦即更窄及/或更高)，在显影制程期间，随着收缩材料60被移除，这些表面活性剂粒子减少毛细力。为简化起见，表面活性剂粒子70(或交联薄膜200-201)不在图12中具体绘示。

光阻图案110-111(或110a-111a)可在离子植入制程440中用作遮罩，此制程经执行以在基板100前侧410内植入掺杂剂离子。光阻遮罩阻止离子被植入进入配置在光阻遮罩下方的基板100区域内。离子经由沟槽120a(或120b)被植入进入基板内。植入离子具有与基板100相反类型的导电性，且形成影像感测器装置400的辐射感测元件450，例如作为像素的一部分以侦测从背侧420射向基板的光。在一些实施方式中，辐射感测元件450是光二极管的一部分。尽管在图12中绘示单个辐射感测元件450，但应理解，以类似方式形成多个辐射感测元件，这些辐射感测元件可被称作像素阵列。

如前文所述，形成沟槽120a(或120b)以具有比已知制程中的沟槽更大的深宽比。此外，此更大深宽比可在光阻图案110-111(或110a-111a)无塌陷风险的情况下获得。沟槽120a(或120b)的更小宽度140a(或140b)允许辐射感测元件450的宽度(横向维度)与已知的辐射感测元件相比亦更小，因为辐射感测元件450的宽度与沟槽120a(或120b)的宽度直接相关。辐射感测元件450的更小宽度允许更大数目的像素挤压在相同尺寸的封装上，以用于影像感测器装置400，或允许影像感测器装置400小于已知的影像感测器装置，上述两个情况皆被视作改良。此外，更高的光阻图案110-111(或110a-111a)允许光阻遮罩在阻断掺杂剂离子植入至错误的基板100区域内时更为有效。换言之，由于光阻遮罩高度增加，因此光阻遮罩更为有效。

尽管图12中的实施方式直接使用光阻图案110-111(或110a-111a)作为离子植入遮罩，但应理解，在替代的实施方式中，光阻遮罩可用以图案化其下方的层以先形成硬质遮罩，然后在离子植入制程440中使用硬质遮罩作为离子植入遮罩。

执行额外制程以完成影像感测器装置400的制造。请参照图13，光阻遮罩被移除。互连结构480形成于装置基板100的前侧410上方。互连结构480包括多个图案化介电层及导电层，这些介电层及导电层在影像感测器装置400的多个掺杂特征、电路系统及输入/输出之间提供互连(例如布线)。互连结构480包括层间介电质(interlayerdielectric；ild)及多层互连(ultilayerinterconnect；mli)结构。mli结构包括触点、通孔及金属线路。mli结构可包括诸如铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物，或上述各者的组合的导电材料，此结构被称作铝互连装置。互连装置元件可通过包括物理气相沉积(physicalvapordeposition；pvd)(或溅射)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition；cvd)、原子层沉积(atomiclayerdeposition；ald)或上述各者的组合的制程形成。用以形成铝互连装置的其他制造技术可包括光微影处理及蚀刻，以图案化导电材料而用于垂直连接(例如通孔/触点)及水平连接(例如导电线路)。

又请参照图13，缓冲层490形成于互连装置结构480上。在此实施方式中，缓冲层490包括诸如氧化硅的介电材料。或者，缓冲层490可在可选择性地包括氮化硅。缓冲层490通过cvd、pvd或其他适用技术而形成。缓冲层490通过cmp制程经平坦化而形成平滑表面。

之后，载体基板500与装置基板100经由缓冲层490而黏接，以执行装置基板100的背侧420的处理。此实施方式中的载体基板500类似于基板100并包括硅材料。或者，载体基板500可包括玻璃基板或另一适合材料。载体基板500可通过分子力(被称为直接黏接或光学熔融黏接的技术)或通过此项技术中的其他已知黏接技术(如金属扩散或阳极结合)黏接至装置基板100。

缓冲层490在装置基板100与载体基板500之间提供电性绝缘。载体基板500为形成于装置基板100前侧410上的多个特征提供了保护，例如辐射感测元件450。载体基板500亦为装置基板100的背侧420的处理提供机械强度及支撑，如下文所讨论。在黏接之后，装置基板100及载体基板500可选选择性地经退火以增强黏接强度。

请参照图14，在黏接载体基板500之后，执行薄化制程520以从背侧420薄化装置基板100。薄化制程520可包括机械研磨制程及化学薄化制程。在机械研磨制程期间，可先从装置基板100上移除大量的基板材料。之后，化学薄化制程可向装置基板100背侧420施加蚀刻化学品以进一步将装置基板100薄化至数微米的数量级的厚度。在一些实施方式中，被薄化的基板100的厚度为大于约1微米但小于约5微米。亦应理解，本说明书中揭示的特定厚度仅为实施例，且可依据影像感测器装置400的应用类型及设计要求而实施其他厚度。

现请参照图15，彩色滤光层540可形成于基板100的背侧420上。彩色滤光层540可包含多个滤色器，这些滤色器经定位以使得入射辐射导向这些滤色器上并穿过这些滤色器。滤色器可包括基于染料(dye-based)(或基于颜料(dye-based))的聚合物或树脂以过滤入射辐射的特定波长带，其对应于色谱(例如红、绿，及蓝)。之后，包含多个微透镜的微透镜层550形成于彩色滤光层540上方。微透镜引导及聚焦入射辐射前往装置基板100中的特定辐射感测区域，如辐射感测元件450。微透镜可以被定位成各种配置方式并具有各种形状，取决于微透镜的材料折射率及与感测器表面的距离。在形成彩色滤光层540或微透镜层550之前，装置基板100也可进行非必要的雷射退火制程。

应理解，上述制造制程的顺序并非意欲限制。在本说明书中所示实施方式以外的其他实施方式中，一些层或装置可根据不同的制程顺序而形成。此外，可形成某些其他的层，但为简化起见，并未在本说明书中绘示。例如，在彩色滤光层540及/或微透镜层550形成之前，可在基板100背侧420上方形成抗反射涂层(anti-reflectioncoating；arc)。

亦应理解，以上的讨论大部分是关于影像感测器装置400的像素阵列区域。除像素区域之外，影像感测器装置400亦包括周边区域、黏合衬垫区域，及切割线区域。周边区域可包括需要保持光学暗色(opticallydark)的装置。这些装置可包括数位装置，例如特殊应用集成电路(application-specificintegratedcircuit；asic)装置或晶片上系统(systemonchip；soc)装置，或用以为影像感测器装置400形成光强度基线的基准像素。保留黏接衬垫区域用于黏接衬垫的形成，以便可形成影像感测器装置400与外部装置之间的电连接。切割线区域包括将一个半导体晶粒与相邻的半导体晶粒隔开的区域。在封装晶粒及作为集成电路晶片出售晶粒之前，将在稍后的制造制程中贯穿切断切割线区域，以分隔相邻晶粒。为简化起见，影像感测器装置400的这些其他区域的细节并未在本说明书中绘示或描述。

上述论述亦是关于bsi影像感测器装置。然而，设想本说明书的多个方面亦可应用于前侧照射(fsi)影像感测器装置。例如，fsi影像感测器装置亦可使用类似于本说明书中论述的像素210的像素，以侦测光，但光从前侧射入(并进入基板)，而非背侧。fsi影像感测器装置不涉及晶圆背侧薄化制程，且将改为在前侧上形成滤色器及微透镜。互连结构以一种不阻碍或妨碍从前侧射入的入射光的路径的方式实施。可见，依据本说明书形成的光阻图案(具有较高深宽比沟槽)亦可用以形成fsi影像感测器装置的辐射感测元件。

图16是根据本说明书实施方式绘示制造半导体装置的方法600的流程图。方法600包括在基板上方形成第一光阻图案及第二光阻图案的步骤610。第一光阻图案通过间隙与第二光阻图案分隔。

方法600包括在第一光阻图案及第二光阻图案上涂布化学混合物的步骤620。化学混合物包含化学材料及混合至化学材料内的表面活性剂粒子。化学混合物充填间隙。

方法600包括在第一光阻图案及第二光阻图案上执行烘烤制程的步骤630。烘烤制程使得间隙收缩。至少一些表面活性剂粒子配置在间隙的侧壁边界处。

方法600包括在第一光阻图案及第二光阻图案上执行显影制程的步骤640。显影制程移除间隙中及光阻图案上方的化学混合物。配置在间隙的侧壁边界处的表面活性剂粒子减少显影制程期间的毛细效应。

在一些实施方式中，化学材料具有热交联性质，以使得步骤630的烘烤制程导致化学混合物的一部分变得与第一光阻图案及第二光阻图案的侧壁交联。化学混合物的交联部分定义间隙的侧壁边界。

在一些实施方式中，化学材料包含热响应性共聚物，这些共聚物促进第一光阻图案及第二光阻图案在步骤630的烘烤制程期间的流动。第一光阻图案及第二光阻图案的流动导致间隙收缩。

应理解，可在方法600的步骤610-640之前、期间，及之后可执行额外步骤。例如，方法600可在涂布之前包括一步骤：以均匀分布方式在化学材料中混合表面活性剂粒子。在一些实施方式中，方法600在混合之前包括一步骤：获得氟化表面活性剂以作为表面活性剂粒子。在一些实施方式中，方法600在混合之前包括一步骤：获得烃表面活性剂以作为表面活性剂粒子。在一些实施方式中，方法600在执行显影制程之后包括一步骤：形成接触孔，其中接触孔的形成是通过将第一光阻图案及第二光阻图案用作遮罩来执行的。在一些实施方式中，方法600在执行显影制程之后包括一步骤：形成影像感测器装置的感光像素，其中感光像素的形成是通过将第一光阻图案及第二光阻图案用作遮罩来执行的。

图17是根据本说明书实施方式绘示制造半导体装置的方法700的流程图。方法700包括在化学材料中混合表面活性剂化合物的步骤710，此化学材料具有热交联性质。

方法700包括在基板上方形成第一光阻图案及第二光阻图案的步骤720，此第一光阻图案及第二光阻图案定义此两个图案之间的沟槽。

方法700包括在基板上方及第一光阻图案及第二光阻图案周围施加混合有表面活性剂化合物的化学材料的步骤730。

方法700包括加热化学材料及光阻图案的步骤740，借此将配置在第一光阻图案及第二光阻图案上的化学材料的部分转变为交联材料。交联材料的侧壁表面上配置有表面活性剂化合物。

方法700包括通过应用显影溶液来显影第一光阻图案及第二光阻图案的步骤750。显影通过移除尚未转换至交联材料的化学材料部分而减少沟槽宽度。交联材料的侧壁表面上配置的表面活性剂化合物减少第一光阻图案及第二光阻图案在显影期间经受的毛细力。

在一些实施方式中，混合包括：在化学材料中均匀地混合表面活性剂化合物。

应理解，可在方法700的步骤710-750之前、期间，及之后可执行额外步骤。例如，在一些实施方式中，方法700可在混合之前包括一步骤：获得氟化表面活性剂以作为表面活性剂化合物。在一些实施方式中，方法700在混合之前可包括一步骤：获得烃表面活性剂以作为表面活性剂化合物。在一些实施方式中，方法700可在显影之后包括一步骤：通过蚀刻制程形成接触孔，在此制程中第一光阻图案及第二光阻图案作为蚀刻遮罩。在一些实施方式中，方法700可在显影之后包括一步骤：通过离子植入制程形成影像感测器装置的辐射感测区域，在此制程中第一光阻图案及第二光阻图案作为植入遮罩。

图18是根据本说明书实施方式绘示制造半导体装置的方法800的流程图。方法800包括在整个化学材料中混合表面活性剂分子的步骤810。化学品包含热响应性共聚合物，此共聚合物可促进光阻剂材料的流动，以回应于被烘烤。

方法800包括在基板上方形成第一光阻图案及第二光阻图案的步骤820。第一光阻图案及第二光阻图案由沟槽分隔。

方法800包括在第一光阻图案及第二光阻图案上方涂布混合有表面活性剂分子的化学材料的步骤830。

方法800包括烘烤化学材料及光阻图案的步骤840。化学材料回应于烘烤而诱发第一光阻图案及第二光阻图案流向彼此，借此减少沟槽的横向维度。在流动期间，化学材料向第一光阻图案及第二光阻图案的侧壁提供机械支撑。表面活性剂分子存在于沟槽侧壁边界上。

方法800包括通过使用显影溶液来显影第一光阻图案及第二光阻图案的步骤850。显影溶液移除化学材料。通过表面活性剂分子在沟槽侧壁边界上的存在而减少沟槽内侧的毛细力。

在一些实施方式中，步骤810中的混合包括在化学材料内混合氟化表面活性剂分子。在一些实施方式中，步骤820中的混合包括在化学材料内混合烃表面活性剂分子。在一些实施方式中，混合包括：在化学材料中均匀地混合表面活性剂分子。

应理解，可在方法800的步骤810-850之前、期间，及的可执行额外的步骤。例如，在一些实施方式中，方法800包括至少部分地通过蚀刻制程形成接触孔的步骤，此第一光阻图案及第二光阻图案作为蚀刻制程的遮罩。在其他某些实施方式中，方法800在显影之后包括一步骤：通过离子植入制程形成影像感测器装置的辐射感测区域，此第一光阻图案及第二光阻图案作为离子植入制程中的植入遮罩。

基于上述讨论，可见，本说明书提供优于已知半导体制造的优点。然而，应理解，其他实施方式可提供额外优点，而本说明书中并非必然揭示全部的优点，因此对全部的实施方式而言，没有特定的优点是必须的。一个优点是光阻图案可在图案之间形成有较高深宽比的沟槽，而无光阻图案塌陷的风险。例如，如上述论述，化学收缩材料(或relacs或safier)允许光阻图案有效横向“收缩”，此减少沟槽的横向维度或宽度。在此制程中，用以移除收缩材料的显影溶液在沟槽内侧产生毛细力，这些毛细力可在光阻图案上拉动。已知如若光阻图案过高及/或如若光阻图案位置过于靠近彼此，则毛细力可导致光阻图案塌陷。为避免此问题，已知光阻图案形成方法通过减少光阻图案高度或增大光阻图案之间的空间来限制沟槽深宽比，在装置尺寸日益减小的先进半导体制造中，这些方法中无一是合乎需要的。

相较而言，本说明书通过在化学收缩材料中混合表面活性剂粒子而克服了此问题，以使得一些表面活性剂粒子在显影制程期间配置在沟槽侧壁表面之上。表面活性剂粒子减少表面张力，此表面张力与毛细力相关。因而，光阻图案经受的毛细力效应亦因为这些表面活性剂粒子的存在而减少，此举减小光阻图案塌陷的风险。因此，与已知可能情况相比，本说明书可形成具有更大高度及/或更近间隔的光阻图案，而没有光阻图案塌陷问题的风险。这些光阻图案可在随后的例如接触孔形成或像素离子植入的制程中作为遮罩以获得更佳的结果，例如更小装置尺寸或更大装置图案密度。其他优点可包括更低成本、增大产率，及与现有制程流程的相容。

本说明书的一个方面涉及制造半导体装置的方法。第一光阻图案及第二光阻图案在基板上方形成。第一光阻图案通过间隙与第二光阻图案分隔。化学混合物被涂布在第一光阻图案及第二光阻图案上。化学混合物包含化学材料及混合至化学材料内的表面活性剂粒子。化学混合物充填间隙。在第一光阻图案及第二光阻图案上执行烘烤制程，此烘烤制程导致间隙收缩。至少一些表面活性剂粒子配置在间隙的侧壁边界处。在第一光阻图案及第二光阻图案上执行显影制程。显影制程移除间隙中及光阻图案上方的化学混合物。配置在间隙的侧壁边界处的表面活性剂粒子减少显影制程期间的毛细效应。

本说明书的一个方面涉及制造半导体装置的方法。表面活性剂化合物混合在具有热交联性质的化学材料中。第一光阻图案及第二光阻图案在基板上方形成。第一光阻图案及第二光阻图案定义图案之间的沟槽。其中混合有表面活性剂化合物的化学材料施加在基板上方及第一光阻图案及第二光阻图案周围。加热化学材料及光阻图案，借此将化学材料中配置在第一光阻图案及第二光阻图案上的部分转换为交联材料。交联材料的侧壁表面上配置有表面活性剂化合物。第一光阻图案及第二光阻图案通过应用显影溶液而显影。显影通过移除尚未转换至交联材料的化学材料部分而减少沟槽宽度。交联材料的侧壁表面上配置的表面活性剂化合物减少第一光阻图案及第二光阻图案在显影期间经受的毛细力。

本说明书的一个方面涉及制造半导体装置的方法。表面活性剂分子混合在整个化学材料中。化学品包含热响应性共聚合物，此共聚合物促进光阻剂材料回应于烘烤的流动。第一光阻图案及第二光阻图案在基板上方形成。第一光阻图案及第二光阻图案由沟槽分隔。其中混合有表面活性剂分子的化学材料涂布在第一光阻图案及第二光阻图案上方。在涂布之后，烘烤化学材料及光阻图案。化学材料回应于烘烤而诱发第一光阻图案及第二光阻图案流向彼此，借此减少沟槽的横向维度。在流动期间，化学材料向第一光阻图案及第二光阻图案的侧壁提供机械支撑。表面活性剂分子存在于沟槽侧壁边界上。在烘烤之后，通过使用显影溶液而显影第一光阻图案及第二光阻图案。显影溶液移除化学材料。通过表面活性剂分子在沟槽侧壁边界上的存在而减少沟槽内侧的毛细力。

前述内容已概括数个实施方式的特征，以便彼等熟悉此项技术者可更佳地理解下文中的详细说明。彼等熟悉此项技术者应了解，本说明书可易于用作设计或修正其他制程及结构的基础，以实现与本说明书介绍的实施方式相同的目的及/或达到与其相同的优点。彼等熟悉此项技术者亦应了解，此种同等构造不脱离本说明书的精神及范畴，及可在不脱离本说明书精神及范畴的情况下在本说明书中进行多种变更、取代及更动。