半导体结构的形成方法与流程

本公开有关一种半导体技术，特别是有关一种半导体结构的形成方法。

背景技术：

半导体装置已用于如个人计算机、移动电话、数字相机及其它电子设备的多种电子应用中。通常通过按序在半导体基底上沉积绝缘或介电层、导电层与半导体层的材料，并使用光刻制程图案化各种材料层从而在其上形成电子组件与组件来制造半导体装置。许多集成电路通常制作在单一半导体晶圆上，并通过沿着集成电路之间的切割道切割而将晶圆切割成为独立的晶粒(die)。举例来说，这些独立的晶粒通常分别地封装于多重芯片模块(multi-chipmodules)或其它类型的封装结构。

然而，这些进步增加了加工及制造集成电路的复杂度。随着部件尺寸持续缩减，制造制程的实施难度逐步递增。因此，随着尺寸愈来愈小，形成可靠的半导体装置成为一项挑战。

技术实现要素：

公开实施例提供一种半导体结构的形成方法包括形成材料层于基底上方，以及形成辅助层于材料层上方。此辅助层包含：聚合物主链(backbone)、与聚合物主链键合的酸不稳定基团(acidlabilegroup，alg)、以及与聚合物主链键合的浮动基团(floatinggroup)。此浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法也包括形成阻抗层于辅助层上方，以及图案化阻抗层。

本公开实施例提供一种半导体结构的形成方法包括形成材料层于基底上方以及形成下层于材料层上方。下层包含：第一聚合物主链、与第一聚合物主链键合的酸不稳定基团(alg)、以及与第一聚合物主链键合的浮动基团。酸不稳定基团包含极性开关单元，并且浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法还包括形成阻抗层于下层上方，且阻抗层包含第二聚合物。此方法还包括通过进行曝光制程以曝光阻抗层，以及在进行曝光制程之后，第一聚合物与第二聚合物反应以形成第一聚合物与第二聚合物之间的分子间力。

本公开实施例提供一种半导体结构的形成方法包括形成材料层于基底上方，以及形成底层于材料层上方。此方法也包括形成中间层于底层上方。中间层包含：含硅无机聚合物、第一聚合物主链、与第一聚合物主链键合的酸不稳定基团(alg)、以及与第一聚合物主链键合的浮动基团。酸不稳定基团包含极性开关单元，以及浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法也包括形成阻抗层于中间层上方，以及图案化阻抗层。

附图说明

图1a-1e是依据本公开的一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。

图2是依据一些实施例，示出辅助层化学结构的图解。

图3a-3b是依据一些实施例，示出当在光刻制程中进行曝光制程时，发生于阻抗层与辅助层之反应的示意图。

图4a-4e是依据一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。

图5a-5f是依据一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。

附图标记说明

11～第一聚合物；

11a～第一聚合物主链；

12～第二聚合物；

13、15～化合物；

20～酸不稳定基团；

30～浮动基团；

40～光酸产生剂；

50～光可分解碱；

60～淬灭剂；

100～半导体装置；

102～基底；

104、104a～材料层；

105～掺杂区；

106～底层；

107、107a～下层；

108、108a～中间层；

109、109a～辅助层；

110、110a～阻抗层；

120～三层式阻抗；

170～掩模；

172～曝光制程；

174～第一显影制程；

176～第二显影制程；

r1～第一连接基团；

r2～第二连接基团；

t1～第一厚度；

t2～第二厚度。

具体实施方式

根据以下详细描述并结合附图阅读时，可最佳地理解本公开的各事项。应注意的是，依照业界的标准做法，各种部件(feature)并非依比例绘制。事实上，为了论述之明确性，各种部件之尺寸可能任意放大或缩小。

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施所提供的目标方案的不同部件。组件和配置的具体范例描述如下，以简化本公开。当然，这些说明仅为范例而非用以限定本公开。举例来说，叙述中若提及第一部件形成于第二部件上方或之上，可能包括所形成第一部件与第二部件是直接接触的实施例，也可能包括附加的部件形成于第一部件与第二部件之间而使第一部件与第二部件不直接接触的实施例。此外，本公开可能在各种范例中使用重复的参考数字和/或字母，此重复是为了简化和明确的目的，并不是指代不同的实施例和/或所论述的组件之间的关系。

以下描述实施例的一些变化。在各种视图及示出性的实施例中，相同的参考数字用于表示相同的组件。应理解的是，可以在方法之前、期间及之后提供附加的步骤，并且在其它实施例的方法中，一些步骤可以被取代或去掉。

本公开中描述的新颖的光刻制程、方法以及材料可用于许多应用，包含鳍式场效晶体管(fin-typefieldeffecttransistors，finfets)。举例来说，上述公开非常适合用于图案化鳍片以产生部件之间相对靠近的间隔。此外，可依据以上的公开制造用于形成鳍式场效晶体管的鳍片的间隔物。

本公开提供半导体结构及其形成方法的实施例。图1a-1e依据本公开的一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。此方法可使用于许多应用中，如鳍式场效晶体管(finfets)装置结构。

参考图1a，提供了基底102。可用硅或其它半导体材料制成基底102。在一些实施例中，基底102为晶圆。可选地或附加地，基底102可包括其它元素半导体材料，如锗(ge)。在一些实施例中，基底102以化合物半导体或合金半导体制成，如碳化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟、硅锗、碳化硅锗、磷化镓砷或磷化镓铟。在一些实施例中，基底102包括磊晶层。举例来说，基底102具有覆盖主体(bulk)半导体的磊晶层。

可在基底102上方形成一些装置组件。装置组件包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxidesemiconductorfieldeffecttransistors，mosfets)、互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductors，cmos)晶体管、双极结型晶体管(bipolarjunctiontransistors，bjt)、高压晶体管、高频晶体管、p信道和/或n信道场效晶体管(pfets/nfets)等)、二极管和/或其它应用组件。进行各种制程以形成装置组件，如沉积、蚀刻、植入、光刻、退火、和/或其它可应用的制程。

基底102可包括各种掺杂区，如p型井或n型井。掺杂区可使用如硼(b)或bf2的p型掺质和/或如磷(p)或砷(as)的n型掺质来掺杂。在一些其它的实施例中，可直接于基底102之上形成掺杂区。

基底102也包括隔离结构(未示出)。隔离结构用于界定并电性隔离形成在基底102之中和/或上方的各种装置。在一些实施例中，隔离结构包括浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，sti)结构、局部硅氧化(localoxidationofsilicon，locos)结构、或另一可应用的隔离结构。在一些实施例中，隔离结构包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂氟化物的硅玻璃(fluoride-dopedsilicateglass，fsg)、或另一合适的材料。

之后，在基底102上方形成材料层104，并在材料层104上方形成辅助层109。之后，在辅助层109上方形成阻抗层110。在一些实施例中，通过沉积制程，如旋转涂布制程、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)制程、物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)制程、和/或其它合适的沉积制程独立地形成材料层104、辅助层109以及阻抗层110。

图2为依据一些实施例，示出辅助层109化学结构的图解。如图2所示，辅助层109包含第一聚合物11以及溶剂。

第一聚合物11包含第一聚合物主链11a，以及与第一聚合物主链11a键合的酸不稳定基团(acidlabilegroup，alg)20与浮动(floating，f)基团30。应注意的是，与第一聚合物主链11a键合的酸不稳定基团20与浮动基团30两者用于防止阻抗层110崩塌。

在一些实施例中，辅助层还可包含光酸产生剂(photoacidgenerator，pag)40。当辅助层曝露于辐射能量且吸收辐射时，在辅助层109中的光酸产生剂40产生酸。当辅助层110处于酸性环境时，酸不稳定基团(alg)20从第一聚合物11断裂。换句话说，当辅助层109曝露于辐射时，光酸产生剂40催化酸不稳定基团20从第一聚合物11的断裂。其结果是，改变了辅助层109的曝光区的极性和/或溶解度。在辅助层109中的浮动基团30提供阻抗层110「浮动」的特性。因此，第一聚合物11接近阻抗层110。

酸不稳定基团20经由第一连接基团r1与第一聚合物主链11a键合。在一些实施例中，第一连接基团r1包含具有氢或卤素的含1至9个碳原子的直链、支链、环状或非环状脂肪族烃基(例如，烷基、烯烃)、或—s—、—p—、—p(o2)—、—c(═o)s—、—c(═o)o—、—o—、—n—、—c(═o)n—、—so2o—、—so2s—、—so—、—so2—、羧酸、醚、酮、酯单元和/或其它合适的组成。在一些实施例中，酸不稳定基团20包含极性开关单元，且此极性开关单元包括缩醛，缩丙酮化合物(acetonide)或酸酐。酸不稳定基团20的极性开关单元提供极性力以使酸不稳定基团具有停留于辅助层109之中的倾向，其使辅助层109的质量损失减少。

在一些实施例中，酸不稳定基团20包括化学式(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)、(vi)、(vii)或(viii)。

浮动基团(f)30经由第二连接基团r2与第一聚合物主链11a键合。在一些实施例中，第二连接基团r2包括具有氢或卤素的含1至9个碳原子的直链、支链、环状或非环状脂肪族烃基(例如，烷基、烯烃)、或—s—、—p—、—p(o2)—、—c(═o)s—、—c(═o)o—、—o—、—n—、—c(═o)n—、—so2o—、—so2o—、—so2s—、—so—、—so2—、羧酸、醚、酮、酯单元和/或其它合适的组成。

在一些实施例中，浮动基团(f)30包含氟化碳(cxfy)，其包含取代或未取代的直链、支链的含1至9个碳原子的脂肪族烃基。在一些实施例中，浮动基团(f)30包括化学式(xi)、(x)、(xi)、(xii)、(xiii)或(xiv)。

在一些实施例中，辅助层109中的溶剂包括丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、γ-丁内酯、乳酸乙酯、环己酮、乙酸正丁酯、乙酮、二甲基甲酰胺、醇类(如异丙醇或乙醇)、或另一合适的溶剂。

在一些实施例中，酸不稳定基团20与第一聚合物主链11a的重量比为约30wt％至约70wt％。在一些实施例中，浮动基团(f)30与第一聚合物主链11a的重量比为约30wt％至约70wt％。

在一些实施例中，光酸产生剂40包括苯环(phenylring)。在一些实施例中，光酸产生剂40包括卤化三嗪(halogenatedtriazines)、鎓盐(oniumsalts)、重氮盐(diazoniumsalts)、芳香性重氮盐(aromaticdiazoniumsalts)、磷盐(phosphoniumsalts)、硫鎓盐(sulfoniumsalts)、碘鎓盐(iodoniumsalts)、酰亚胺磺酸盐(imidesulfonate)、肟磺酸盐(oximesulfonate)、重氮二砜(diazodisulfone)、二砜(disulfone)、邻-硝基苯甲基磺酸盐(o-nitrobenzylsulfonate)、磺酸盐基酯(sulfonatedesters)、卤化磺酰氧基二羧酰亚胺(halogeneratedsulfonyloxydicarboximides)、重氮二砜(diazodisulfones)、α-氰基氧基胺-磺酸盐(α-cyanooxyamine-sulfonates)、酰亚胺磺酸盐(imidesulfonates)、酮基重氮砜(ketodiazosulfones)、砜基重氮酯(sulfonyldiazoesters)、1,2-二(芳基砜基)联胺(1,2-di(arylsulfonyl)hydrazines)、硝基苯甲基酯(nitrobenzylesters)、s-三嗪衍生物(s-triazinederivatives)。

在一些实施例中，光酸产生剂40包括阳离子与阴离子，在一些实施例中，阳离子包括化学式(xv)、(xvi)。在一些实施例中，阴离子包括化学式(xvii)、(xviii)、(xix)、(xx)、(xxi)、(xxii)或(xxiii)。

在一些其它实施例中，辅助层109还包含光可分解碱(photodecomposablebase，pdb)50。在曝光区中，光可分解碱(pdb)50为一种当曝露于光照时将会分解的碱。在一些实施例中，光可分解碱(pdb)50包括化学式(xxiv)，其中r1表示可具有取代基的5个或更多个碳原子的脂环族基；x表示二价连接基团；y表示直链、支链或环状亚烷基或亚芳基；rf表示含有氟原子的烃基；以及m+表示有机阳离子或金属阳离子。

在一些实施例中，光可分解碱(pdb)50包含阳离子与阴离子。在一些实施例中，阳离子包括如前文所示的化学式(xv)、(xvi)。在一些实施例中，阴离子包括化学式(xxv)、(xxvi)、(xxvii)、(xxviii)、(xxix)、或(xxx)。

在一些实施例中，辅助层109还包含淬灭剂(quencher，q)60。在一些实施例中，淬灭剂(q)60包括化学式(xxxi)、(xxxii)、(xxxiii)、(xxxiv)、或(xxxv)。

在一些实施例中，阻抗层110包含化学增幅阻抗(chemicallyamplifiedresist，car)材料。化学增幅阻抗材料用于改善阻抗层110的灵敏度。当暴露于辐射下时，化学增幅阻抗材料可产生多重化学反应，从而化学性地增幅对辐射的反应。在一些实施例中，阻抗层110包含化合物12(如图3a所示)与添加剂。在一些实施例中，化合物12包含第二聚合物以及与第二聚合物键合的酸不稳定基团20。添加剂包含光酸产生剂(pag)以及光可分解碱(pdb)。应注意的是，在阻抗层110中的第二聚合物12与在辅助层109中的第一聚合物11不同。

当阻抗层110曝露于辐射能量并吸收辐射时，在阻抗层110中的光酸产生剂产生酸。当阻抗层110处于酸性环境时，酸不稳定基团(alg)20从第二聚合物断裂。换句话说，当阻抗层110曝露于辐射时，光酸产生剂催化酸不稳定基团从第二聚合物12的断裂。其结果是，改变了阻抗层110的曝光区的极性和/或溶解度。

辅助层109在垂直方向具有第一厚度t1，并且阻抗层在垂直方向具有第二厚度t2。在一些实施例中，第一厚度t1为约2nm至约50nm的范围。在一些其它的实施例中，第二厚度t2为约10nm至约50nm的范围。

接着，如图1b所示，依据本公开的一些实施例，在阻抗层110上方形成掩模层170，以及在阻抗层110上进行曝光制程172以形成曝光区及未曝光区。曝光制程172的辐射能量包括来自氟化氪(krf)准分子激光的248nm束、来自氟化氩(arf)准分子激光的193nm束、来自氟化物(f2)准分子激光的157nm束、或超紫外(euv)光，如波长为13.5nm的超紫外光。

在曝光制程172之后，进行曝光后烘烤(post-exposure-baking，peb)制程。在一些实施例中，曝光后烘烤制程包括使用微波或ir灯加热制程。在一些实施例中，曝光后烘烤制程在范围为约120度至约350度的温度下进行。在一些其它的实施例中，进行曝光后烘烤制程的持续时间为约500微秒至约30秒的范围。应注意的是，由于微波或ir灯加热制程可均匀地提供热能，因此通过使用微波或ir灯加热制程在一定温度下均匀地烘烤阻抗层110。通过均匀地提供热能，阻抗层110中的化学反应可迅速反应。其结果是，烘烤制程的加热时间可减少至低于30秒。

图3a-3b为依据一些实施例，示出当在光刻制程中进行曝光制程172时，发生于阻抗层110与辅助层109的反应的示意图。

如图3a所示，如前文所述地当阻抗层110处于酸性环境时，酸不稳定基团20从第二聚合物12断裂。在酸不稳定基团20从阻抗层110的第二聚合物12被释放之后，在第二聚合物12中形成了羧酸基。此外，当辅助层109处于酸性环境时，酸不稳定基团20从第一聚合物11断裂。在酸不稳定基团20从第一聚合物11被释放时，在第一聚合物11中形成了羧酸基。

如图3b所示，当辅助层109中的第一聚合物11浮起并接近阻抗层110中的第二聚合物12时，第一聚合物11中的羧酸基与第二聚合物12中的羧酸基之间产生化学反应。更具体地，第一聚合物11中的羧酸基与第二聚合物12中的羧酸基之间形成氢键。

在曝光制程172之后，阻抗层110的曝光区变得具有亲水性。此外，辅助层109的曝光区变得具有亲水性。在一些实施例中，辅助层109的水接触角从曝光制程172之前的约70°至约89°变成曝光制程172之后的约40°至约60°。此数据表明在曝光制程172之后，辅助层109变得更加亲水。

应注意的是，阻抗层110与辅助层109之间的化学键(例如，氢键)用于防止阻抗层110崩塌。因此，改善了阻抗层110的图案分辨率。再者，浮动基团30用于使第一聚合物11浮起以增加第一聚合物11与第二聚合物12之间的交互作用。在一些实施例中，第一聚合物11的平均分子量(mw)为约6000至约20000的范围。当第一聚合物11的平均分子量(mw)在上述的范围时，改善了阻抗层110的图案分辨率。

接着，如图1c所示，依据本公开一些实施例，通过进行第一显影制程174显影阻抗层110以形成图案化的阻抗层110a。

有两种类型的显影制程：正型显影(positivetonedevelopment，ptd)制程以及负型显影(negativetonedevelopment，ntd)制程。正型显影制程使用正型显影剂，其通常是指选择性地溶解并移除阻抗层的曝光部分的显影剂。负型显影制程使用负型显影剂，其通常是指选择性地溶解并移除阻抗层的未曝光部分的显影剂。在一些实施例中，正型显影剂为含水碱性显影剂，如氢氧化四甲基胺(tetraalkylammoniumhydroxide，tmah)。在一些实施例中，负型显影剂为有机碱显影剂，如乙酸正丁酯(n-butylacetate，n-ba)。如图1c所示，在一些实施例中，进行负型显影(ntd)制程，阻抗层110的曝光区被保留，且利用显影剂移除阻抗层110的未曝光区。

阻抗层110的曝光区具有数个凸出结构。在一些实施例中，第一凸出结构的左侧壁表面与第二凸出结构的左侧壁表面的距离为间距p1。在一些实施例中，间距p1为约10nm至约40nm的范围。

之后，如图1d所示，依据本公开一些实施例，通过进行第二显影制程176图案化辅助层109以形成图案化的辅助层109a。

在一些实施例中，辅助层109的一部分随着阻抗层110一同被移除。应注意的是，由于阻抗层110与辅助层109由不同的材料形成，第一显影制程174并未完整地移除辅助层109。因此，使用第二显影制程176移除辅助层109未被图案化的阻抗层110a覆盖的部分。

接着，如图1e所示，通过进行蚀刻制程并使用图案化的阻抗层110a及图案化的辅助层109a为掩模来移除部分的材料层104。蚀刻制程包含数个蚀刻制程。蚀刻制程可为干式蚀刻制程或湿式蚀刻制程。之后，移除图案化的阻抗层110a。在一些实施例中，通过包含碱性溶液的湿式蚀刻制程移除图案化的阻抗层110a，且此碱性溶液为四甲基胺氢氧化物(tmah)。

辅助层109及阻抗层110可由不同的材料形成。例如，辅助层109可作为材料层104与阻抗层110之间的黏着层使用。由于第一聚合物11浮向辅助层109的上表面，第一聚合物11接近辅助层109与阻抗层110之间的接口。因此，通过第一聚合物11与第二聚合物12之间的分子间力可使得阻抗层110不会轻易地崩塌。再者，具有光酸产生剂40的辅助层109形成于阻抗层110下方，辅助层109中的光酸产生剂40用于增加光吸收量。因此，改善了阻抗层110的对比，并进一步改善阻抗层110的线宽粗糙度(linewidthroughness，lwr)。

辅助层109用于改善阻抗层110的图案化。在辅助层109的帮助下，阻抗层110的线宽粗糙度(lwr)减少约10％至约50％。阻抗层的线宽粗糙度(lwr)改善了约0.1nm至约2nm。此外，崩塌裕度(collapsewindow)增加了约0.5nm至约2nm。因此，改善了光刻分辨率。

图4a-4e为依据本公开一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。此方法可用于许多应用，如鳍式场效晶体管(finfet)装置结构。一些在图4a-4e中用于形成半导体装置结构的制程与材料与在图1a-1e中用于形成半导体装置结构的相似或相同，在此不再重复描述这些制程或材料。

如图4a所示，阻抗层110形成于材料层104上方，且下层107形成于阻抗层110下方。下层107位于材料层104与阻抗层110之间。

配置下层107以防止阻抗层110崩塌。下层107包含如图2所示的第一聚合物11以及化合物13。下层107可具有抗反射特性。在一些实施例中，下层107为底部抗反射涂(bottomanti-reflectivecoating，barc)层。应注意的是，化合物13与第一聚合物11不同。通过沉积含化合物13与如图2所示的第一聚合物11的混和物的材料来形成下层107。

在一些实施例中，化合物13为第三聚合物。在一些实施例中，化合物13由聚合物形成，且第一聚合物11与化合物13反应以形成共聚物。在一些实施例中，化合物13包含含硅无机聚合物，其作为三层式阻抗结构的中间层(middlelayer，ml)使用。在一些其它的实施例中，化合物13包含酚醛清漆树脂，例如具有多个酚单元键合在一起的化学结构。酚醛清漆树脂可作为三层式阻抗结构的底层(bottomlayer，bl)使用。

之后，如图4b所示，在阻抗层110上方形成掩模170，并在阻抗层110上进行曝光制程172。在曝光制程172之后，进行曝光后烘烤(peb)制程。在曝光后烘烤制程之后，酸不稳定基团20从第二聚合物12断裂以形成羧酸基。其结果是，改变了阻抗层110的曝光区的极性和/或溶解度。此外，酸不稳定基团20从第一聚合物11断裂以形成羧酸基。第一聚合物11与第二聚合物12反应以形成分子间力，因而使得阻抗层110的图案不会轻易地塌陷。

接着，如图4c所示，依据本公开一些实施例，在阻抗层110上进行第一显影制程174以移除阻抗层110的一部分。其结果是，获得图案化的阻抗层110a。

在一些实施例中，进行负型显影(ntd)制程，保留阻抗层110的曝光区，且利用显影剂移除阻抗层110的未曝光区。在一些实施例中，通过第一显影制程174移除下层107的一部分，但下层107的另一部分未被完全移除。

随后，如图4d所示，依据本公开一些实施例，通过进行第二显影制程176图案化下层107以形成图案化的下层107a。

应注意的是，由于阻抗层110与下层107由不同的材料形成，第一显影制程174并未完整地移除下层107。因此，使用第二显影制程176移除下层107未被图案化的阻抗层110a覆盖的部分。

接着，如图4e所示，依据本公开一些实施例，通过进行离子布植制程并使用图案化的阻抗层110a及图案化的下层107a作为掩模来掺杂材料层104的一部分。其结果是，在材料层104中形成了掺杂区105。可使用如硼或bf2的p型掺质和/或如磷(p)或砷(as)的n型掺质来掺杂掺杂区105。接着，移除图案化的下层107a与图案化的阻抗层110a。

应注意的是，第一聚合物11通过浮动基团30接近下层107与阻抗层110之间的接口。在第一聚合物11与第二聚合物12之间的接口产生分子间力。由于第一聚合物11与第二聚合物12之间有更强的分子间力，阻抗层110的图案不会轻易地崩塌。因此，增大了崩塌裕度，且改善了阻抗层110的线宽粗糙度(lwr)。

图5a-5e为依据本公开一些实施例，示出形成半导体结构的各个阶段的剖面表示图。此方法可用于许多应用，如鳍式场效晶体管(finfet)装置结构。一些在图5a-5e中用于形成半导体装置结构的制程与材料与在图1a-1e中用于形成半导体装置结构的相似或相同，在此不再重复描述这些制程或材料。

如图5a所示，在基底102上方的材料层104上方形成三层式阻抗层120。三层式阻抗层120包含底层106、中间层108以及阻抗层110。三层式阻抗层120用于图案化下方的材料层并接着被移除。

中间层108包含如图2所示的第一聚合物11及具有抗反射特性的化合物15。在一些实施例中，中间层108的化合物15包含含硅层、含硅无机聚合物、硅氧烷聚合物(例如，具有o-si-o-si主链的聚合物)。在一些其它的实施例中，中间层108中的化合物15包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、多晶硅、含有金属(如钛、铝、钽)的金属聚合物材料。通过沉积包含化合物15与如图2所示的第一聚合物11的混和物的材料来形成中间层108。

随后，如图5b所示，在阻抗层110上方形成掩模170，并在阻抗层110上进行曝光制程172。在曝光制程172之后，进行曝光后烘烤(peb)制程。在曝光后烘烤制程之后，阻抗层110的曝光区的极性由疏水性改变为亲水性。

接着，如图5c所示，依据本公开一些实施例，在阻抗层110上进行第一显影制程174以移除阻抗层110的一部分。其结果是，获得图案化的阻抗层110a。

在一些实施例中，进行负型显影(ntd)制程，保留阻抗层110的曝光区，且利用显影剂移除阻抗层110的未曝光区。在一些实施例中，通过第一显影制程174移除中间层108的一部分，但由于中间层108与阻抗层110由不同的材料形成，中间层108未被完全移除。

接着，如图5d所示，依据本公开一些实施例，通过进行第二显影制程176图案化中间层108以形成图案化的中间层108a。

应注意的是，由于阻抗层110与中间层108由不同的材料形成，第一显影制程174并未完整地移除中间层108。因此，使用第二显影制程176移除中间层108未被图案化的阻抗层110a覆盖的部分。

接着，如图5e所示，依据本公开一些实施例，移除图案化的阻抗层110a，并接着通过使用图案化的中间层108a作为掩模来图案化底层106。

之后，如图5f所示，依据本公开一些实施例，通过进行蚀刻制程并使用图案化的中间层108a及图案化的底层106a作为掩模来移除材料层104的一部分。其结果是，形成了图案化的材料层104a。之后，移除图案化的中间层108a及图案化的底层106a。在一些实施例中，通过蚀刻制程移除图案化的中间层108a及图案化的底层106a。蚀刻制程包含数个蚀刻制程。

应注意的是，形成在中间层108中的第一聚合物11用于改善阻抗层110的图案。在第一聚合物11的帮助下，阻抗层110的线宽粗糙度(lwr)减少约10％至约50％。阻抗层110的线宽粗糙度(lwr)改善0.1nm至约2nm。此外，崩塌裕度增加了约0.5nm至约2nm。因此，改善了光刻分辨率。

中间层108中的第一聚合物11作为黏着层防止阻抗层110的图案崩塌。第一聚合物11中的酸不稳定基团20用于形成与第二聚合物12的分子间力。浮动基团30用于使第一聚合物11浮起以接近阻抗层110。因此，在中间层108与阻抗层110的接口产生第一聚合物11与第二聚合物12之间的氢键。通过形成中间层108中的第一聚合物11来改善阻抗层110的图案的线宽粗糙度(lwr)。因此，改善了光刻分辨率。

提供形成半导体装置结构的实施例。在基底上方形成材料层，并在材料层上方形成阻抗层。通过进行曝光制程、烘烤制程以及蚀刻制程图案化阻抗层。在阻抗层下方形成下层以改善阻抗层的图案。下层包含第一聚合物主链、酸不稳定基团(alg)以及与第一聚合物主链键合的浮动基团(f)。下层还可包含含硅无机聚合物或酚醛清漆树脂。在第一聚合物中的酸不稳定基团用于与阻抗层中的第二聚合物形成分子间力。浮动基团用于使第一聚合物浮起以接近阻抗层。阻抗层与下层之间的化学键合(例如，氢键)用于防止阻抗层崩塌。首先图案化阻抗层，并图案化下层。之后，图案化材料层以形成半导体结构。设置下层以防止阻抗层崩塌。因此，通过形成下层改善阻抗层的图案分辨率。此外，改善了半导体结构的线宽粗糙度(lwr)以及崩塌裕度。

在一些实施例中，提供形成半导体结构的方法。此方法包括形成材料层于基底上方，以及形成辅助层于材料层上方。辅助层包含：聚合物主链、与聚合物主链键合的酸不稳定基团、以及与聚合物主链键合的浮动基团。浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法也包括形成阻抗层于辅助层上方，以及图案化阻抗层。

在上述的实施例中，其中阻抗层还包含光酸产生剂、光可分解碱以及淬灭剂(q)。

在上述的实施例中，其中酸不稳定基团(alg)与聚合物主链的重量比例为约30wt％至约70wt％。

在上述的实施例中，其中氟化碳(cxfy)包含取代或未取代的含1至9个碳原子的直链、支链脂肪族烃基。

在上述的实施例中，其中氟化碳(cxfy)包括c2f5、ch2-ch2-c3f7、c(oh)(cf3)2、cooc4f9、ch2oc4f9或cooc(oh)(cf3)2。

在上述的实施例中，其中酸不稳定基团包含极性开关单元，且极性开关单元包括缩醛、缩丙酮化合物或酸酐。

在上述的实施例中，其中酸不稳定基团经由连接基团与聚合物主链键合，其中连接基团包括具有氢或卤素的含1至9个碳原子的直链、支链、环状或非环状脂肪族烃基。

在上述的实施例中，其中图案化阻抗层的步骤包括通过进行曝光制程曝光阻抗层、在阻抗层上进行烘烤制程、以及在阻抗层上进行显影制程，其中辅助层的一部分被移除。

在上述的实施例中，其中进行曝光制程的步骤包括使用负型显影剂(negativetonedeveloper)。

在一些实施例中，提供形成半导体结构的方法。此方法包括形成材料层于基底上方以及形成下层于材料层上方。下层包含：第一聚合物主链、与第一聚合物主链键合的酸不稳定基团(alg)、以及与第一聚合物主链键合的浮动基团。酸不稳定基团包含极性开关单元，并且浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法还包括形成阻抗层于下层上方，且阻抗层包含第二聚合物。此方法还包括通过进行曝光制程以曝光阻抗层，以及在进行曝光制程之后，第一聚合物与第二聚合物反应以形成第一聚合物与第二聚合物之间的分子间力。

在上述的实施例中，其中极性开关单元包括缩醛、缩丙酮化合物或酸酐。

在上述的实施例中，其中酸不稳定基团经由连接基团与第一聚合物主链键合，其中连接基团包括具有氢或卤素的含1至9个碳原子的直链、支链、环状或非环状脂肪族烃基。

在上述的实施例中，其中氟化碳(cxfy)包括c2f5、ch2-ch2-c3f7、c(oh)(cf3)2、cooc4f9、ch2oc4f9或cooc(oh)(cf3)2。

在上述的实施例中，其中下层还包含含硅无机聚合物或酚醛清漆树脂。

在上述的实施例中，该方法还包括在阻抗层上进行烘烤制程，以及在阻抗层上进行显影制程以形成图案化阻抗层。

在上述的实施例中，其中在阻抗层上进行显影制程之后，下层的一部分被移除。

在一些实施例中，提供形成半导体结构的方法。此方法包括形成材料层于基底上方，以及形成底层于材料层上方。此方法也包括形成中间层于底层上方。中间层包含：含硅无机聚合物、第一聚合物主链、与第一聚合物主链键合的酸不稳定基团(alg)、以及与第一聚合物主链键合的浮动基团。酸不稳定基团包含极性开关单元，并且浮动基团包含氟化碳(cxfy)。此方法也包括形成阻抗层于中间层上方，以及图案化阻抗层。

在上述的实施例中，其中图案化阻抗层的步骤包括通过进行曝光制程曝光阻抗层；在阻抗层上进行烘烤制程；以及在阻抗层上进行显影制程，其中通过显影制程移除中间层的一部分。

在上述的实施例中，其中阻抗层包含第二聚合物，其中在进行曝光制程之后，第一聚合物与第二聚合物反应以形成第一聚合物与第二聚合物之间的分子间力。

在上述的实施例中，其中曝光制程包括通过氪氟化物(krf)准分子激光、氩氟化物(arf)准分子激光、氟(f2)准分子激光或极紫外(euv)光照射中间层与阻抗层。

前文概述了数个实施例的部件以便本技术领域中技术人员可更好地理解本公开的各个事项。本技术领域中技术人员应理解，可轻易以本公开为基础，来设计或变化其它制程与结构以完成与上述实施例相同的目的和/或相同优点。本技术领域中技术人员也应理解，这些等效置换并未脱离本公开的构思与范围，并可在未脱离本公开的构思与范围的前提下进行各种改变、替换、或变动。