半导体装置的形成方法

摘要

提供改质基板的方法与材料组成。图案化基板以包含多个结构。结构包含第一子集，其具有一或多个实质上钝性的表面。在多种实施例中，沉积底漆材料于基板上、结构上、以及实质上钝性的表面上。举例来说，沉积的底漆材料至少键合至实质上钝性的表面。此外，沉积的底漆材料提供改质的基板表面。在沉积底漆材料后，旋转涂布层状物于改质的基板表面上，其中旋转涂布的层状物实质上平坦。

权利要求

1.一种半导体装置的形成方法，包括：图案化一基板，以包含多个结构，其中该些结构包含具有一或多个实质上钝性的表面的一第一子集、具有一或多个亲水性的表面的一第二子集、及具有一或多个疏水性的表面的一第三子集中至少两者；

沉积一底漆材料于该基板上，包含于该些结构上、以及该或该些实质上钝性的表面、该或该些亲水性的表面、及该或该些疏水性的表面中至少两者上，其中该底漆材料包括螯合的官能基，沉积的该底漆材料至少键合至该或该些实质上钝性的表面、该或该些亲水性的表面、及该或该些疏水性的表面中的至少两者，且沉积的该底漆材料提供一改质的基板表面；以及

在沉积该底漆材料后，旋转涂布一层状物于该改质的基板表面上，其中旋转涂布的该层状物实质上平坦。

2.根据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其中该些结构的该第一子集包括金属层、氮化物层、或上述的组合。

3.根据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其中该螯合的官能基具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

4.根据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其中旋转涂布的该层状物包含旋转涂布碳层。

5.根据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，还包括在沉积该底漆材料之后以及在旋转涂布该层状物于该改质的基板表面上之前，将该底漆材料暴露至酸性条件、碱性条件、紫外线硬化条件、与热处理条件中至少一者以活化该底漆材料。

6.根据权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其中沉积的该底漆材料包含键合至一或多个实质上钝性表面的一第一官能基，以及提供该改质的基板表面的一第二官能基。

7.根据权利要求6所述的半导体装置的形成方法，还包括在沉积该底漆材料之后，旋转涂布该层状物于该改质的基板表面上，其中旋转涂布的该层状物键合至该第二官能基。

8.根据权利要求7所述的半导体装置的形成方法，其中该第一官能基与该第二官能基相同。

9.根据权利要求7所述的半导体装置的形成方法，其中该第一官能基与该第二官能基不同。

10.一种半导体装置的形成方法，包含：图案化一基板以包含多个结构，其包含的一第一子集具有一第一表面，且一第二子集具有一第二表面，其中该第一表面的第一表面特性不同于该第二表面的第二表面特性；

沉积一螯合材料于该基板以及该些结构的该第一子集与该第二子集上，其中沉积的该螯合材料至少键合至该第一表面与该第二表面，以提供涂有一底漆的一基板表面；以及在沉积该螯合材料之后，沉积一旋转涂布碳层于涂有该底漆的该基板表面上，其中该旋转涂布碳层实质上平坦。

11.根据权利要求10所述的半导体装置的形成方法，还包括：图案化该基板以包含该些结构，其包含一第三子集，该第三子集包含一第三表面，其中该第三表面的第三表面特性不同于第一表面特性与第二表面特性；以及沉积该螯合材料于该基板及该些结构的该第三子集上，其中沉积的该螯合材料至少键合至该第三表面以提供涂有该底漆的该基板表面。

12.根据权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其中该第一表面包括实质上钝性的表面，该第二表面包括亲水性表面，且该第三表面包括疏水性表面。

13.根据权利要求10所述的半导体装置的形成方法，还包括图案化该基板以包含一第四子集，且该第四子集具有该第一表面与该第二表面的组合。

14.根据权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其中该螯合材料包括一官能基，其具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

15.一种半导体装置的形成方法，包括：图案化一组结构于一基板上，其中该组结构包含具有一第一作用力的一或多个表面，且该组结构包含具有一或多个实质上钝性的表面的一第一子集、具有一或多个亲水性的表面的一第二子集、及具有一或多个疏水性的表面的一第三子集中至少两者；

沉积一底漆材料于该组结构上，其中该底漆材料具有螯合的官能基，沉积的该底漆材料至少键合至该或该些表面，且沉积的该底漆材料的上表面提供一改质的基板表面，其具有一第二作用力，且该第二作用力大于该第一作用力；以及在沉积该底漆材料后，旋转涂布一层状物于该改质的基板表面上，其中旋转涂布的该层状物键合至沉积的该底漆材料的上表面，且其中旋转涂布的该层状物实质上平坦。

16.根据权利要求15所述的半导体装置的形成方法，还包括：沉积该底漆材料于该组结构上，其中沉积的该底漆材料具有一第一厚度；

在沉积该底漆材料之后以及在旋转涂布该层状物于该改质的基板表面上之前，薄化该底漆材料，其中薄化的该底漆材料的一第二厚度小于该第一厚度。

17.根据权利要求15所述的半导体装置的形成方法，其中该组结构的材料组成具有化学式MXb，其中M为金属或硅，X为氮或氧，且b介于0.4至2.5之间。

18.根据权利要求15所述的半导体装置的形成方法，其中该螯合的官能基具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

19.一种半导体装置的形成方法，包括：图案化一基板，以包括多个结构，其中该些结构包括具有一或多个实质上钝性的表面的一第一子集、具有一或多个亲水性的表面的一第二子集、及具有一或多个疏水性的表面的一第三子集中至少两者；

沉积一底漆材料于该基板上，包括沉积于该些结构与该或该些实质上钝性的表面、该或该些亲水性的表面、及该或该些疏水性的表面中至少两者上，其中该底漆材料具有螯合的官能基，且沉积的该底漆材料提供一改质的基板表面；以及在沉积该底漆材料之后，旋转涂布一层状物于该改质的基板表面上，其中旋转涂布的该层状物实质上平坦。

说明书

半导体装置的形成方法

技术领域

[0001] 本发明实施例关于半导体装置，更特别关于改质基板的方法与材料。

背景技术

[0002] 电子产业对较小与较快的电子装置的需求增加，且电子装置同时提供大量的复杂功能。综上所述，半导体产业的持续趋势为制作低成本、高效能、与低能耗的集成电路。通过
缩小半导体的集成电路尺寸(如最小结构尺寸)可达这些远程目标，进而改良产能与降低相
关成本。然而缩小尺寸也会增加集成电路制程的复杂性。为了实现半导体集成电路与装置
单元的持续进展，需要在半导体制程与技术上具有类似进展。

[0003] 在一例中，缩小集成电路尺寸的方法可采用较薄的光阻膜与多层的硬掩模堆叠。举例来说，在部份的光微影制程中达到所需的解析度时，多层硬掩模可用以提供所需的深
宽比。在多种例子中，多层硬掩模可包含碳底层如旋转涂布碳层，其上可沉积硅硬掩模如旋
转涂布玻璃层。薄光层可沉积于硅硬掩模上，其可用以图案化硅硬掩模(比如以曝光、显影、
与蚀刻等制程)。接着可采用图案化的硅硬掩模图案化下方的旋转涂布碳层(比如以蚀刻制
程)。

[0004] 然而在多种例子中，多层硬掩模(如旋转涂布碳与旋转涂布玻璃)的沉积一致性，大幅取决于其沉积的基板的特性。此外，进阶的半导体制程技术在制程中采用多种制程与
结构。如此一来，在半导体制程中的任一时点，基板表面可包含多种材料种类(如疏水、亲
水、钝性)及/或复杂结构(如立体的鳍状场效晶体管结构等等)，其具有不同的表面特性。如
此一来，旋转涂布于多种特性的基板上的层状物(如旋转涂布碳与旋转涂布玻璃)具有低一
致性与低平坦性。因此现有技术无法完全适用于所有方向。

发明内容

[0005] 本发明一实施例提供的半导体装置的形成方法，包括：图案化基板，以包含多个结构，其中结构包含第一子集，其具有一或多个实质上钝性的表面；沉积底漆材料于基板上、
些结构上、以及实质上钝性的表面上，其中沉积的底漆材料至少键合至实质上钝性的表面，
且沉积的底漆材料提供改质的基板表面；以及在沉积底漆材料后，旋转涂布层状物于改质
的基板表面上，其中旋转涂布的层状物实质上平坦。

附图说明

[0006] 图1A一些实施例中，具有多个结构的基板，其表面具有多种特性。

[0007] 图1B形成于多种结构上的层状物，且层状物具有低一致性与低平坦性。

[0008] 图2多种实施例中，用以改质基板的方法200的流程图。

[0009] 图3A一些实施例中，具有多个结构形成于基板上的装置的剖视图。

[0010] 图3B一些实施例中，具有底漆材料沉积于多个结构上的装置的剖视图。

[0011] 图3C一些实施例中，具有层状物沉积于多个结构上的装置的剖视图，且底漆材料位于层状物与多个结构之间。

[0012] 图4A与4B一些实施例中，以底漆材料涂布基板与结构的第一沉积方法。

[0013] 图5A、5B、5C、与5D一些实施例中，以底漆材料涂布基板与结构的第二沉积方法。

[0014] 图6A与6B一些实施例中，以底漆材料涂布基板与结构的第三沉积方法。

[0015] 图7一些实施例中，沉积于表面上的底漆材料的详图，且底漆材料包含多个单体或寡聚物。

[0016] 图8一些实施例中，沉积于表面上的底漆材料的详图，且底漆材料包含聚合物。

[0017] 图9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G、9H、9I、9J、与9K多种实施例中，底漆材料与螯合官能基的结构。

[0018] 【符号说明】

[0019] A、B、903、907、913、917、923、927、933、937、943、947、953官能基

[0020] P1、P2基团

[0021] t厚度

[0022] t1第一厚度

[0023] t2第二厚度

[0024] 100、300装置

[0025] 102、302基板

[0026] 104、304结构

[0027] 106、306第一子集

[0028] 108、308第二子集

[0029] 110、310第三子集

[0030] 112、312第四子集

[0031] 122、322碳的底层

[0032] 124、324表面

[0033] 200、400、500、600方法

[0034] 202、204、206步骤320、702、802、900、905、910、915、920、925、930、935、940、945、950底漆材料

[0035] 321基板表面

[0036] 402、506喷嘴

[0037] 404烘烤制程

[0038] 504第一烘烤制程

[0039] 508第二烘烤制程

[0040] 704、804层状物

[0041] 706、806金属原子

[0042] 708、808氮原子

[0043] 810、902聚合物主链

具体实施方式

[0044] 下述内容提供的不同实施例或实例可实施本揭露的不同结构。特定构件与排列的实施例用以简化本揭露而非局限本揭露。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包
含两者直接接触，或两者的间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本揭露的多种例子中
可重复附图标记，但这些重复仅用以简化与清楚说明，不代表不同实施例及/或设置之间具
有相同附图标记的单元之间具有相同的对应关系。

[0045] 此外，空间性的相对用语如「下方」、「其下」、「较下方」、「上方」、「较上方」、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在附图中的相对关系。空间性的相对用语可延伸
至以其他方向使用的元件，而非局限于附图方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向
性用语仅用以说明附图中的方向。

[0046] 本发明关于基板的改质方法与材料组成，以有效克服现有方法的缺点。在现有方法中，旋转涂布于多种特性(如疏水性、亲水性、或钝性)的基板上的层状物(如旋转涂布碳
或旋转涂布玻璃)具有低一致性与低平坦性。举例来说，此实施例提供的旋转涂布层如旋转
涂布碳、旋转涂布玻璃、或类似物具有优异的平坦性，不论层状物沉积其上的基板表面的特
性如何。在多种实施例中，可在沉积其他层如旋转涂布碳或旋转涂布玻璃层之前，先沉积底
漆材料层使其他层具有优异的平坦性。如后续内容所详述，底漆层可让连续的基板表面具
有实质上一致的特性，比如整个基板与多个结构的表面均具有相似的表面吸引力。如此一
来，之后沉积的层状物(如旋转涂布碳或旋转涂布玻璃)具有优异的一致性与平坦性。此外，
多种实施例中的底漆材料与相关方法可恢复不一致的沉积层状物所造成的性质损失，比如
焦距深度、对比、与制程容忍度。用语「制程容忍度」指的是提供最后成像图案至光阻层中的
焦距与曝光(强度)的范围，符合定义规格如现有技术节点、现有制程工具组、或类似规格。

[0047] 如图1A与1B的例子所示，一些现有制程面临上述挑战。特别的是在图1A中，装置100包含的基板102具有多种结构104形成其上。在多种例子中，结构104可对应金属层、氧化
物层、氮化物层、半导体层、或其他层状物，其可制作集成电路装置的构件。在一些例子中，
结构104可与其他结构组合，以形成集成电路装置及/或电路的多种部份。在一些实施例中，
结构104可包含本技术领域已知的多种结构，其可形成及/或沉积于基板102上。通过这些例
子，结构104的第一子集106可包含亲水性的结构(比如具有低接触角如小于约90度)。举例
来说，第一子集106可包含的结构其材料组成为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其他亲水结
构。在一些例子中，结构104的第二子集108可包含疏水结构(比如具有高接触角如大于约90
度)。举例来说，第二子集108可包含的结构其材料组成为氮化钛、氧化钛、氮氧化钛、碳氧化
硅、或其他疏水结构。在一些例子中，结构104的第三子集110可包含实质上钝性的结构(比
如具有少量的作用力)。举例来说，第三子集110可包含的结构其材料组成为金属、氮化钛、
或其他实质上钝性的结构。在一些实施例中，结构104的第四子集112可包含复杂的结构如
用于形成鳍状场效晶体管的鳍状结构。举例来说，一些例子中的第四子集112可包含亲水性
结构、疏水性结构、与实质上钝性结构的多种组合。如此一来，结构104使基板102的表面具
有多种特性。

[0048] 如图1B所示，碳的底层122形成于基板102及结构104上，其形成方法可为旋转涂布。在一些例子中，碳的底层122为部份的多层硬掩模，其于部份的光微影制程达到所需的
解析度时，可用以提供所需的深宽比。举例来说，碳的底层122可包含旋转涂布碳层，其上可
沉积硅的硬掩模如旋转涂布玻璃层。在一些实施例中，薄的光阻层沉积于硅的硬掩模上，可
用以图案化硅的硬掩模，且图案化方法可为曝光、显影、与蚀刻等制程。在一些例子中，之后
可采用图案化的硅硬掩模，以图案化碳的底层122。然而如图1B所示，碳的底层122的表面
124具有低一致性与低平坦性，其可能直接来自于结构104，即基板102具有多种表面特性。
举例来说，一些例子的碳的底层122在旋转涂布沉积时，可与结构104的第一子集106、第二
子集108、第三子集110、与第四子集112的表面各自具有不同作用力，结果形成表面124。由
于碳的底层122不一致也不平坦，与碳的底层122相关的光微影制程也受到影响。举例来说，
由于碳的底层122的不平形貌与低一致性，可能难以控制光学常数如折射率与消光系数、影
响焦距深度、无法维持图案化的结构保真度、无法达到所需深宽比、以及产生其他问题。此
外在一些例子中，沉积于碳的底层122的上的层状物如旋转涂布玻璃层或光阻层，亦明显具
有低一致性与低平坦性的问题。因此现有技术无法完全适用于所有方面。

[0049] 相较于现有技术，本发明实施例提供一些优点。然而应理解其他实施例可提供不同优点，下述内容不必讨论所有的优点，且所有实施例均不需具有特定优点。举例来说，下
述实施例包含材料组成，以及在沉积后续层状物如旋转涂布碳、旋转涂布玻璃、及/或光阻
层之前，先改质具有多种表面特性(如疏水性、亲水性、钝性、或其他性质)的基板的方法。举
例来说，下述实施例使旋转涂布的层状物具有优异的平坦性，不论沉积层状物于其上的基
板表面的特性如何。在多种实施例中，可在沉积其他层如旋转涂布碳或旋转涂布玻璃层之
前，先沉积底漆材料层使其他层具有优异的平坦性。在多种实施例中，底漆层可让连续的基
板表面具有实质上一致的特性，比如整个基板与多个结构的表面均具有相似的表面吸引
力。如此一来，之后沉积的层状物(如旋转涂布碳或旋转涂布玻璃)具有优异的一致性与平
坦性。此外，多种实施例中的底漆材料与相关方法可回复不一致的沉积层状物所造成的性
质损失，比如焦距深度、对比、与制程容忍度。此外，在本发明至少一些实施例中，可同时改
善填隙问题(因为底漆材料与基板表面之间的强作用力)。用语「填隙问题」指的是栅极金属
填充(在金属栅极置换制程中)、沟槽介电物填充、或其他种填充时面临的挑战。在一些现有
制程中，材料(如金属或介电物等材料)填充不佳会造成间隙或孔洞形成于金属栅极、沟槽、
或其他处中，这将负面地影响装置效能。本技术领域中具有通常知识者在阅读本发明后，应
可明白其他实施例与优点。

[0050] 此外，应注意本发明实施例的材料组成与方法不限于特定的基板种类、光掩模种类、光阻种类、射线源(如射线波长)、及/或光微影系统种类。举例来说，材料组成与方法可
用于多种基板材料上的图案化结构及/或装置。基板材料可为硅、锗、碳化硅、硅锗、钻石、半
导体化合物、或半导体合金，且基板可视情况(非必要)包含一或多个外延层、包含应力以提
高效能、包含绝缘层上硅结构、及/或具有其他合适的改良结构。本发明实施例可进一步适
用于采用反射式光掩模(如用于极紫外线微影)、穿透式光掩模、二元强度光掩模、相位偏移
光掩模、或本技术领域已知的其他光掩模的制程。在一些例子中，下述实施例可用于采用多
种光阻如聚甲基丙烯酸甲酯、SU‑8、极紫外线光阻、正型光阻、负型光阻、或本技术领域已知
的其他光阻的制程。此外，本发明实施例可用于多种微影系统/对准仪种类如接触对准仪、
邻近对准仪、投影对准仪、或极紫外线微影系统。因此本发明实施例可进一步用于采用任何
种类的射线源(射线波长)如紫外线、深紫外线、极紫外线、或本技术领域已知的其他射线源
的系统。

[0051] 如图2所示的例子中，多种实施例用以改质基板的方法200其流程图。应理解在方法200之前、之中、与之后可进行额外步骤，且额外实施例可置换、省略、调换方法200的一些
步骤。值得注意的是方法200仅用以说明，而非局限本发明至后述申请专利范围未实际限制
的部份。方法200将搭配图3A、3B、与3C说明如下。

[0052] 方法200的步骤202使基板图案化，以包含具有多种(不同)特性的多个结构。如图3A所示的装置300的剖视图，在步骤202的一实施例中，装置300包含基板302，其具有多个结
构304形成其上。在一些实施例中，基板302可与上述图1A的基板102实质上类似。如此一来，
基板302同样可包含一或多种基板材料如硅、锗、碳化硅、硅锗、半导体化合物、或类似物、可
包含一或多个外延层、可包含导电或绝缘层形成其上、及/或可包含多种改良结构如前述。
如本技术领域所知，基板302亦可包含多种掺杂设置，端视设计需求而定。

[0053] 此外在多种实施例中，图3A的结构304可与图1A的结构104实质上类似。因此在一些例子中，结构304同样可对应金属层、氧化物层、氮化物层、半导体层、或其他层，以制作集
成电路装置及/或的构件。举例来说，一些实施例中的结构304其第一子集306可包含亲水性
的结构(比如具有低接触角如小于约90度)。举例来说，第一子集306可包含的结构其材料组
成为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其他亲水结构。因此亲水性结构可包含一或多个亲水性
表面。在一些例子中，结构304的第二子集308可包含疏水结构(比如具有高接触角如大于约
90度)。因此一些例子中的第二子集108可包含的结构其材料组成为氮化钛、氧化钛、氮氧化
钛、碳氧化硅、或其他疏水结构。因此疏水性结构可包含一或多个疏水性表面。在一些例子
中，结构304的第三子集310可包含实质上钝性的结构(比如具有少量的作用力)。因此一些
例子中的第三子集110可包含的结构其材料组成为金属、氮化钛、或其他实质上钝性的结
构。因此实质上钝性的结构可包含一或多个实质上钝性的表面。在一些实施例中，结构304
的第四子集312可包含复杂的结构如用于形成鳍状场效晶体管的鳍状结构。因此一些例子
中的第四子集112可包含亲水性结构、疏水性结构、与实质上钝性结构的多种组合，并具有
亲水性表面、疏水性表面、与实质上钝性表面的多种组合。在一些实施例中，结构304的第一
子集306、第二子集308、第三子集310、与第四子集312各自包含的材料组成通常可表示为化
学式MXb，其中M为金属或硅，X为氮或氧，且b介于约0.4至约2.5之间。因此除了用于每一子
集的上述材料之外，第一子集306、第二子集308、第三子集310、与第四子集312的一或多者
可包含其他材料如氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化镧、或化学式MXb的其他材料。如此
一来，结构304与结构104类似，其基板302的表面具有多种表面特性(比如不同的表面种类
及/或不同的表面特性)。

[0054] 方法200的步骤沉积底漆材料于多个结构上。如图3A与3B所示的一实施例中的步骤204，包含底漆材料320沉积于基板302及多个结构304上的装置300其剖视图。特别的是，
底漆材料320可沉积于第一子集306、第二子集308、第三子集310、与第四子集312上。如此一
来，在沉积底漆材料320之后，结构304可提供基板表面321所需的的一致的表面特性。如此
一来，本发明实施例可让基板表面具有实质上一致的特性，并让后续沉积的层状物(如旋转
涂布碳或旋转涂布玻璃)具有优异的一致性与平坦性。

[0055] 在多种实施例中，底漆材料320可包含螯合材料如多齿配体，其将搭配图7、8、与9A至9K详述如下。在多种例子中，底漆材料320与基板302及/或结构304具有强作用力，因此结
构304上涂布的底漆材料一致且稳定。在一些实施例中，底漆材料320的沉积方法可为旋转
涂布制程、气相沉积、或另一合适的沉积方法。在至少一例中，底漆材料320可顺应性地沉积
于装置300上。举例来说，一些例子中的底漆材料320至少可顺应性地沉积于装置300其表面
轮廓(比如包含结构304与露出的基板302)。底漆材料320的沉积将搭配图4A、4B、5A、5B、5C、
5D、6A、与6B详述于下。

[0056] 方法200的步骤206形成层状物于底漆材料上。如图3B与3C所示的一实施例中的步骤206，包含碳的底层322形成于基板302及多个结构304上的装置300其剖视图。特别的是，
碳的底层322形成于步骤204沉积的底漆材料320上并与其接触。在一些实施例中，碳的底层
322实质上与上述图1B的碳的底层122实质上相同。如此一来，碳的底层322同样可为部份的
多层硬掩模，其可用于部份的光微影制程。在一些实施例中，碳的底层322包含旋转涂布碳
层，其上沉积有硅硬掩模如旋转涂布玻璃层。在一些例子中，薄光阻层沉积于硅硬掩模上，
其可用于图案化硅硬掩模，且图案化方法可为曝光、显影、与蚀刻等制程。之后在一些例子
中，图案化的硅硬掩模可用于图案化碳的底层322。与至少一些现有的制程(如图1B所示)相
较，碳的底层322的表面324具有优异的一致性与优异的平坦性，其直接归因于在沉积碳的
底层322之前，先沉积底漆材料320于结构304上，其中底漆材料320使基板302具有一致的表
面特性。举例来说，在具有底漆材料320的多种实施例中的旋转涂布制程时，沉积的碳的底
层322以及结构304的第一子集306、第二子集308、第三子集310、与第四子集312的表面之间
具有类似作用力(如类似的吸引性作用力)，结果形成表面324。如此一来，采用底漆材料320
可回复因沉积层状物的表面特性不一致所造成的损失，比如焦距深度、对比、与制程容忍
度。此外在至少一些实施例中，底漆材料320可同时改善填隙问题如前述。此外，当实施例包
含碳的底层沉积于底漆材料上，应理解底漆材料可用于需改质基板的其他情况，以提供具
有一致特性的基板表面。如此一来，一些实施例中的其他材料及/或层状物(除了碳的底层
以外的其他层状物)可沉积于底漆材料上，此亦属本发明实施例的范畴。

[0057] 在一实施例中，方法200的步骤204中底漆材料320的沉积方法如图4A、4B、5A、5B、5C、5D、6A、与6B所示。在图4A与4B中，方法400以底漆材料320涂布基板302与结构304。在此
例中，沉积的方法400包含旋转涂布制程，其施加底漆材料320至基板302上，其中施加方法
可经由图4A所示的喷嘴402，且可固定或以低速旋转基板302。在施加底漆材料320后高速旋
转基板302，且旋转速率与时间取决于基板302上的底漆材料320最后所需的厚度t而定。在
一些实施例中，之后可进行烘烤制程404(见图4B)以自旋转涂布的底漆材料320移除溶剂。
在一些实施例中，方法400沉积的底漆材料320其厚度t小于10nm。

[0058] 图5A、5B、5C、与5D所示的例子，以底漆材料320涂布基板302与结构304的另一沉积的方法500。在此例中，沉积的方法500亦包含旋转涂布制程，其施加底漆材料320至基板302
上，其中施加方法可经由图4A所示的喷嘴402，且以高速旋转基板302。上述步骤形成于基板
302上的底漆材料320具有第一厚度t1。之后在一些实施例中，可进行第一烘烤制程504(见
图5B)以自旋转涂布的底漆材料320移除溶剂。在一些实施例中，方法400沉积的底漆材料
320其第一厚度t1大于约10nm。此外在一些例子中，第一厚度t1可能过厚。因此在一些实施
例中，可采用去离子水或溶剂进行冲洗制程，其施加水或适当溶剂(比如经由图5C所示的喷
嘴506)至先前沉积于基板302上的底漆材料320上。在多种例子中，进行冲洗制程时可旋转
或固定基板302。在此例中，底漆材料320至少可部份地溶解于水或溶剂中，因此冲洗制程将
减少底漆材料320的厚度。举例来说，底漆材料320经冲洗后可具有第二厚度t2，且第二厚度
小于第一厚度t1。在一些实施例中，第二厚度t2小于约10nm。在一些实施例中，之后可进行
第二烘烤制程508(见图5D)，以移除冲洗制程导入的水。在一些实施例中，沉积的方法500其
冲洗制程除了薄化底漆材料外，亦有助于增加底漆材料320的一致性。在至少一些实施例
中，需要薄化底漆材料320如上述，以简化之后移除底漆材料的步骤。

[0059] 图6A与6B所示的例子，以底漆材料320涂布基板302与结构304的沉积的方法600。在此例中，沉积的方法600包含气相沉积制程，其施加气态的底漆材料320至基板302上，如
图6A所示。在一些实施例中，气相沉积制程的制程参数可择以使基板302上的底漆材料320
最后具有所需的厚度t。在一些例子中，在升温(高于室温)中进行气相沉积制程，因此在沉
积底漆材料时，可同时自底漆材料320及/或基板302的表面移除溶剂及/或其他湿气(如
水)。在一些实施例中，方法600沉积的底漆材料320其厚度t小于约10nm。

[0060] 图7详述一实施例中，沉积于表面(如基板302的表面及/或结构304的表面)上的底漆材料(如底漆材料320)。特别的是，图7的底漆材料702接触并键合至层状物704。在一些例
子中，底漆材料702可包含多个单体(或寡聚物)接触并键合至层状物704。在一些例子中，这
些单体(或寡聚物)具有低分子量，比如重均分子量低于约800。在一些实施例中，层状物704
包含部份的基板如基板302。在一些例子中，层状物704可包含结构304其部份的第一子集
306、第二子集308、第三子集310、或第四子集312。如此一来，多种实施例中的层状物704可
包含结构304的第一子集306、第二子集308、第三子集310、或第四子集312的一或多种材料
及/或结构如前述，比如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛、氧化钛、氮氧化钛、碳氧化硅、其
他疏水材料、亲水材料、金属、复合鳍状结构、或上述的组合。仅为了说明目的，图7的层状物
704可包括含金属层(如氮化钛)，其具有一或多个金属原子706与一或多个氮原子708。一般
而言，一些实施例中的层状物704可为实质上钝性的层状物，比如与涂布的材料具有低作用
力。如此多种实施例中的底漆材料702可改质基板，比如将实质上钝性的表面改质为基板表
面321，使其与后续沉积的涂布材料(如后续沉积的旋转涂布碳层)具有较大作用力。在至少
一些实施例中「，改质基板」指的是在后续沉积涂布材料如旋转涂布碳层之前，先改质露出
的表面型态(比如将钝性表面改质为吸引性表面)。

[0061] 如前所述的多种实施例中，底漆材料702包含螯合材料如多齿配体。此处所述的「螯合材料」可用以描述与上述含金属材料及/或其他实质上钝性材料具有有效作用力及/或
键合的材料(如底漆材料702)，在图7的一些实施例中，基团P1与P2可各自包含C1‑C20的饱
合或不饱合的烃环。在一些例子中，基团P1与P2可各自包含C2‑C20的杂环基，其包含链状、
环状、或立体结构。此外在图7的多种实施例中，官能基A与B可键合至P1与P2。此外，多种实
施例中的官能基A与B可包含螯合官能基(比如具有强螯合效应)，因此官能基A与B各自与金
属(如键合至螯合的官能基A的金属原子706)具有强作用力。在一些实施例中，螯合的官能
基B键合至后续形成的层状物(如旋转涂布碳层)。在一些实施例中，官能基A与B包含相同的
官能基。在其他实施例中，官能基A与B包含不同的官能基。举例来说，螯合的官能基A与B可
各自包含CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。在一
些实施例中，底漆材料702亦可包含酸活性基团、光酸产生剂、与溶解抑制剂中的一或多者。
在一些实施例中，官能基A与B可经由适当活化而转换极性，且活化方式可为酸性条件、碱性
条件、紫外线硬化条件、及/或热处理条件。特别的是在一些实施例中，极性转换后的官能基
A与B可各自包含至少一螯合的官能基。在一例中，官能基A及/或B一开始在极性转换前可包
含酯基，且在极性转换后可包含羧酸基与离去基。在另一例中，官能基A及/或B一开始在极
性转换前可包含烷基酚，且在极性转换后可包含酚与离去基。在多种实施例中于沉积底漆
材料702后，且在极性转换后的一些例子后，后续形成的层状物如旋转涂布碳层可形成于底
漆层702上。如前所述，由于底漆材料702提供改质基板，后续形成的层状物可具有优异的一
致性与平坦性。

[0062] 图8一实施例中，沉积于表面(如基板302的表面及/或结构304的表面)上的底漆材料(如底漆材料320)的详图。特别的是，图8显示底漆材料802接触并键合至层状物804。在一
些实施例中，层状物804可与上述图7的层状物704实质上相同。在一些例子中，底漆材料802
可包含聚合物(如单一聚合物、多种聚合物的混掺、或单体与聚合物的混掺)接触并键合至
层状物804。在一些例子中，聚合物具有高分子量，比如重均分子量大于约800。仅为了说明
目的，图8的层状物804可包括含金属层(如氮化钛)，其具有一或多个金属原子806与一或多
个氮原子808。如上述的一实施例，底漆材料802可用于改质基板，比如将实质上钝性的表面
改质为基板表面321，以与后续沉积的涂布材料(如后续沉积的旋转涂布碳层)具有较大的
作用力。

[0063] 在多种实施例中，底漆材料802包含螯合材料如多齿配体。在图8的一些实施例中，底漆材料802可包含聚合物主链810以键合至每一螯合官能基。在一些实施例中，聚合物主
链810可包含丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、聚乙烯、聚苯乙烯、上述的衍生物、或其他合适的聚合
物主链。在一些实施例中，螯合的官能基A与B可与上述图7所述的螯合的官能基A与B实质上
相同。举例来说，螯合的官能基A与B与金属(如键合至螯合的官能基A的金属原子806)具有
强作用力。在一些实施例中，螯合的官能基B键合至后续形成的层状物(如旋转涂布碳层)。
如上所述，官能基A与B包含相同或不同的官能基。在多种实施例中，底漆材料802的螯合的
官能基A与B同样可各自包含CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH
中至少一者。在一些实施例中，底漆材料802亦可包含酸活性基团、光酸产生剂、与溶解抑制
剂中的一或多者。在一些实施例中，官能基A与B可各自经由适当活化而转换极性，且活化方
式可为酸性条件、碱性条件、紫外线硬化条件、及/或热处理条件。特别的是在一些实施例
中，极性转换后的官能基A与B可各自包含至少一螯合的官能基。在多种实施例中于沉积底
漆材料802后，且在极性转换后的一些例子后，后续形成的层状物如旋转涂布碳层可形成于
底漆层802上。如前所述，由于底漆材料802提供改质基板，后续形成的层状物可具有优异的
一致性与平坦性。

[0064] 图9A至9K多种实施例中，底漆材料与螯合的官能基的结构。特别的是，图9A的底漆材料900包含聚合物主链902(其可与聚合物主链810实质上相同)以及螯合的官能基903，其
中螯合的官能基903包含酚与羧酸。在一些实施例中，底漆材料亦可包含氮的官能基。图9B
所示的底漆材料905包含聚合物主链902与螯合的官能基907，其中螯合的官能基907包含酚
与胺基。图9C所示的底漆材料910包含聚合物主链902与螯合的官能基913，其中螯合的官能
基913包含吡啶与胺基。图9D所示的底漆材料915包含聚合物主链902与螯合的官能基917，
其中螯合的官能基917包含酚与胺基。图9E所示的底漆材料920包含聚合物主链902与螯合
的官能基923，其中螯合的官能基923包含吡啶与酚。图9F所示的底漆材料925包含聚合物主
链902与螯合的官能基927，其中螯合的官能基927包含酰胺与酚。图9G所示的底漆材料930
包含聚合物主链902与螯合的官能基933，其中螯合的官能基933包含酚与烷基酚。图9H所示
的底漆材料935包含聚合物主链902与螯合的官能基937，其中螯合的官能基937包含羧酸。
图9I所示的底漆材料940包含聚合物主链902与螯合的官能基943，其中螯合的官能基943包
含酯与烷基酚。图9J所示的底漆材料945包含聚合物主链902与螯合的官能基947，其中螯合
的官能基947包含NR2与COOH。图9K所示的底漆材料950包含聚合物主链902与螯合的官能基
953，其中螯合的官能基953包含NR2与COOR。在一些包含基团R的实施例中，比如图9D、9F、
9G、9H、与9I的例子中，基团R可断裂于暴露至酸性条件、碱性条件、紫外线硬化条件、及/或
热处理条件。第9A至9K图提供底漆材料结构的一些例子，但应理解在未偏离本发明范畴的
情况下，可采用其他底漆材料结构与其他官能基。

[0065] 相较于现有技术，本发明实施例提供一些优点。然而应理解其他实施例可提供不同优点，上述内容不必讨论所有的优点，且所有实施例均不需具有特定优点。举例来说，实
施例包含材料组成，以及在沉积后续层状物如旋转涂布碳、旋转涂布玻璃、及/或光阻层之
前，先改质具有多种表面特性(如疏水性、亲水性、钝性、或其他性质)的基板的方法。举例来
说，实施例使旋转涂布的层状物具有优异的平坦性，不论沉积层状物于其上的基板表面的
特性如何。在多种实施例中，可在沉积其他层如旋转涂布碳或旋转涂布玻璃层之前，先沉积
底漆材料层使其他层具有优异的平坦性。在多种实施例中，底漆层可让基板表面(比如沿着
底漆层的露出的上表面)具有实质上一致的特性，比如整个基板与多个结构的表面均具有
相似的表面吸引力。如此一来，之后沉积于底漆材料其露出上表面上的层状物(如旋转涂布
碳或旋转涂布玻璃)具有优异的一致性与平坦性。此外，多种实施例中的底漆材料与相关方
法可回复沉积的层状物的不一致表面特性所造成的性质损失，比如焦距深度、对比、与制程
容忍度。此外，在本发明至少一些实施例中，由于底漆材料与基板表面之间的强作用力，因
此底漆材料具有好的填隙效能，可同时改善填隙问题。本技术领域中具有通常知识者应理
解，在未偏离本发明实施例范畴的情况下，上述方法可应用于多种其他半导体结构、半导体
装置、与半导体制程，以利达到上述的类似优点。

[0066] 因此本发明一实施例的方法包括半导体装置的形成方法，包括图案化一基板以包含多个结构。在一些实施例中，结构包含第一子集，其具有一或多个实质上钝性的表面。在
多种实施例中，沉积底漆材料于基板上、结构上、以及实质上钝性的表面上。举例来说，沉积
的底漆材料至少键合至实质上钝性的表面。此外，一些实施例中沉积的底漆材料提供改质
的基板表面。在一些例子中，在沉积底漆材料后，旋转涂布层状物于改质的基板表面上。在
多种实施例中，旋转涂布的层状物实质上平坦。

[0067] 在一些实施例中，上述方法更包括图案化基板以包含结构，其中结构包含第二子集，其具有一或多个较亲水性的表面；以及沉积底漆材料于较亲水性的表面上，其中沉积的
底漆材料键合至较亲水性的表面。

[0068] 在一些实施例中，上述方法更包括图案化基板以包含结构，其中结构包含第三子集，其具有一或多个较疏水性的表面；以及沉积底漆材料于较疏水性的表面上，其中沉积的
底漆材料键合至较疏水性的表面。

[0069] 在一些实施例中，上述方法的结构的第一子集包括金属层、氮化物层、或上述的组合。

[0070] 在一些实施例中，上述方法的底漆材料包括螯合的官能基，其具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

[0071] 在一些实施例中，上述方法的旋转涂布层包含旋转涂布碳层。

[0072] 在一些实施例中，上述方法在沉积底漆材料之后以及在旋转涂布层状物于改质的基板表面上之前，更包括将底漆材料暴露至酸性条件、碱性条件、紫外线硬化条件、与热处
理条件中至少一者以活化底漆材料。

[0073] 在一些实施例中，上述方法的沉积的底漆材料包含键合至钝性表面的第一官能基，以及提供改质的基板表面的第二官能基。

[0074] 在一些实施例中，上述方法在沉积底漆材料之后，更包括旋转涂布层状物于改质的基板表面上，其中旋转涂布的层状物键合至第二官能基。

[0075] 在一些实施例中，上述方法的第一官能基与第二官能基相同。

[0076] 在一些实施例中，上述方法的第一官能基与第二官能基不同。

[0077] 在另一实施例中，方法包含图案化基板以包含多个结构，其第一子集具有第一表面，且第二子集具有第二表面。在一些实施例中，第一表面的第一表面特性不同于第二表面
的第二表面特性。在多种例子中，螯合的材料沉积于基板以及结构的第一子集与第二子集
上。在一些实施例中，沉积的螯合的材料至少键合至第一表面与第二表面，以提供涂有底漆
的基板表面。在多种实施例中，在沉积螯合的材料之后，沉积旋转涂布碳层于涂有底漆的基
板表面上，其中旋转涂布碳层实质上平坦。

[0078] 在一些实施例中，上述方法更包括图案化基板以包含结构，结构包含第三子集，第三子集包含第三表面，且第三表面的第三表面特性不同于第一表面特性与第二表面特性；
以及沉积螯合的材料于基板及结构的第三子集上，其中沉积的螯合的材料至少键合至第三
表面以提供涂有底漆的基板表面。

[0079] 在一些实施例中，上述方法的第一表面包括实质上钝性的表面，第二表面包括亲水性表面，且第三表面包括疏水性表面。

[0080] 在一些实施例中，上述方法更包括图案化基板以包含第三子集，且第三子集具有第一表面与第二表面的组合。

[0081] 在一些实施例中，上述螯合的材料包括官能基，其具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

[0082] 在其他实施例中，方法包括图案化一组结构于基板上，其中结构包含一或多个表面，其具有第一作用力。在一些实施例中，沉积底漆材料于结构上，且沉积的底漆材料至少
键合至一或多个表面。此外，一些实施例中沉积的底漆材料的上表面提供改质的基板表面，
其具有第二作用力，且第二作用力大于第一作用力。在一些例子中，在沉积底漆材料后，旋
转涂布层状物于改质的基板表面上，其中旋转涂布的层状物键合至沉积的底漆材料的上表
面。此外，旋转涂布的层状物实质上平坦。

[0083] 在一些实施例中，上述方法更包括沉积底漆材料于结构上，其中沉积的底漆材料具有第一厚度；在沉积底漆材料之后以及在旋转涂布层状物于改质的基板表面上之前，薄
化底漆材料，且薄化的底漆材料的第二厚度小于第一厚度。

[0084] 在一些实施例中，结构的材料组成具有化学式MXb，其中M为金属或硅，X为氮或氧，且b介于约0.4至约2.5之间。

[0085] 在一些实施例中，底漆材料具有螯合的官能基，其具有CO、CN‑、C6H5‑、NO2、酚、胺、吡啶、二吡啶、OCCO、NH3、‑OH、与COOH中至少一者。

[0086] 上述实施例的特征有利于本技术领域中具有通常知识者理解本揭露。本技术领域中具有通常知识者应理解可采用本揭露作基础，设计并变化其他制程与结构以完成上述实
施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中具有通常知识者亦应理解，这些等效置换并
未脱离本揭露精神与范畴，并可在未脱离本揭露的精神与范畴的前提下进行改变、替换、或
更动。