一種製備超細線條的方法
2023-09-20 16:50:15 2
專利名稱：一種製備超細線條的方法
技術領域：
本發明是屬於微電子半導體器件電晶體製造的技術領域，具體是一種在利用 trimming(硬掩膜修整)工藝及掩膜阻擋氧化相結合來實現超細納米線條的方法。
背景技術：
隨著集成電路工業的發展，集成度要求越來越高，對場效應電晶體的特徵尺寸也就要求不斷的按比例縮小，同時追求著更好的性能和更低的生產成本。生產中，光刻技術就提出了越來越高的要求。電子束光刻在光刻技術中，以其對圖形的尺寸和精度控制，在製備納米細線條中是目前應用比較廣泛的，但同時也存在著一些弊端，例如效率低，成本高，這都使其在大規模工業生產中的應用得到一定得限制。同時，電子束光刻過工藝中，會存在電子散射，這就將導致臨近效應，使在製備20nm以下的線條會遇到很大挑戰。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用硬掩膜修整(trimming)工藝及掩膜阻擋氧化相結合來製備超細線條的方法。本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的一種製備超細線條的方法，包括以下步驟(1)在襯底上製備氧化工藝阻擋層；該步驟主要目的是製備出後續氧化工藝中對矽線條表面的氧化阻擋層。該停止層採用氧化矽和氮化矽薄膜材料，阻擋層的厚度決定了氧化工藝中矽線條表面被氧化的厚度。具體工藝步驟包括a、在襯底上澱積氧化矽薄膜；b、沉積氮化矽薄膜；C、在氮化矽薄膜上塗光刻膠，光刻定義出將要作為矽線條硬掩膜的區域；d、幹法刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉移到氧化矽、氮化矽薄膜上；(2)幹法刻蝕襯底材料，得到初始線條，去掉光刻膠，對氧化矽掩膜線條進行 trimming，得到尺寸更小的線條；該步驟主要目的是採用化學試劑對掩膜進行trimming，達到減小掩膜尺寸的目的。次此步驟中用於trimming的化學溶液配比、濃度及trimming時間將決定掩膜的尺寸， 將對最終納米線線條的寬度有直接影響。(3)對線條進行溼法氧化，將線條頂端掩膜通過溼法腐蝕去掉，得到懸空的矽納米線.
一入 ，通過溼法氧化來對線條進行氧化，得到尺寸很小的納米線。由於在此步驟中，對於線條頂端有掩膜的部分，掩膜阻擋了這部分矽線條頂端的氧化，側面及頂端未保護區域仍被氧化，側面及頂端未保護區域氧化層厚度將遠遠大於頂端氧化層厚度，該步驟中氧化時間和氧化溫度將決定納米線線條寬度。。該步驟中氧化時間和氧化溫度將決定最終所得線條的尺寸。該步驟主要包括以下工藝流程a、將⑵步得到線條進行溼法氧化；b、通過溼法腐蝕工藝去除包圍納米線條頂部的氮化矽掩膜C、通過溼法腐蝕工藝去除包圍納米線條的氧化層。上述方法中，澱積氧化矽、氮化矽採用低壓化學氣相沉積法，定義光刻膠採用的是普通光學光刻，刻蝕氧化矽、氮化矽和襯底材料採用的是異性幹法刻蝕技術，trimming氧化矽掩膜採用BHF溶液(HF NH4F = 1 40)，對線條氧化採用溼法氧化，溼法腐蝕氮化矽掩膜採用加熱的濃磷酸，溼法腐蝕氧化層採用氟化氫溶液。本發明的技術優點和效果在集成電路製造工藝中，由於集成度越來越高，對線條要求其尺寸越來越小，同時也要追求工業成本上的降低。如果採用電子束光刻和刻蝕工藝來製備納米細線條，成本過高，這在工業生產上不存在優勢。且若採用氧化模式來對線條進行氧化來達到減小線條尺寸的目的，勢必將反應時間延長，在追求效率的工業生產中，也將限制其生產及應用。本發明提出來一種利用timming掩膜尺寸，同時利用掩膜來阻擋氧化相結合的方法來得到超細線條的工藝方法。通過第一步trimming掩膜，達到對將掩膜尺寸減小，同時達到只對初始線條部分頂端部分阻擋氧化的目的；進行第二步溼法氧化時，是線條兩側和頂部同時氧化， 但其中掩膜將阻擋部分頂端被氧化，這就使線條的尺寸得到很大程度的減小。採用此方法製備出的懸空超細線條直徑可由澱積氧化矽的厚度、trimming後氧化矽線條的尺寸、溼法氧化的時間及溫度來精確地控制在20nm以下，且溼法氧化速度很快，所以對普通光學光刻所產生的線條尺寸更快的縮小。同時利用此方法製備超細線條，成本低，可行性高。
圖1 (a)-(l)是本發明提出的一種基於trimming掩膜工藝和掩膜阻擋氧化工藝相結合來製備超細線條的製備工藝流程示意圖。其中，圖1 (a)在襯底上澱積氧化矽薄膜，圖1 (b)澱積氮化矽薄膜；圖1 (C)塗光刻膠；圖1(d)光刻；圖1(e)通過幹法刻蝕氮化矽工藝，在襯底材料上留下氮化矽薄膜圖形； 圖1 (f)幹法刻蝕氧化矽；圖1 (g)幹法刻蝕襯底材料；圖1 (h)去掉光刻膠；圖1 (i)用BHF溶液trimming氧化矽；圖l(j)溼法氧化；圖l(k)溼法腐蝕去掉頂層的氮化矽掩模；圖1(1) 溼法腐蝕去掉包圍線條的氧化層，最終製備出細線條。圖中1-襯底材料；2-氧化矽；3-氮化矽；4-光刻膠；5-襯底材料細線條。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實例對本發明進行詳細說明。根據下列步驟可以實現線條直徑約為20nm的超細線條1、在矽襯底上低壓化學氣相沉積氧化矽薄膜，厚度為1500 A，如圖1 (a)所示2、低壓化學氣相沉積氮化矽薄膜，厚度為500 A，如圖1 (b)所示；3、在氮化矽薄膜上塗光刻膠，如圖1 (c)所示；4、光刻定義出將要作為矽線條掩膜圖形的區域，如圖1(d)所示；
5、各向異性幹法刻蝕氮化矽500 A，最終將光刻膠上的圖形轉移到氮化矽薄膜材料上，如圖1(e)所示；6、各向異性幹法刻蝕氧化矽1500 A，最終將光刻膠上的圖形轉移到氧化矽薄膜材料上，如圖1(f)所示；7、各向異性幹法刻蝕矽3000 A，如圖1 (g)所示；8、去掉光刻膠如圖1 (h)所示；9、用BHF溶液(HF NH4F = 1 40) trimming氧化矽線條，速度約為6A/s如圖 1⑴所示；10、對線條進行溼氧氧化，950°C 4h，將矽線條尺寸進行氧化減薄，如圖l(j)所示；11、熱(170°C )的濃磷酸腐蝕氮化矽500 A，如圖1 (k)所示；12、氫氟酸水(1 10)溼法腐蝕氧化矽至全片脫水，如圖1(1)所示；最終得到寬度較細的細線條。本發明實施例並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種製備GaN基脊型雷射器的方法，具體包括以下步驟1)在襯底上製備氧化工藝阻擋層；2)幹法刻蝕襯底材料，得到初始線條，去掉光刻膠，對氧化矽掩膜線條進行trimming， 得到尺寸更小的線條；3)對線條進行溼法氧化，將線條頂端掩膜通過溼法腐蝕去掉，得到懸空的矽納米線。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟1)具體包括a、在襯底上澱積氧化矽薄膜；b、沉積氮化矽薄膜C、在氮化矽薄膜上塗光刻膠，光刻定義出將要作為矽線條硬掩膜的區域； d、幹法刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉移到氧化矽、氮化矽薄膜上。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟3)具體包括a、將步驟2~)得到線條進行溼法氧化；b、通過溼法腐蝕工藝去除包圍納米線條頂部的氮化矽掩膜； C、通過溼法腐蝕工藝去除包圍納米線條的氧化層。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述澱積氧化矽、氮化矽採用低壓化學氣相沉積法，定義光刻膠採用的是普通光學光刻，刻蝕氧化矽、氮化矽和襯底材料採用的是異性幹法刻蝕技術。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述trimming氧化矽掩膜採用BHF溶液。
6.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述溼法腐蝕氮化矽掩膜採用加熱的濃磷酸，溼法腐蝕氧化層採用氟化氫溶液。
全文摘要
本發明公開了一種利用trimming工藝及掩膜阻擋氧化相結合來製備超細線條的方法，該方法利用timming掩膜尺寸，同時利用掩膜來阻擋氧化相結合的方法來得到超細線條。採用此方法製備出的懸空超細線條直徑可由澱積氧化矽的厚度、trimming後氧化矽線條的尺寸、溼法氧化的時間及溫度來精確地控制在20nm以下，且溼法氧化速度很快，所以對普通光學光刻所產生的線條尺寸更快的縮小。同時利用此方法製備超細線條，成本低，可行性高。
文檔編號H01L21/306GK102509698SQ20111037506
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者孫帥, 樊捷聞, 王潤聲, 艾玉傑, 許曉燕, 黃如 申請人:北京大學