[發明專利]硫系相變化合物與半導體基底產品及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201210121062.9
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN103373712A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 席洪柱;李建政;劉前
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;G03F7/00;H01L21/027
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王浩然;周建秋

技術領域

本發明涉及一種硫系相變化合物、由該硫系相變化合物制備半導體基底產品的方法、該方法制得的半導體基底產品及其在微電子加工、半導體集成和/或微納器件制備中的應用。

背景技術

目前，光刻工藝中使用的光刻膠大都是有機光刻膠。隨著曝光波長的縮短，有機光刻膠面臨著越來越大的挑戰。首先，有機光刻膠僅對特定的曝光波長敏感，每換一種曝光波長就需要研制相對應的光刻膠，而且曝光波長越短，要開發的光刻膠的結構越復雜，研發越困難，必須投入更大的人力、物力和財力。其次，現在對一個產品的加工往往需要多次光刻，而有機光刻膠的曝光具有能量等易性和累加性，即多次低能量曝光的效果等同于一次總等同能量曝光的效果，顯然，這不利于提高曝光分辨率。另外，由于大多數有機光刻膠是絕緣體，在加工過程中易引起的靜電損傷，進而增加器件缺陷率。在這種背景下，一些無機抗蝕劑或熱阻膜因具有下列優勢而倍受人們關注。首先，它們一般可通過磁控濺射、脈沖激光沉積和熱蒸發等干法過程制備，這不僅能得到大面積厚度均勻的抗刻蝕層材料，而且后續工藝如干法刻蝕都能在真空中進行，因此可有效的減少因濕法加工導致的污染，降低成品缺陷率。這能夠與未來的全干法微加工工藝相兼容。其次，多數無機抗蝕劑或熱阻膜是吸收激光的能量，基于激光的熱效應引起的物理或化學反應而起作用的，他們不受光線衍射的限制。其曝光存在功率閾值，曝光過程不具備能量累加等易性，因此能有效減小光學臨近效應，利于提高曝光分辨率。當然，整個加工過程也不需要特殊的光環境。最后，大多數無機抗蝕劑具有一定的導電性，能有效減少加工過程中靜電損傷導致的成品缺陷率。另外，這些材料曝光前后的光學性質如反射率不同，因此不用顯影便可判斷材料的曝光好壞，因而方便及時調整工藝參數，改善曝光工藝。

在這種背景下，一些在光刻工藝中起到光刻膠和掩模作用的一些無機材料便成了很多研究開發的對象。如美國科學家Janus申請了無定形Fe₂O₃用為無機熱阻膜的專利；Bozler等人申請使用Al₂O₃作為熱阻膜的專利；Pang等人報道利用Al₂O₃薄膜作為掩膜層實現100nm線寬的圖案化并成功轉移到C膜上。但未見報導這些無機材料同時具有正膠和負膠的特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種作為光刻膠使用時同時具有正膠和負膠特性的新型硫系相變化合物、利用該硫系相變化合物制備半導體基底產品的方法、該方法制得的半導體基底產品及其在微電子加工、半導體集成和/或微納器件制備中的應用。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種硫系相變化合物，其特征在于，該硫系相變化合物的通式為：Ge_aSb_c-xTe_bBi_x，其中，a、b、c、x為原子百分比，且a+b+c＝100，19≤a≤27，54≤b≤62，19≤c≤27，0≤x≤c。

本發明的硫系相變化合物發生相變的機理是利用激光的熱效應，與激光的波長無關。一般地，將所述硫系相變化合物置于能量密度為0.12J/cm²-15kJ/cm²的光下照射50ns-1ms即可使其發生相變。因此，相對于現有技術中的有機光刻膠，本發明的硫系相變化合物發生相變與曝光波長的關系小，可以適合各種波長的光，具有廣譜性；而相對于現有微加工技術中通常使用的有機光刻膠或無機光刻膠，該硫系相變化合物進行選擇性曝光并通過不同的顯影液顯影后，既可以作為正光刻膠使用，又可以作為負光刻膠使用，也就是說，本發明的硫系相變化合物同時具有正膠和負膠的特性。因此，當在半導體微加工及集成電路制備中使用本發明的硫系相變化合物作為光刻膠時，能夠進一步簡化制備工藝(如可以減小有機光刻膠的前烘后烘等步驟)及其條件，本發明的硫系相變化合物在半導體微加工制造中具有重要的意義。

一方面，本發明提供一種半導體基底產品的制備方法，該方法包括在基底表面沉積抗刻蝕薄膜，并通過將所述抗刻蝕薄膜的一部分去除的方式在所述基底上形成抗刻蝕圖案，然后對所述半導體基底進行刻蝕，其特征在于，沉積抗刻蝕薄膜的靶材為硫系相變化合物，所述硫系相變化合物的通式為：Ge_aSb_c-xTe_bBi_x，其中，a、b、c、x為原子百分比，且a+b+c＝100，19≤a≤27，54≤b≤62，19≤c≤27，0≤x≤c。