[發(fā)明專(zhuān)利]基于二氧化鉿的電子束套刻標(biāo)記及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210475683.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102969302A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾成;夏金松;張永
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/544
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/544;H01L21/02;G03F9/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件微納制造領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種基于二氧化鉿的電子束光刻套刻標(biāo)記及其制作方法。

背景技術(shù)

以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS，Complementary?Metal?OxideSemiconductor）工藝為主流的半導(dǎo)體技術(shù)繼續(xù)沿著“摩爾定律”迅速發(fā)展，器件的特征尺寸已進(jìn)入到納米量級(jí)，芯片的集成度越來(lái)越高，這對(duì)半導(dǎo)體工藝的精度提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求，只有在工藝過(guò)程中盡量減少每一個(gè)環(huán)節(jié)的精度誤差，才能減少因誤差帶來(lái)的器件失效。

電子束光刻系統(tǒng)以其精度高、不需要掩膜等優(yōu)點(diǎn)在半導(dǎo)體器件的微納制造過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色。在半導(dǎo)體器件微納制造中，一個(gè)器件的制作往往需要用到幾次甚至十幾次的電子束曝光，而影響曝光工藝誤差的因素除了電子束光刻機(jī)的分辨率和電子抗蝕劑的精度之外，還有套刻對(duì)準(zhǔn)的精度。

傳統(tǒng)電子束光刻系統(tǒng)的套刻工藝所用的標(biāo)記有兩種：凹陷型標(biāo)記和金屬標(biāo)記。

（a）凹陷型標(biāo)記因其工藝簡(jiǎn)單、制作成本低、精度較高在普通半導(dǎo)體襯底（如Si，InP，GaAs等）電子束套刻工藝中使用普遍。凹陷型對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記要求標(biāo)記深度大于2μm、標(biāo)記側(cè)壁陡直，從而使高能電子束能分辨并獲得精確的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。而對(duì)于在硅基集成電路和光電子集成領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的SOI（Silicon?On?Insulator，結(jié)構(gòu)分三層：頂層Si、埋層SiO₂和襯底Si，尤其是頂層Si厚度低于1μm的SOI）來(lái)說(shuō)，為了達(dá)到需要的深度，制作凹陷型標(biāo)記時(shí)需要在刻穿頂層Si后繼續(xù)刻蝕埋層SiO₂。由于普通的電子抗蝕劑（如PMMA、ZEP520）對(duì)二氧化硅的刻蝕選擇比很低，不適合做較深的SiO₂刻蝕；刻蝕中也很難保證Si與SiO₂界面處側(cè)壁的陡直度，所以凹陷型標(biāo)記在工藝上難以與SOI基片兼容。

（b）金屬標(biāo)記由金屬蒸鍍加剝離獲得，金屬薄膜的厚度一般大于70nm，最好選用重金屬（如Au、W等）以獲得高的信噪比。傳統(tǒng)的套刻標(biāo)記用金作為材料，但是由于金與硅的粘附性很差，故需要先鍍一薄層鈦，再鍍一定厚度的金。

目前“鈦+金”標(biāo)記已經(jīng)成為硅襯底和SOI襯底上電子束光刻套刻標(biāo)記的主流選擇。然而“鈦+金”標(biāo)記也有其缺點(diǎn)：金靶材的價(jià)格非常昂貴；金與硅襯底粘附性很差，需要鍍鈦來(lái)將金與硅粘附在一起；金的熔點(diǎn)為1063℃，如果樣品需要用于高溫?zé)嵫趸蛘咄庋由L(zhǎng)等工藝，就會(huì)出現(xiàn)金屬融化變形、金屬擴(kuò)散，繼而污染氧化或者外延生長(zhǎng)的腔體，帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于新材料的電子束光刻套刻標(biāo)記，以降低工藝成本，提高套刻標(biāo)記對(duì)襯底的粘附性和高溫承受能力。

一種基于二氧化鉿的電子束光刻套刻標(biāo)記，包括襯底和鍍?cè)谝r底上的二氧化鉿薄膜標(biāo)記。

進(jìn)一步地，所述二氧化鉿薄膜標(biāo)記為正方形、十字形或“L”形等規(guī)則圖形。

進(jìn)一步地，所述二氧化鉿薄膜標(biāo)記厚度為10~1000nm。

一種基于二氧化鉿的電子束光刻套刻標(biāo)記制作方法，具體為：

（1）清洗襯底；

（2）在襯底上旋涂電子抗蝕劑，通過(guò)電子束光刻工藝在正性電子抗蝕劑中形成套刻標(biāo)記的圖形陣列；

（3）在電子抗蝕劑和襯底上蒸鍍二氧化鉿薄膜；

（4）剝離附著在電子抗蝕劑的二氧化鉿薄膜，得到二氧化鉿薄膜標(biāo)記。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）采用正性或負(fù)性電子抗蝕劑，優(yōu)選正性電子抗蝕劑，例如PMMA或ZEP520。

進(jìn)一步地，所述步驟（3）的蒸鍍方法為電子束蒸發(fā)鍍膜法，可獲得邊緣整齊、側(cè)壁陡直的二氧化鉿標(biāo)記。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）的剝離試劑選用丙酮，交替使用丙酮超聲清洗和去離子水沖洗以加快剝離速度。

步驟（1）、（2）、（3）、（4）優(yōu)選在超凈的環(huán)境（千級(jí)間）中進(jìn)行，避免襯底上殘留的灰塵、顆粒影響電子抗蝕劑的旋涂以至于降低電子束光刻的曝光質(zhì)量。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)采用二氧化鉿材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“鈦+金”材料，降低了套刻標(biāo)記的制作成本；

(2)二氧化鉿標(biāo)記熔點(diǎn)高，適用范圍廣；

(3)二氧化鉿與硅襯底的粘附性強(qiáng)，鍍?cè)诠杌騍OI襯底表面的二氧化鉿標(biāo)記在超聲清洗中不會(huì)脫落或移位；

(4)二氧化鉿標(biāo)記在電子掃描下的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的信噪比高，能保證較高的對(duì)準(zhǔn)精度（小于25nm）。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的截面圖；