[發(fā)明專利]一種硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠的兩步顯影法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510024823.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104570627B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建政;劉前;朱星;張浩然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家納米科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G03F7/30
• 分類號(hào): G03F7/30;G03F7/32
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

一種硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠的正膠型顯影方法，包括兩步交替顯影，將基底上的選擇性曝光(圖案化)的Ge₂Sb_2(1?x)Bi_2xTe₅(GSBT)光刻膠先在氧化性溶液中顯影，再在酸性溶液中顯影，反復(fù)進(jìn)行，曝光區(qū)域被去除，而未曝光區(qū)域被保留，最終在光刻膠上獲得所需圖案結(jié)構(gòu)；其中0<x<1。本發(fā)明的顯影方法是一種適用于GBST的高顯影選擇比正膠型顯影方法，其顯影選擇比是現(xiàn)有工藝的四倍多，工藝簡(jiǎn)單可控、產(chǎn)品的尺寸形貌均一、生產(chǎn)周期短、成本低廉、適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。使GSBT在半導(dǎo)體制造工業(yè)、大規(guī)模集成電路的制造等的微納加工領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體微納加工技術(shù)領(lǐng)域硫系相變材料的顯影技術(shù)，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種高顯影選擇比、成本低廉且操作簡(jiǎn)便的硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠GSBT的兩步顯影法。

背景技術(shù)

當(dāng)前光刻技術(shù)正沿著UV-DUV-EUV的技術(shù)路線快速發(fā)展，它在一定程度上滿足了微納器件的特征尺寸進(jìn)一步減小的需求，但同時(shí)也帶來(lái)了很多問(wèn)題。例如透射光學(xué)元件不再適用于波長(zhǎng)更短的紫外光曝光系統(tǒng)、整體設(shè)備變得更加復(fù)雜昂貴、曝光功率不足等諸多問(wèn)題。其中一個(gè)最重要的問(wèn)題就是如何研制與之相配套的光刻膠。

當(dāng)前使用的有機(jī)光刻膠僅對(duì)特定的光波長(zhǎng)敏感，所以每更換一種波長(zhǎng)的激光，就需要一種新的光刻膠。為此，需要投入大量人力物力來(lái)研制對(duì)特定波長(zhǎng)敏感的有機(jī)光刻膠。目前研究表明，由于各種各樣的光刻膠指標(biāo)限制，并非任何波長(zhǎng)的光刻膠都能找到，這將極大的限制在光刻中使用的激光器種類，所以有機(jī)光刻膠在未來(lái)的發(fā)展中將處于不利的地位。因此，發(fā)展適合于下一代半導(dǎo)體和微電子生產(chǎn)技術(shù)的新型光刻膠已成為一個(gè)緊迫的任務(wù)，其中硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠因其具有高分辨率、寬光譜性、可干法制備和刻蝕的特點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景。

Si在大規(guī)模集成電路的微納制造中占據(jù)主導(dǎo)地位，能夠用于刻蝕Si的抗蝕材料一直是研制新型光刻膠的重點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，B.T.Kolomiets等人首次研究了As₂S₃基和As₂Se₃基無(wú)機(jī)光刻膠，這些光刻膠利用不同的顯影液顯影可獲得正負(fù)兩用光刻膠特征，但它們?cè)诜入x子體中的刻蝕速率相當(dāng)高，導(dǎo)致它們無(wú)法成為刻蝕Si的抗蝕材料。此外，它們對(duì)人體具有很大的毒性。

在此之后，很多研究都致力于新型硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠的研制，但是對(duì)Si具有高選擇比的光刻膠卻發(fā)現(xiàn)不多或存在各種障礙。如P.G.Huggett等人在80年代研究了摻銀的Ge-Se，盡管它對(duì)硅具有高達(dá)幾百的高刻蝕選擇比，但它對(duì)人體也具有較大的毒性并只能作為負(fù)型光刻膠來(lái)使用。眾所周知，在實(shí)際微納加工過(guò)程中，大多數(shù)情況下負(fù)膠是不能替代正膠來(lái)使用的。

近年來(lái)的研究表明GeSbTe可用做正負(fù)兩用光刻膠，但是其顯影選擇比較低，小于6，而且它對(duì)硅的刻蝕選擇比也很低，不到50。最近的研究表明通過(guò)在GeSbTe中摻入Bi元素而得到的一種新型的硫系無(wú)機(jī)相變光刻膠Ge₂Sb_2(1-x)Bi_2xTe₅(GSBT)，它既可以用作正負(fù)兩用光刻膠，又對(duì)Si具有超過(guò)500的高刻蝕選擇比，加之它對(duì)人體沒(méi)有毒性，是一類非常有發(fā)展前景的光刻膠。但是，它的顯影選擇比較低，僅僅不到5，不僅僅增大了材料的浪費(fèi)，還降低了工藝效率，在很大程度上限制了硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠在微納加工領(lǐng)域的應(yīng)用。

綜上所述，當(dāng)前迫切需要將上述對(duì)Si具有高刻蝕選擇比、且為環(huán)境友好型的硫系無(wú)機(jī)光刻膠GSBT的顯影方法進(jìn)行研究，以尋找到具有高顯影選擇比的顯影技術(shù)方法，從而使得硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠在半導(dǎo)體微納加工領(lǐng)域中得到更廣泛地應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種硫系相變無(wú)機(jī)光刻膠GSBT的兩步顯影法。本發(fā)明提供的方法能夠?qū)崿F(xiàn)高顯影選擇比、成本低廉且操作簡(jiǎn)便。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：