[發(fā)明專利]小尺寸硅化物納米線的制備方法及小尺寸硅化物納米線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010068353.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111244031A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈新萍;李冬雪;熊詩圣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L21/3205;H01L23/532;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發(fā)明公開了一種小尺寸硅化物納米線的制備方法及小尺寸硅化物納米線，該方法包含：步驟1，在襯底上涂覆嵌段共聚物，經(jīng)第一次退火處理，制備原始圖案；步驟2，采用金屬鹽溶液浸泡，使金屬鹽被吸附至極性嵌段上；步驟3，通入氧等離子體將金屬鹽還原成金屬，并除去有機(jī)物，使金屬原位沉積形成硬掩膜；步驟4，通入CHF₃及SF₆的等離子體混合物，進(jìn)行等離子體刻蝕，完成圖形轉(zhuǎn)移；步驟5，根據(jù)硅納米線高度與金屬材料化學(xué)計(jì)量比決定是否需要金屬淀積以及金屬淀積的厚度；步驟6，進(jìn)行第二次退火處理，形成小尺寸硅化物納米線。本發(fā)明提供的方法簡單可行、成本低廉，制備的小尺寸硅化物納米線，線寬尺寸不大于10nm，且密度高，應(yīng)用場景良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路互連技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小尺寸硅化物納米線的制備方法及該方法制備的小尺寸硅化物納米線。

背景技術(shù)

互連線的RC延遲早在0.13微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)超過器件門電路的RC延遲成為制約集成電路響應(yīng)速度不容忽視的重要問題。

現(xiàn)有的銅/阻擋層互連線組合體系在走向14納米節(jié)點(diǎn)以后，面臨了金屬線電阻顯著升高，層間及線間電容增大等諸多問題。首先在現(xiàn)有的互連線體系結(jié)構(gòu)中，銅被鑲嵌在由金屬黏附層阻擋層包裹的溝槽內(nèi)，隨著工藝尺寸的需求互連線的尺寸不斷減小，銅在整個(gè)互連線體系中所占體積比越來越小，即有效導(dǎo)電成分越來越少；另外又由于增加的表面、界面散射和晶界散射所帶來的尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的銅電阻率升高，因此最終使得銅/阻擋層這種互連線體系的電阻率急劇增加。

硅化物作為下一代新型互連線材料的候選者之一，具有：電阻率無尺寸效應(yīng)；無需黏附層阻擋層輔助的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；以及，制備方法和目前硅基集成電路工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn)。其制備方法主要包括：硅納米線的制備，和溫度控制金屬硅化物物相的固相反應(yīng)兩步。其中，硅納米線的制備方法可以通過電子束光刻、極紫外光刻和嵌段共聚物自組裝等方法實(shí)現(xiàn)。極紫外光刻和電子束光刻都具有設(shè)備昂貴、光刻時(shí)間長等缺點(diǎn)而未被采用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種方法簡單可行、成本低廉的小尺寸(特征尺寸不大于10nm)硅化物納米線的制備方法，采用嵌段共聚物材料在襯底上自組裝或者導(dǎo)向自組裝(導(dǎo)向自組裝工藝需要電子束光刻或極紫外光刻提前在襯底材料上制備出引導(dǎo)圖案)制備原始圖案，嵌段共聚物原始圖案經(jīng)過金屬鹽溶液浸泡，氧等離子體還原轉(zhuǎn)化成金屬圖案，金屬圖案作為硬掩模板圖形轉(zhuǎn)移生成硅納米線。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種小尺寸硅化物納米線的制備方法，其包含以下步驟：

步驟1，在襯底上涂覆嵌段共聚物，經(jīng)第一次退火處理，制備原始圖案，得到具有嵌段共聚物圖案的襯底；其中，襯底為硅或絕緣層上硅(SOI)；該嵌段共聚物為導(dǎo)向自組裝材料，由兩種或兩種以上不同單體聚合形成，該嵌段共聚物滿足χN≥10，N為嵌段共聚物的總聚合度，χ為各嵌段之間的弗洛里-哈金斯(Flory-Huggins)相互作用參數(shù)；

步驟2，將具有嵌段共聚物圖案的襯底采用金屬鹽溶液浸泡，使得金屬鹽被吸附至極性嵌段上；

步驟3，通入氧等離子體將金屬鹽還原成金屬，并同時(shí)除去襯底上的有機(jī)物，使得所述原位沉積在極性嵌段處形成對(duì)襯底的硬掩膜；

步驟4，通入CHF₃及SF₆的等離子體氣體混合物，對(duì)未經(jīng)上述硬掩膜的襯底進(jìn)行等離子體刻蝕，形成硅納米線，完成圖形轉(zhuǎn)移；

步驟5，根據(jù)所述硅納米線高度以及形成硅化物的金屬材料的化學(xué)計(jì)量比，決定是否需要金屬淀積以及金屬淀積的厚度；

步驟6，進(jìn)行第二次退火處理，形成小尺寸硅化物納米線，該小尺寸是指線寬特征尺寸不大于10nm。