[發明專利]基于硫系相變材料GST的干法顯影方法

在審

• 申請號: 202110213529.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113009790A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 何佩謠;謝常青;朱效立;牛潔斌;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G03F7/26
• 分類號: G03F7/26;G03F7/42;G03F7/004
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

本發明公開了一種基于硫系相變材料GST的干法顯影方法，包括：在襯底上沉積一層Ge₂Sb₂Te₅薄膜；根據預設圖形使用電子束對Ge₂Sb₂Te₅薄膜進行直寫式曝光，以使得Ge₂Sb₂Te₅薄膜的曝光區域的材料特性由非晶態轉為晶態，Ge₂Sb₂Te₅薄膜的非曝光區域的材料特性保持非晶態不變；利用電感耦合等離子體對Ge₂Sb₂Te₅薄膜進行刻蝕形成預設圖形；Ge₂Sb₂Te₅薄膜中晶態區域的刻蝕速度高于Ge₂Sb₂Te₅薄膜的非晶態區域的刻蝕速度，本發明通過利用Ge₂Sb₂Te₅薄膜的材料特性可變的特點，使用電子束將Ge₂Sb₂Te₅薄膜呈現刻蝕速度不同的區域，從而在電感耦合等離子體刻蝕階段在Ge₂Sb₂Te₅薄膜上形成臺階狀的圖形，實現了干法顯影，避免了線條坍塌的問題，解決了圖形邊緣線條粗糙、形狀不規則的問題。

技術領域

本發明涉及微納加工技術領域，尤其涉及一種基于硫系相變材料GST的干法顯影方法。

背景技術

傳統的圖像轉移方法，采用的是有機光刻膠的濕法顯影技術。然而，有機光刻膠存在溶劑膨脹效應，易導致圖形邊緣線條粗糙、形狀不規則。同時有機光刻膠在顯影后需要一個后烘過程，以提高光刻膠的抗刻蝕能力，但是后烘容易帶來圖形線條坍塌的問題，同樣的會導致圖形邊緣線條粗糙、形狀不規則。

發明內容

硫系相變材料Ge₂Sb₂Te₅(簡稱GST)是一種三元化合物，具有良好的非揮發性和高穩定性，在下一代非易失性存儲器和高密度光學記錄中有著廣泛的應用。通常，硫族化物材料具有兩個或多個離散狀態，在該狀態下其表現出可區分的材料特性。狀態的變化通常通過熱、電或光脈沖的熱激勵來驅動。

利用GST在不同狀態的性質差異，在電子束曝光系統下進行曝光，曝光區域和未曝光區域材料性質略有差異，表現出不一樣的刻蝕速率。在曝光之后，GST結構改變，由非晶態轉變為晶態，兩種區域之間由于刻蝕選擇性差異形成臺階差，達到干法顯影的目的。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于硫系相變材料GST的干法顯影方法，可以有效地解決現有技術中后烘容易帶來圖形線條坍塌的問題，以及圖形邊緣線條粗糙、形狀不規則的問題，具體方案如下。

本發明公開一種基于硫系相變材料GST的干法顯影方法，包括：

在襯底上沉積一層Ge₂Sb₂Te₅薄膜；

根據預設圖形使用電子束對所述Ge₂Sb₂Te₅薄膜進行直寫式曝光，以使得所述Ge₂Sb₂Te₅薄膜的曝光區域的材料特性由非晶態轉為晶態，所述Ge₂Sb₂Te₅薄膜的非曝光區域的材料特性保持非晶態不變；

利用電感耦合等離子體對所述Ge₂Sb₂Te₅薄膜進行刻蝕形成所述預設圖形；