一种电子束光刻方法和半导体器件

本发明涉及半导体器件制备，尤其涉及一种电子束光刻方法和半导体器件。

背景技术：

1、电子束光刻技术在微纳加工领域广泛应用。随着图形尺寸越来越小，电子束邻近效应越来越严重，导致光刻出的图形发生失真。电子束邻近效应主要是入射电子和光刻胶原子发生前向散射，以及和衬底原子发生背向散射，造成入射的电子能量无法局域在入射点，而是在光刻胶里存在横向分布，使版图能量分布不均匀且在图形之外存在能量分布。现有技术中，有通过辅助图形曝光来调制版图上器件区的能量分布，以达到修正能量沉积的目的，但是，现有的利用辅助图形修正邻近效应时会占用额外的版图面积，不利于器件的高密度集成。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种电子束光刻方法和半导体器件，用以解决现有的利用辅助图形修正邻近效应时会占用额外的版图面积，不利于器件高密度集成的问题。

2、一方面，本发明提供了一种电子束光刻方法，所述方法包括如下步骤：

3、步骤a：在衬底上形成光刻胶层；

4、步骤b：通过曝光和显影在光刻胶层上形成器件图形和辅助图形，其中，所述器件图形和所述辅助图形采用不同等级的剂量曝光，使辅助图形在显影工艺中不被完全显影，进而使辅助图形在后续刻蚀过程中不被刻蚀到衬底上；

5、步骤c：刻蚀，在衬底上形成器件图形；

6、步骤d：去除衬底表面残留的光刻胶。

7、优选地，步骤b中，采用灰度曝光技术使所述器件图形和所述辅助图形进行不同等级的剂量曝光。

8、优选地，步骤b中，所述器件图形采用大于等于显影阈值的剂量曝光，所述辅助图形采用小于显影阈值的剂量曝光。

9、优选地，步骤b中，曝光所述辅助图形的剂量使得所述辅助图形显影后仍然存在的光刻胶厚度能够满足在后续刻蚀过程中辅助图形不被刻蚀到衬底上。

10、优选地，步骤b中，曝光所述辅助图形的剂量使得所述辅助图形显影后仍然存在的光刻胶厚度大于等于后续刻蚀过程中辅助图形被刻蚀的厚度。

11、优选地，步骤a还包括：将涂有光刻胶层的衬底烘烤后冷却至室温。

12、优选地，步骤b中，所述曝光在电子束光刻机中进行。

13、优选地，步骤c中，所述刻蚀在等离子刻蚀机中进行。

14、优选地，步骤d中，采用丙酮浸泡方式去除衬底表面残留的光刻胶。

15、另一方面，本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件上述电子束光刻方法制备得到。

16、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

17、1、本发明通过对所需曝光的器件图形和辅助图形采用不同等级的剂量曝光，使辅助图形在显影工艺中不被完全显影，辅助图形中未被显影的光刻胶可以保护下面的衬底不受后续的刻蚀影响，进而使辅助图形在后续刻蚀过程中不被刻蚀到衬底上。这样既能通过辅助图形解决因图形能量不均匀而产生邻近效应的问题，同时又不会因引入辅助图形而占用额外的衬底面积，有利于大面积高密度器件制作。

18、2、本发明采用灰度曝光技术使所述器件图形和所述辅助图形进行不同等级的剂量曝光，灰度曝光技术使光刻胶显影后残留的厚度不同，辅助图形采用小于显影阈值的能量曝光，使显影后的辅助图形仍然存在一定的光刻胶厚度，从而在后续刻蚀中辅助图形不会转移在衬底上，同时不会影响辅助图形修正邻近效应。

19、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种电子束光刻方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，采用灰度曝光技术使所述器件图形(3)和所述辅助图形(4)进行不同等级的剂量曝光。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述器件图形(3)采用大于等于显影阈值的剂量曝光，所述辅助图形(4)采用小于显影阈值的剂量曝光。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，曝光所述辅助图形(4)的剂量使得所述辅助图形(4)显影后仍然存在的光刻胶厚度能够满足在后续刻蚀过程中辅助图形(4)不被刻蚀到衬底(1)上。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，曝光所述辅助图形(4)的剂量使得所述辅助图形(4)显影后仍然存在的光刻胶厚度大于等于后续刻蚀过程中辅助图形(4)被刻蚀的厚度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a还包括：将涂有光刻胶层(2)的衬底(1)烘烤后冷却至室温。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述曝光在电子束光刻机中进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中，所述刻蚀在等离子刻蚀机中进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d中，采用丙酮浸泡方式去除衬底(1)表面残留的光刻胶。

10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件采用权利要求1-9所述的电子束光刻方法制备得到。

技术总结
本发明涉及一种电子束光刻方法和半导体器件，属于半导体器件制备技术领域，解决了现有技术中利用辅助图形修正邻近效应时会占用额外的版图面积，不利于器件高密度集成的问题。所述方法包括如下步骤：步骤A：在衬底上形成光刻胶层；步骤B：通过曝光和显影在光刻胶层上形成器件图形和辅助图形，其中，所述器件图形和所述辅助图形采用不同等级的剂量曝光，使辅助图形在显影工艺中不被完全显影，进而使辅助图形在后续刻蚀过程中不被刻蚀到衬底上；步骤C：刻蚀，在衬底上形成器件图形；步骤D：去除衬底表面残留的光刻胶。该方法不仅可以修正邻近效应，还可以避免辅助图形占用额外的衬底面积。

技术研发人员：徐剑,韦亚一,杨尚
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12