专利名称：一种制备超细线条的方法
技术领域：
本发明是属于微电子半导体器件晶体管制造的技术领域，具体是一种在利用 trimming(硬掩膜修整)工艺及掩膜阻挡氧化相结合来实现超细纳米线条的方法。
背景技术：
随着集成电路工业的发展，集成度要求越来越高，对场效应晶体管的特征尺寸也就要求不断的按比例缩小，同时追求着更好的性能和更低的生产成本。生产中，光刻技术就提出了越来越高的要求。电子束光刻在光刻技术中，以其对图形的尺寸和精度控制，在制备纳米细线条中是目前应用比较广泛的，但同时也存在着一些弊端，例如效率低，成本高，这都使其在大规模工业生产中的应用得到一定得限制。同时，电子束光刻过工艺中，会存在电子散射，这就将导致临近效应，使在制备20nm以下的线条会遇到很大挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用硬掩膜修整(trimming)工艺及掩膜阻挡氧化相结合来制备超细线条的方法。本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种制备超细线条的方法，包括以下步骤(1)在衬底上制备氧化工艺阻挡层；该步骤主要目的是制备出后续氧化工艺中对硅线条表面的氧化阻挡层。该停止层采用氧化硅和氮化硅薄膜材料，阻挡层的厚度决定了氧化工艺中硅线条表面被氧化的厚度。具体工艺步骤包括a、在衬底上淀积氧化硅薄膜；b、沉积氮化硅薄膜；C、在氮化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为硅线条硬掩膜的区域；d、干法刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到氧化硅、氮化硅薄膜上；(2)干法刻蚀衬底材料，得到初始线条，去掉光刻胶，对氧化硅掩膜线条进行 trimming，得到尺寸更小的线条；该步骤主要目的是采用化学试剂对掩膜进行trimming，达到减小掩膜尺寸的目的。次此步骤中用于trimming的化学溶液配比、浓度及trimming时间将决定掩膜的尺寸， 将对最终纳米线线条的宽度有直接影响。(3)对线条进行湿法氧化，将线条顶端掩膜通过湿法腐蚀去掉，得到悬空的硅纳米线.
一入 ，通过湿法氧化来对线条进行氧化，得到尺寸很小的纳米线。由于在此步骤中，对于线条顶端有掩膜的部分，掩膜阻挡了这部分硅线条顶端的氧化，侧面及顶端未保护区域仍被氧化，侧面及顶端未保护区域氧化层厚度将远远大于顶端氧化层厚度，该步骤中氧化时间和氧化温度将决定纳米线线条宽度。。该步骤中氧化时间和氧化温度将决定最终所得线条的尺寸。该步骤主要包括以下工艺流程a、将⑵步得到线条进行湿法氧化；b、通过湿法腐蚀工艺去除包围纳米线条顶部的氮化硅掩膜C、通过湿法腐蚀工艺去除包围纳米线条的氧化层。上述方法中，淀积氧化硅、氮化硅采用低压化学气相沉积法，定义光刻胶采用的是普通光学光刻，刻蚀氧化硅、氮化硅和衬底材料采用的是异性干法刻蚀技术，trimming氧化硅掩膜采用BHF溶液(HF NH4F = 1 40)，对线条氧化采用湿法氧化，湿法腐蚀氮化硅掩膜采用加热的浓磷酸，湿法腐蚀氧化层采用氟化氢溶液。本发明的技术优点和效果在集成电路制造工艺中，由于集成度越来越高，对线条要求其尺寸越来越小，同时也要追求工业成本上的降低。如果采用电子束光刻和刻蚀工艺来制备纳米细线条，成本过高，这在工业生产上不存在优势。且若采用氧化模式来对线条进行氧化来达到减小线条尺寸的目的，势必将反应时间延长，在追求效率的工业生产中，也将限制其生产及应用。本发明提出来一种利用timming掩膜尺寸，同时利用掩膜来阻挡氧化相结合的方法来得到超细线条的工艺方法。通过第一步trimming掩膜，达到对将掩膜尺寸减小，同时达到只对初始线条部分顶端部分阻挡氧化的目的；进行第二步湿法氧化时，是线条两侧和顶部同时氧化， 但其中掩膜将阻挡部分顶端被氧化，这就使线条的尺寸得到很大程度的减小。采用此方法制备出的悬空超细线条直径可由淀积氧化硅的厚度、trimming后氧化硅线条的尺寸、湿法氧化的时间及温度来精确地控制在20nm以下，且湿法氧化速度很快，所以对普通光学光刻所产生的线条尺寸更快的缩小。同时利用此方法制备超细线条，成本低，可行性高。
图1 (a)-(l)是本发明提出的一种基于trimming掩膜工艺和掩膜阻挡氧化工艺相结合来制备超细线条的制备工艺流程示意图。其中，图1 (a)在衬底上淀积氧化硅薄膜，图1 (b)淀积氮化硅薄膜；图1 (C)涂光刻胶；图1(d)光刻；图1(e)通过干法刻蚀氮化硅工艺，在衬底材料上留下氮化硅薄膜图形； 图1 (f)干法刻蚀氧化硅；图1 (g)干法刻蚀衬底材料；图1 (h)去掉光刻胶；图1 (i)用BHF溶液trimming氧化硅；图l(j)湿法氧化；图l(k)湿法腐蚀去掉顶层的氮化硅掩模；图1(1) 湿法腐蚀去掉包围线条的氧化层，最终制备出细线条。图中1-衬底材料；2-氧化硅；3-氮化硅；4-光刻胶；5-衬底材料细线条。
具体实施例方式下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。根据下列步骤可以实现线条直径约为20nm的超细线条1、在硅衬底上低压化学气相沉积氧化硅薄膜，厚度为1500 A，如图1 (a)所示2、低压化学气相沉积氮化硅薄膜，厚度为500 A，如图1 (b)所示；3、在氮化硅薄膜上涂光刻胶，如图1 (c)所示；4、光刻定义出将要作为硅线条掩膜图形的区域，如图1(d)所示；
5、各向异性干法刻蚀氮化硅500 A，最终将光刻胶上的图形转移到氮化硅薄膜材料上，如图1(e)所示；6、各向异性干法刻蚀氧化硅1500 A，最终将光刻胶上的图形转移到氧化硅薄膜材料上，如图1(f)所示；7、各向异性干法刻蚀硅3000 A，如图1 (g)所示；8、去掉光刻胶如图1 (h)所示；9、用BHF溶液(HF NH4F = 1 40) trimming氧化硅线条，速度约为6A/s如图 1⑴所示；10、对线条进行湿氧氧化，950°C 4h，将硅线条尺寸进行氧化减薄，如图l(j)所示；11、热(170°C )的浓磷酸腐蚀氮化硅500 A，如图1 (k)所示；12、氢氟酸水(1 10)湿法腐蚀氧化硅至全片脱水，如图1(1)所示；最终得到宽度较细的细线条。本发明实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种制备GaN基脊型激光器的方法，具体包括以下步骤1)在衬底上制备氧化工艺阻挡层；2)干法刻蚀衬底材料，得到初始线条，去掉光刻胶，对氧化硅掩膜线条进行trimming， 得到尺寸更小的线条；3)对线条进行湿法氧化，将线条顶端掩膜通过湿法腐蚀去掉，得到悬空的硅纳米线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括a、在衬底上淀积氧化硅薄膜；b、沉积氮化硅薄膜C、在氮化硅薄膜上涂光刻胶，光刻定义出将要作为硅线条硬掩膜的区域； d、干法刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到氧化硅、氮化硅薄膜上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括a、将步骤2~)得到线条进行湿法氧化；b、通过湿法腐蚀工艺去除包围纳米线条顶部的氮化硅掩膜； C、通过湿法腐蚀工艺去除包围纳米线条的氧化层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述淀积氧化硅、氮化硅采用低压化学气相沉积法，定义光刻胶采用的是普通光学光刻，刻蚀氧化硅、氮化硅和衬底材料采用的是异性干法刻蚀技术。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述trimming氧化硅掩膜采用BHF溶液。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀氮化硅掩膜采用加热的浓磷酸，湿法腐蚀氧化层采用氟化氢溶液。
全文摘要
本发明公开了一种利用trimming工艺及掩膜阻挡氧化相结合来制备超细线条的方法，该方法利用timming掩膜尺寸，同时利用掩膜来阻挡氧化相结合的方法来得到超细线条。采用此方法制备出的悬空超细线条直径可由淀积氧化硅的厚度、trimming后氧化硅线条的尺寸、湿法氧化的时间及温度来精确地控制在20nm以下，且湿法氧化速度很快，所以对普通光学光刻所产生的线条尺寸更快的缩小。同时利用此方法制备超细线条，成本低，可行性高。
文档编号H01L21/306GK102509698SQ20111037506
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者孙帅, 樊捷闻, 王润声, 艾玉杰, 许晓燕, 黄如 申请人:北京大学