[发明专利]一种制备超细线条的方法

说明书

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；

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(2)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。

附图说明

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。