[发明专利]一种硫系相变无机光刻胶的两步显影法

说明书

一种硫系相变无机光刻胶的正胶型显影方法，包括两步交替显影，将基底上的选择性曝光(图案化)的Ge₂Sb_2(1‑x)Bi_2xTe₅(GSBT)光刻胶先在氧化性溶液中显影，再在酸性溶液中显影，反复进行，曝光区域被去除，而未曝光区域被保留，最终在光刻胶上获得所需图案结构；其中0<x<1。本发明的显影方法是一种适用于GBST的高显影选择比正胶型显影方法，其显影选择比是现有工艺的四倍多，工艺简单可控、产品的尺寸形貌均一、生产周期短、成本低廉、适于大规模工业化生产。使GSBT在半导体制造工业、大规模集成电路的制造等的微纳加工领域得到更加广泛的应用。

技术领域

本发明属于半导体微纳加工技术领域硫系相变材料的显影技术，具体地说，本发明涉及一种高显影选择比、成本低廉且操作简便的硫系相变无机光刻胶GSBT的两步显影法。

背景技术

当前光刻技术正沿着UV-DUV-EUV的技术路线快速发展，它在一定程度上满足了微纳器件的特征尺寸进一步减小的需求，但同时也带来了很多问题。例如透射光学元件不再适用于波长更短的紫外光曝光系统、整体设备变得更加复杂昂贵、曝光功率不足等诸多问题。其中一个最重要的问题就是如何研制与之相配套的光刻胶。

当前使用的有机光刻胶仅对特定的光波长敏感，所以每更换一种波长的激光，就需要一种新的光刻胶。为此，需要投入大量人力物力来研制对特定波长敏感的有机光刻胶。目前研究表明，由于各种各样的光刻胶指标限制，并非任何波长的光刻胶都能找到，这将极大的限制在光刻中使用的激光器种类，所以有机光刻胶在未来的发展中将处于不利的地位。因此，发展适合于下一代半导体和微电子生产技术的新型光刻胶已成为一个紧迫的任务，其中硫系相变无机光刻胶因其具有高分辨率、宽光谱性、可干法制备和刻蚀的特点，具有很好的发展前景。

Si在大规模集成电路的微纳制造中占据主导地位，能够用于刻蚀Si的抗蚀材料一直是研制新型光刻胶的重点。20世纪70年代，B.T.Kolomiets等人首次研究了As₂S₃基和As₂Se₃基无机光刻胶，这些光刻胶利用不同的显影液显影可获得正负两用光刻胶特征，但它们在氟基等离子体中的刻蚀速率相当高，导致它们无法成为刻蚀Si的抗蚀材料。此外，它们对人体具有很大的毒性。

在此之后，很多研究都致力于新型硫系相变无机光刻胶的研制，但是对Si具有高选择比的光刻胶却发现不多或存在各种障碍。如P.G.Huggett等人在80年代研究了掺银的Ge-Se，尽管它对硅具有高达几百的高刻蚀选择比，但它对人体也具有较大的毒性并只能作为负型光刻胶来使用。众所周知，在实际微纳加工过程中，大多数情况下负胶是不能替代正胶来使用的。

近年来的研究表明GeSbTe可用做正负两用光刻胶，但是其显影选择比较低，小于6，而且它对硅的刻蚀选择比也很低，不到50。最近的研究表明通过在GeSbTe中掺入Bi元素而得到的一种新型的硫系无机相变光刻胶Ge₂Sb_2(1-x)Bi_2xTe₅(GSBT)，它既可以用作正负两用光刻胶，又对Si具有超过500的高刻蚀选择比，加之它对人体没有毒性，是一类非常有发展前景的光刻胶。但是，它的显影选择比较低，仅仅不到5，不仅仅增大了材料的浪费，还降低了工艺效率，在很大程度上限制了硫系相变无机光刻胶在微纳加工领域的应用。

综上所述，当前迫切需要将上述对Si具有高刻蚀选择比、且为环境友好型的硫系无机光刻胶GSBT的显影方法进行研究，以寻找到具有高显影选择比的显影技术方法，从而使得硫系相变无机光刻胶在半导体微纳加工领域中得到更广泛地应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫系相变无机光刻胶GSBT的两步显影法。本发明提供的方法能够实现高显影选择比、成本低廉且操作简便。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：