專利名稱：一種制備超細(xì)線條的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子半導(dǎo)體器件晶體管制造的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于掩膜阻擋氧化及分步氧化工藝相結(jié)合來制備超細(xì)線條方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路工業(yè)的發(fā)展，集成度要求越來越高，對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特征尺寸也就要求不斷的按比例縮小，同時(shí)追求著更號(hào)的性能和更低得生產(chǎn)成本。生產(chǎn)中，光刻技術(shù)就提出了越來越高的要求。電子束光刻在光刻技術(shù)中，以其對(duì)圖形的尺寸和精度控制，在制備納米細(xì)線條中是目前應(yīng)用比較廣泛的，但同時(shí)也存在著一些弊端，例如效率低，成本高，這都使其在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用得到一定得限制。同時(shí)，電子束光刻過工藝中，會(huì)存在電子散射，這就將導(dǎo)致臨近效應(yīng)，使在制備20nm以下的線條會(huì)遇到很大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于掩膜阻擋氧化及分步氧化工藝相結(jié)合來制備超細(xì)線條方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種制備超細(xì)線條的方法。包括以下步驟(1)在襯底上制備氧化工藝阻擋層。該步驟主要目的是制備出后續(xù)氧化工藝中對(duì)硅線條表面的氧化阻擋層。該停止層采用氮化硅薄膜材料，阻擋層的厚度決定了氧化工藝中硅線條表面被氧化的厚度。可以參考以下工藝步驟a、在襯底上淀積氮化硅薄膜；b、在氮化硅薄膜上涂光刻膠，光刻定義出將要作為硅線條硬掩膜的區(qū)域；C、干法刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅薄膜上；d、去掉光刻膠。(2)干法刻蝕襯底材料，得到初始線條，對(duì)線條進(jìn)行濕法氧化，得到較細(xì)的線條該步驟主要目的是采用濕法氧化來將線條的進(jìn)行氧化，達(dá)到氧化減薄的目的。同時(shí)線條頂端有氮化硅掩膜，阻擋了硅線條頂端的氧化，側(cè)面仍被氧化，側(cè)面氧化層將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頂端氧化層厚度，該步驟中氧化時(shí)間和氧化溫度將決定納米線線條寬度。(3)將線條頂端掩膜通過濕法腐蝕去掉，對(duì)線條進(jìn)行干法氧化，得到懸空的硅納米線。該步驟的主要是先采用濕法腐蝕將線條頂端的掩膜去除，再通過干法氧化來對(duì)濕法氧化后所得到的線條再次進(jìn)行氧化，得到尺寸更小的納米線。由于在此步驟中，去除了氮化硅掩膜，無法阻擋頂端材料被氧化，這就使得線條頂端和兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行氧化，使得所得線條尺寸進(jìn)一步減小。該步驟中氧化時(shí)間和氧化溫度將決定最終所得線條的尺寸。該步驟主要包括以下工藝流程
a、將(2)步得到線條進(jìn)行濕法腐蝕，去除線條頂端氮化硅掩膜；b、將上一步得到線條進(jìn)行干法氧化；C、通過濕法腐蝕工藝去除包圍納米線條的氧化層。上述方法中，淀積氮化硅采用低壓化學(xué)氣相沉積法，定義光刻膠采用的是普通光學(xué)光刻，刻蝕氮化硅和襯底材料采用的是異性干法刻蝕技術(shù)，濕法腐蝕氮化硅掩膜采用加熱的濃磷酸。濕法腐蝕氧化層采用氟化氫溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下在集成電路制造工藝中，由于集成度越來越高，對(duì)線條要求其尺寸越來越小，同時(shí)也要追求工業(yè)成本上的降低。如果采用電子束光刻和刻蝕工藝來制備納米細(xì)線條，成本過高，這在工業(yè)生產(chǎn)上不存在優(yōu)勢(shì)。且若采用單一氧化模式來對(duì)線條進(jìn)行氧化，勢(shì)必將反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，在追求效率的工業(yè)生產(chǎn)中，也將限制其生產(chǎn)及應(yīng)用。本發(fā)明提出來一種利用掩膜來阻擋氧化，且進(jìn)行分步氧化工藝相結(jié)合的方法來得到超細(xì)線條的工藝方法。通過第一步氧化，達(dá)到對(duì)初始線條兩側(cè)迅速減薄的目的，使得在接下來的氧化中，更容易使線條懸空；進(jìn)行第二步氧化時(shí)，將線條頂端阻擋氧化的掩膜去掉，是線條兩側(cè)和頂部同時(shí)氧化，這就使線條的尺寸得到進(jìn)一步的減小。采用此方法制備出的懸空超細(xì)線條直徑可由淀積氮化硅的厚度和兩次氧化分別通過時(shí)間及溫度來精確地控制在20nm，且干法氧化速度較慢，所以對(duì)最終細(xì)線條的尺寸可以得到精確地控制。同時(shí)利用此方法制備超細(xì)線條，成本低，可行性高。


圖l(a)_(j)是本發(fā)明提出的一種基于掩膜阻擋氧化及分步氧化工藝相結(jié)合來制備超細(xì)線條的制備工藝流程示意圖。其中，圖1 (a)在襯底上淀積氮化硅薄膜；圖1 (b)涂光刻膠；圖1 (c)光刻；圖1 (d) 通過干法刻蝕氮化硅工藝，在襯底材料上留下氮化硅薄膜圖形；圖1(e)去掉光刻膠；圖 1 (f)干法刻蝕襯底材料；圖1 (g)濕法氧化，達(dá)到對(duì)線條氧化減薄的目的；圖1 (h)濕法腐蝕去掉頂層的氮化硅掩模；圖l(i)干法氧化，將線條氧斷，形成懸空細(xì)線條；圖l(j)濕法腐蝕去掉包圍線條的氧化層，最終制備出細(xì)線條。圖中1-襯底材料；2-氮化硅；3-光刻膠；4-氧化硅；5-襯底材料細(xì)線條。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)下列步驟可以實(shí)現(xiàn)線條直徑約為20nm的超細(xì)線條1、在硅襯底上低壓化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜，厚度為1500 A，如圖1 (a)所示；2、在氮化硅薄膜上涂光刻膠，如圖1 (b)所示；3、光刻定義出將要作為硅線條掩膜圖形的區(qū)域，如圖1(c)所示；4、各向異性干法刻蝕氮化硅1500 A，最終將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅薄膜材料上，如圖1(d)所示；5、去掉光刻膠如圖1 (e)所示；6、各向異性干法刻蝕硅3000 A，如圖1 (f)所示；7、對(duì)線條進(jìn)行濕氧氧化，950°C池，將硅線條尺寸進(jìn)行氧化減薄，如圖1(g)所示；
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8、熱(170°C )的濃磷酸腐蝕氮化硅1500 A，如圖1 (h)所示；9、對(duì)線條進(jìn)行干氧氧化，925°C他，將硅線條氧斷，使其懸空，如圖1 (i)所示；10、氫氟酸水(1 10)濕法腐蝕氧化硅至全片脫水，如圖l(j)所示；最終得到寬度較細(xì)的細(xì)線條。本發(fā)明具體實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備超細(xì)線條的方法，包括以下步驟a)在硅襯底上沉積氮化硅薄膜；b)在氮化硅薄膜上涂光刻膠；c)光刻定義出將要作為硅線條掩膜圖形的區(qū)域；d)刻蝕氮化硅，最終將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅薄膜材料上；e)去掉光刻膠；f)各向異性干法刻蝕硅；g)對(duì)線條進(jìn)行濕氧氧化，將硅線條尺寸進(jìn)行氧化減薄；h)熱濃磷酸腐蝕氮化硅；i)對(duì)線條進(jìn)行干氧氧化，將硅線條氧斷，使其懸空；j)濕法腐蝕氧化硅至全片脫水，最終得到寬度較細(xì)的細(xì)線條。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，淀積氮化硅采用低壓化學(xué)氣相沉積法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，定義光刻膠采用的是普通光學(xué)光刻。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，刻蝕氮化硅和襯底材料采用的是異性干法刻蝕技術(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，濕法腐蝕氮化硅采用濃磷酸的溫度大于 170°C。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，濕法腐蝕氧化層采用氟化氫溶液，其中氫氟酸水的體積比為1 10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備超細(xì)納米線條的方法，屬于微電子半導(dǎo)體器件晶體管制造的技術(shù)領(lǐng)域。該方法將掩膜阻擋氧化及分步氧化工藝相結(jié)合來得到懸空超細(xì)線條。制備出的懸空超細(xì)線條直徑可由淀積氮化硅的厚度和兩次氧化分別通過時(shí)間及溫度來精確地控制在20nm，且干法氧化速度較慢，所以對(duì)最終細(xì)線條的尺寸可以得到精確地控制；同時(shí)利用此方法制備超細(xì)線條，成本低，可行性高。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102509697SQ20111033976
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者孫帥, 樊捷聞, 王潤(rùn)聲, 艾玉杰, 許曉燕, 黃如 申請(qǐng)人:北京大學(xué)