一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，包括基底，所述用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜還包括一層硫化物半導(dǎo)體薄膜，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)在所述基底上，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜在激光的熱作用下轉(zhuǎn)化為氧化物。該硫化物半導(dǎo)體薄膜在具備現(xiàn)有無機(jī)熱阻膜已有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還有優(yōu)于已有無機(jī)熱阻膜的一點(diǎn)是：對(duì)于大量的元素其硫化物的帶隙常常小于對(duì)應(yīng)氧化物，若是所選曝光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的能量介于兩者之間，則硫化物受體一旦完成氧化其對(duì)光的吸收便會(huì)急劇減弱，相當(dāng)于吸光-生熱-氧化的這一過程被自發(fā)停止了，故而，更有利于獲得高分辨率的圖形。
【專利說明】一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微納米加工技術(shù)在大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而把一個(gè)設(shè)計(jì)掩模的圖形轉(zhuǎn)移到基片上，其主要過程包括晶圓表面處理、涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影、清除殘膠、堅(jiān)膜、圖形轉(zhuǎn)移、去膠等過程。在現(xiàn)行的曝光過程中主要采用有機(jī)光刻膠以及無機(jī)熱阻膜。
[0003]其中，有機(jī)光刻膠為一大類具有光敏化學(xué)作用的高分子聚合物材料作抗蝕劑。曝光時(shí)，有機(jī)光刻膠吸收光子能量，高分子鏈長(zhǎng)發(fā)生改變，導(dǎo)致曝光部分和未曝光部分對(duì)于一定的腐蝕劑表現(xiàn)出不同的抗腐蝕性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)選擇性的刻蝕。隨著大規(guī)模集成電路加工和半導(dǎo)體器件制造行業(yè)對(duì)微納米器件尺寸的縮小提出更高的要求，有機(jī)光刻膠暴露出以下缺點(diǎn):
[0004]1.有機(jī)光刻膠對(duì)曝光光源的波長(zhǎng)高度敏感，隨著微納米器件的特征尺度進(jìn)一步減小，曝光光源的波長(zhǎng)向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)，對(duì)應(yīng)的有機(jī)光刻膠結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，開發(fā)越來越困難。
[0005]2.有機(jī)光刻膠在微納米加工過程中易于造成污染，相關(guān)的清洗過程耗時(shí)、耗材、費(fèi)力，而且容易造成加工器件的缺陷。
[0006]3.為了減少加工過程中帶來的污染，減少加工成品中的缺陷，現(xiàn)有的微納米加工技術(shù)朝干法流程發(fā)展，而目前與有機(jī)光刻膠相關(guān)的濕法流程不符合這一趨勢(shì)。
[0007]4.有機(jī)光刻膠的曝光過程具有能量等易性，即多次低能量曝光的效果等同于一次總等同能量曝光的效果，再加上光的高斯分布因素，不利于減小曝光圖形的鄰近效應(yīng)，提高曝光圖形的分辨率。
[0008]相對(duì)于有機(jī)光刻膠，無機(jī)熱阻薄膜材料由于其相對(duì)于有機(jī)光刻膠顯不出的一系列優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。
[0009]例如專利US6641978B1中揭示的無機(jī)熱阻膜，其采用兩層金屬薄膜結(jié)構(gòu)，即M / N，體現(xiàn)了如下優(yōu)點(diǎn):采用的無機(jī)熱阻膜對(duì)曝光光源波長(zhǎng)的敏感性降低；相對(duì)于有機(jī)光刻膠，無機(jī)熱阻膜制備工藝更加靈活；曝光時(shí)采用無機(jī)熱阻膜能減小曝光圖形之間的鄰近效應(yīng)，提高曝光圖形的分辨率。
[0010]又如專利CN101286004B中揭示的無機(jī)熱阻膜采用三層金屬薄膜組成的三明治夾層結(jié)構(gòu)(A / B / A)的無機(jī)熱阻膜，它體現(xiàn)了如下優(yōu)點(diǎn):可以有效增加光刻后所得納米構(gòu)造的深度和厚度；可通過調(diào)整二元合金AB中A、B兩種金屬的摩爾比改變其合金化溫度。
[0011]從以上兩個(gè)專利文件可看出，當(dāng)前無機(jī)熱阻薄膜材料體系主要包括雙金屬合金，無機(jī)相變材料，金屬/金屬氧化物等其刻寫圖像的形成機(jī)理各不相同。其中，雙金屬合金薄膜在曝光過程中形成二元共晶合金，無機(jī)相變材料則是在曝光過程中利用光子束的熱作用實(shí)現(xiàn)非晶-晶化轉(zhuǎn)變。這兩類體系都存在曝光與未曝光區(qū)域化學(xué)元素組成類似的特點(diǎn)，從化學(xué)反應(yīng)的角度來說是不利于選擇性刻蝕的；而金屬/金屬氧化物體系是利用激光熱效應(yīng)對(duì)曝光區(qū)金屬材料的氧化來實(shí)現(xiàn)圖形化刻寫，但金屬薄膜----尤其是薄膜較厚時(shí)----對(duì)光有強(qiáng)烈的反射，大量光束的能量顯然沒能得到充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種新型的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，包括基底，其特征在于:所述無機(jī)熱阻膜還包括一層硫化物半導(dǎo)體薄膜，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)在所述基底上，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜在激光的熱作用下轉(zhuǎn)化為氧化物。
[0014]此外，本發(fā)明還提供如下附屬技術(shù)方案:
[0015]所述硫化物半導(dǎo)體薄膜為固態(tài)硫化物。
[0016]所述固態(tài)硫化物為硫化秘、硫化鋅、硫化銅、硫化銀、硫化鎳、硫化娃。
[0017]所述硫化物半導(dǎo)體薄膜的厚度為5nm至500nm。
[0018]所述基底采用玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯塑料、ITO導(dǎo)電玻璃、FTO導(dǎo)電玻
璃、二氧化硅或硅基片。
[0019]所述用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制備方法，包括如下步驟:a、第一輪清洗:采用雙氧水將所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌祝籦、第二輪清洗:采用丙酮將所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌?；c、第三輪清洗:采用去離子水所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌?；d、干燥:將所述基底置于120°C的真空環(huán)境中干燥2個(gè)小`時(shí)；e、鍍膜:采用干法或濕法在所述基底上生長(zhǎng)一層硫化物半導(dǎo)體薄膜。
[0020]所述干法包括磁控濺射、直流濺射、熱蒸鍍、電子束蒸鍍。
[0021 ] 所述濕法包括電化學(xué)沉積、化學(xué)浴沉積、溶膠凝膠法。
[0022]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:該用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制備方法還包括一層硫化物半導(dǎo)體薄膜，該硫化物半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)在基底上，并且其在激光的熱作用下轉(zhuǎn)化為氧化物。硫化物半導(dǎo)體薄膜在具備現(xiàn)有無機(jī)熱阻膜已有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還有優(yōu)于已有無機(jī)熱阻膜的一點(diǎn)是:對(duì)于大量的元素其硫化物的帶隙常常小于對(duì)應(yīng)氧化物，若是所選曝光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的能量介于兩者之間，則硫化物受體一旦完成氧化其對(duì)光的吸收便會(huì)急劇減弱，相當(dāng)于吸光-生熱-氧化的這一過程被自發(fā)停止了，故而，更有利于獲得高分辨率的圖形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明較佳實(shí)施例的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖面說明:
[0025]1-基底；2硫化物半導(dǎo)體薄膜。【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合較佳實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步非限制性的詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]參照?qǐng)D1，選擇硅(Si)片作為基底1，在基底I上采用熱蒸發(fā)方法蒸發(fā)鉍(Bi)和硫(S)的混合物，制備一層50nm厚的硫化鉍(Bi2S3)薄膜作為激光直寫受體硫化物半導(dǎo)體薄膜2。其中，熱蒸發(fā)法的條件為:室溫，電流30A，背景壓強(qiáng)2.5X10_3Pa，沉積時(shí)間100s。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]參照?qǐng)D1，選擇硅(Si)片作為基底1，在基底I上采用熱蒸發(fā)方法蒸發(fā)鋅(Zn)和硫(S)的混合物，制備一層50nm厚的硫化鋅(ZnS)薄膜作為激光直寫受體硫化物半導(dǎo)體薄膜2。其中，熱蒸發(fā)法的條件為:室溫，電流30A，背景壓強(qiáng)2.5X10_3Pa，沉積時(shí)間100s。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]參照?qǐng)D1，選擇FTO導(dǎo)電玻璃作為基底1，在基底I上采用化學(xué)浴法制備一層IOOnm厚的硫化鉍(Bi2S3)薄膜作為激光直寫受體硫化物半導(dǎo)體薄膜2。
[0033]化學(xué)浴具體制備過程為:將8ml三乙醇胺，0.3g硫代乙酰胺，1.22g五水硝酸鉍和42ml去離子水混合后配成溶液，然后把FTO導(dǎo)電玻璃基底I放入該溶液中并置于恒溫水浴箱中2小時(shí)(溫度為40°C )，最后取出以去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈伞?br> [0034]實(shí)施例4:
[0035]參照?qǐng)D1，選擇FTO導(dǎo)電玻璃作為基底1，在基底I上采用化學(xué)浴法制備一層IOOnm厚的硫化鋅(ZnS)薄膜作為激光直寫受體硫化物半導(dǎo)體薄膜2。
[0036]化學(xué)浴具體制備過程為:將8ml三乙醇胺，0.3g硫代乙酰胺，1.22g五水硝酸鉍和42ml去離子水混合后配成溶液，然后把FTO基底放入該溶液中并置于恒溫水浴箱中2小時(shí)(溫度為40°C)，最后取出以去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈伞?br> [0037]以上實(shí)施例中，硫化物半導(dǎo)體薄膜2中的硫化物為任意固態(tài)硫化物，除以上實(shí)施例所揭示的硫化鉍(Bi2S3)、硫化鋅(ZnS)外還可為硫化銅(CuS)、硫化銀(Ag2S)、硫化鎳(NiS)、硫化娃(SiS2)等等，并且該硫化物半導(dǎo)體薄膜2的厚度在5nm至500nm之間。同時(shí)其制備方法還可以采用其他方法如:磁控濺射、直流濺射、電子束蒸鍍等干法和電化學(xué)沉積、溶膠凝膠法等濕法過程制備。以上條件可任意組合，生成用于光刻錄的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜。
[0038]當(dāng)利用激光直寫設(shè)備在制得的硫化物半導(dǎo)體薄膜2上加工氧化物圖形時(shí)，先采用532nm激光為曝光光源，通過高數(shù)值孔徑的物鏡鏡頭把激光聚焦為260nm半徑的圓形束斑，束斑強(qiáng)度呈高斯分布，功率不大于20mW，通過逐點(diǎn)曝光的形式在0.2mm*0.2mm的區(qū)域范圍類進(jìn)行圖形刻寫。通過線條的曝光，可以看到隨著曝光功率的增大，曝光區(qū)域逐漸變得透明，線寬逐漸變寬。硫化物半導(dǎo)體薄膜2可被氧化生成氧化鉍(Bi2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)、氧化銀(Ag2O)、氧化鎳(NiO)、氧化娃(SiO2)等等。
[0039]需要指出的是，上述較佳實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，包括基底，其特征在于:所述用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜還包括一層硫化物半導(dǎo)體薄膜，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)在所述基底上，所述硫化物半導(dǎo)體薄膜在激光的熱作用下轉(zhuǎn)化為氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，其特征在于:所述硫化物半導(dǎo)體薄膜為固態(tài)硫化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，其特征在于:所述固態(tài)硫化物為硫化秘、硫化鋅、硫化銅、硫化銀、硫化鎳、硫化娃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，其特征在于:所述硫化物半導(dǎo)體薄膜的厚度為5nm至500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜，其特征在于:所述基底采用玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯塑料、ITO導(dǎo)電玻璃、FTO導(dǎo)電玻璃、二氧化硅或硅基片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制備方法，其特征在于其包括如下步驟: a、第一輪清洗:采用雙氧水將所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌祝? b、第二輪清洗:采用丙酮將所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌祝? C、第三輪清洗:采用去離子水所述基底超聲波清洗10分鐘，繼而用氮?dú)獯蹈伤龌祝? d、干燥:將所述基底置于120°C的真空環(huán)境中干燥2個(gè)小時(shí)； e、鍍膜:采用干法或濕法在所述基底上生長(zhǎng)一層硫化物半導(dǎo)體薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制備方法，其特征在于:所述干法包括磁控濺射、直流濺射、熱蒸鍍、電子束蒸鍍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光刻技術(shù)的硫化物半導(dǎo)體熱阻膜的制備方法，其特征在于:所述濕法包括電化學(xué)沉積、化學(xué)浴沉積、溶膠凝膠法。
【文檔編號(hào)】G03F7/004GK103744266SQ201410004156
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】劉前, 田野 申請(qǐng)人:蘇州華維納納米科技有限公司