專利名稱：一種用混合技術(shù)制作x光光刻掩模的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作含有深亞微米金吸收體圖形的X光光刻掩模的方法，特別是涉及一種在掩模基片上制作三層結(jié)構(gòu)，通過特殊設(shè)計的常規(guī)光刻掩模的套準(zhǔn)光刻和垂直定向刻蝕，采用常規(guī)電鍍和在圖形側(cè)面覆蓋金膜相結(jié)合的混合技術(shù)，制備含有深亞微米線寬的金吸收體圖形的X光光刻掩模的方法。
現(xiàn)在，0.5μm以下的深亞微米線寬圖形，在器件研究和制作中具有越來越重要的作用。X光光刻是大量復(fù)制生產(chǎn)這種圖形的重要工藝，X光光刻掩模的制作是實施X光光刻的關(guān)鍵工藝之一。X光光刻掩模是由Si、Si3N4、SiC，金鋼石等X光和光學(xué)透明薄膜和由其支撐的高0.6μm以上的金、鉭、鎢等重金屬精細吸收體圖形構(gòu)成，由于這種精細圖形具有大的高寬比，所以制作難度大。通常采用高分辨率電子束曝光機、生產(chǎn)精細的光刻膠原始圖形，再用不同的方法轉(zhuǎn)換成吸收體圖形。通常圖形轉(zhuǎn)換有二種方法，一種是在制作好的支撐膜基片上淀積鉭或鎢的薄膜層，在其上用電子束機產(chǎn)生精細的光刻膠圖形，再以這種圖形作掩蔽，用垂直定向刻蝕方法轉(zhuǎn)換成吸收體圖形;另一種方法是在合格的基片上淀積過渡金屬層和底金導(dǎo)電層，在其上用電子束機產(chǎn)生精細光刻膠圖形，再用這種圖形作電鍍模子，在其上電鍍出金吸收體圖形。
上述二種制作精細吸收體圖形的方法，需要采用復(fù)雜昂貴的高分辨率的電子束曝光機，因而投資大，制作成本高。
本發(fā)明的目的是在X光光刻掩模圖形的制作中，避免采用高分辨率電子束曝光機，而采用一種投資少、制作成本低的混合技術(shù)，提供一種制備含有深亞微米線寬吸收體圖形的實用器件的X光光刻掩模方法。
本發(fā)明的方法是通過下述方案實現(xiàn)的，在制備合格的X光和光學(xué)透明支撐膜及電鍍導(dǎo)電層基片上，制備三層結(jié)構(gòu)，通過特殊設(shè)計的常規(guī)光刻掩模版的套準(zhǔn)光刻和垂直定向刻蝕，采用常規(guī)電鍍和在圖形側(cè)面覆蓋金膜相結(jié)合的混合技術(shù)，制備含有深亞微米線寬吸收體圖形的實用器件的X光光刻掩模版。主要步驟是a、設(shè)計和制作特殊的常規(guī)光刻掩模版，使用1-2塊主掩模，其圖形設(shè)計原則是，對互連線、引線點、對準(zhǔn)標(biāo)記等常規(guī)光刻分辨率范圍以內(nèi)的粗線條圖形，其尺寸和位置，按實際使用的情況設(shè)計;對于深亞微米圖形，把它設(shè)計成在一種特殊設(shè)計的常規(guī)光刻分辨率范圍內(nèi)的附加圖形邊界上，另外再設(shè)計必要的附加掩模版。b、在基片上制備X光和光學(xué)透明支撐膜和背面抗腐蝕窗口。c、在支撐膜上制備過渡金屬層和底金導(dǎo)電層，并且在其上制備有機底膜層，無機中間層和常規(guī)光刻膠頂層的三層結(jié)構(gòu)。d、用含常規(guī)粗線條圖形的主掩模版，光刻出頂膠層圖形，并用選擇性垂直定向刻蝕方法，將其轉(zhuǎn)換為具有垂直側(cè)面的有機底膜層圖形，接著用常規(guī)電鍍方法，在窗口圖形上電鍍厚0.7μm以上的金層。e、用含特殊設(shè)計附加圖形的另一主掩模版，在基片上套準(zhǔn)和光刻出圖形，并用選擇性垂直定向刻蝕方法，把它轉(zhuǎn)化為具有垂直側(cè)面有機底層膜圖形，然后在圖形側(cè)面覆蓋一層厚度與所需深亞微米圖形寬度相等的金膜。f、用附加掩模版套準(zhǔn)光刻不需要的側(cè)面覆蓋金膜部分圖形窗口，并且用濕法除去這部分金膜。g、用干法或濕法除去基片上保留的無機中間層和有機底膜層，再用離子束刻蝕除去圖形外的導(dǎo)電底金層和過渡金屬層。h、對基片背面窗口進行腐蝕、除去基片材料、得到由支撐膜支撐的含深亞微米吸收體圖形的X光光刻掩模。
通過參照附圖來詳細地說明本發(fā)明的最佳實施例，本發(fā)明的上述目的以及其它優(yōu)點就會更加明顯，這些附圖是

圖1-1至圖1-3是第一套特殊設(shè)計的常規(guī)光刻刻掩模版圖。
圖2-1至圖2-9是工藝流程圖，左邊是剖面圖，右邊的是平面圖。
圖3-1至圖3-3是第二套特殊設(shè)計的常規(guī)光刻掩模版圖。
圖4是制成的第二套X光掩模版平面圖，實施例1實施例1是涉及用混合技術(shù)制作微波低噪聲場效應(yīng)器件柵極的X光光刻掩模版的方法。
短溝道的微波場效應(yīng)器件的源漏和柵極引線的圖形一般較粗，只有柵極要求深亞微米圖形。實施例1要求制作的X光光刻掩模版為一條與柵極引出點相連的深亞微米柵極圖形。根據(jù)使用要求，設(shè)計出三個可套準(zhǔn)的常規(guī)光刻掩模版，如圖1-1到圖1-3所示。其中圖1-1為柵極引線點圖形掩模版，圖中101為引線圖形窗口，其尺寸和位置與X光版相同;圖1-2為含特殊設(shè)計附加圖形掩模版，附加圖形邊界102為深亞微米柵所處的位置;圖1-3為除去不需要部分側(cè)面金膜窗口的附加掩模，圖中103為要除去部分的窗口。
圖2-1至圖2-9為本發(fā)明方法的掩模加工的工藝流程圖，參照該流程圖，具體說明如下(一)在圖2-1中，在雙面拋光的<100>面硅片2上，用LPCVD方法淀積一層厚1μm左右Si3N4膜3作為支撐膜。在背面淀積一層Si3N4膜1作為保護層，并且開窗口;接著在同一真空室內(nèi)，在基片正面蒸發(fā)或濺射50-100 的鉻膜4作為過渡金屬層和500 -1000 的金膜5作為導(dǎo)電底金層，要求各層粘附牢固;再在其上涂覆1μm以上的AZ1350光刻膠或者聚酰亞胺等作為有機底膜層6，烘干后，再在其上濺射或PECVD生長一層Si3N4或SiO2，厚度為500-1000 ，作為中間層7，最后涂覆AZ1350光刻膠層8。完成三層結(jié)構(gòu)制作，用圖1-1掩模版光刻出柵極引線膠層圖形窗口9。
(二)在圖2-2中，用氟基等離子體腐蝕中間無機層圖形，再在高真空條件下，用氧作反應(yīng)劑，垂直定向反應(yīng)離子刻蝕有機底膜層，將窗口圖形轉(zhuǎn)換成具有垂直側(cè)面的有機底膜層圖形10。
(三)在圖2-3中，用常規(guī)電鍍方法，在窗口圖形上電鍍厚0.7μm以上的金層11。
(四)在圖2-4中，用圖1-2掩模版，采用常規(guī)光刻方法，在其片上套準(zhǔn)和光刻出含特殊設(shè)計附加圖形的窗口13。12為常規(guī)的光刻膠。
(五)在圖2-5中，應(yīng)用工序(二)的工藝過程，將窗口圖形轉(zhuǎn)換為具有垂直側(cè)面的有機底膜層圖形，并且采用反應(yīng)離子過刻蝕或者離子濺射方法，濺射出部分底金導(dǎo)電層原子，其部分附著在有機底膜層側(cè)面上，形成側(cè)向電鍍導(dǎo)電層14。(圖中用虛線表示)(六)在圖2-6中，利用附著在圖形側(cè)面上的金原子作導(dǎo)電層，在圖形側(cè)面上電鍍一層薄金層15，其厚度等于所需要的深亞微米圖形的寬度，如0.2μm。
(七)在圖2-7中，用圖1-3掩模版，在基片上套準(zhǔn)光刻出窗口17，用碘和碘化鉀溶液，除去窗口內(nèi)的金及鍍在側(cè)面上的金。16為光刻膠層。
(八)在圖2-8中，用氟基等離子體除去基片上保留的Si3N4或者SiO2等無機中間層，并且用氧等離子體除去有機底膜層，再用離子束刻蝕除去圖形外的底金導(dǎo)電層和過鍍鉻層，最后得到保存下來側(cè)向電鍍圖形所構(gòu)成深亞微米線寬的柵圖形18以及與它連接的柵引線圖形19，必要時可在基片上淀積一層Si3N4膜20<或SiO2膜20>作為保護膜，增加吸收體圖形的機械強度。
(九)在圖2-9中，用氫氧化鈉或者氫氧化鉀熱溶液，對基片背面的窗口進行腐蝕，除去基片窗口硅材料，最后得到位于硅支架21上面的支撐膜和金吸收體圖形組成的X光光刻掩模。
在上述工序中，也可以在工序(一)中先采用圖1-2掩模版，光刻出含特殊設(shè)計附加圖形的窗口，施行工序(五)和(六)的工藝過程，先在圖形側(cè)面進行薄層電鍍，再用圖1-1掩模光刻出柵極引線圖形窗口，并且在窗口上電鍍0.7μm以上的金層。這種流程可以減少一次有機底膜的垂直定向刻蝕工藝，但是用常規(guī)光刻膠圖形作為電鍍模，圖形邊界垂直性較差。若使用版圖中深亞微米圖形與常規(guī)光刻分辨率以上的粗線條圖形沒有相連部分，可以把常規(guī)圖形和特殊設(shè)計附加圖形設(shè)計在同一主掩模上，用它轉(zhuǎn)換成有機底膠圖形后進行側(cè)面薄金層電鍍，再通過套準(zhǔn)光刻掩蔽基片上的特殊設(shè)計附加的圖形后，在常規(guī)粗線條圖形上進行電鍍厚0.7μm以上的金層，這樣不但可以減少一次刻蝕工序，也可以提高圖形位置精度。
上述工序中所述的側(cè)面電鍍薄金層，原則上也可以在側(cè)面蒸發(fā)或濺射薄金層代替，但在工序(八)中應(yīng)先去除平面上的覆蓋金膜。
實施例2實施例2是涉及微波場效應(yīng)功率器件柵極X光光刻掩模版的制作方法。
微波場效應(yīng)功率器件為多柵極結(jié)構(gòu)，本實施例設(shè)計制造由與柵極引線點相連的4條平行的寬為深亞微米的金吸收體柵圖形構(gòu)成的X光光刻摸模。根據(jù)要求，特殊設(shè)計三塊可套準(zhǔn)的常規(guī)光刻掩模版如圖3-1到圖3-3所示。其中圖3-1為柵引線掩模版，圖中301為引線點窗口，其尺寸和位置與X光光刻版圖相同。圖3-2為含特殊設(shè)計附加圖形掩模版，特殊設(shè)計的圖形為2個長條302，其中邊界所處位置為4條深亞微米柵所處的位置，圖3-3為除去多余側(cè)面薄金層附加掩模版，圖中303為除去互連深亞微米圖形的窗口。采用實施例1的工藝流程，使用圖3-1至圖3-3的三塊特殊設(shè)計的常規(guī)光刻掩模版，制成與柵引線點圖形相連的含有平行的4條深亞微米的金吸收體圖形的X光光刻掩模版，其平面圖如圖4所示。
本發(fā)明的方法，適于制作MOS、MESFET、HEMT、HBT等微波器件及一些量子器件的X光光刻掩模版。按照上述單個晶體管管芯設(shè)計制作工藝，在版圖的不同位置上設(shè)計多種管芯及相應(yīng)連線，則可以制作集成電路X光光刻掩模版。
本發(fā)明可以制作出0.1-0.5μm線寬的深亞微米圖形，若在掩模中要求具有不同線寬的深亞微米圖形，可特殊設(shè)計附加圖形，光刻出窗口，控制不同的側(cè)面電鍍厚度而得到。
由本發(fā)明工藝方法制得的深亞微米金線條，在X光光刻中，若使用正性光刻膠，得到的為正線條圖形，若使用負性光刻膠，則得到負窗口圖形。
盡管參照最佳實施例來具體地表示和說明本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)懂得，在不背離權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對其在形式上的細節(jié)上作各種不同的改變。
權(quán)利要求
1.一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其特征在于，在制備合格的X光和光學(xué)透明支撐膜及導(dǎo)電層基片上，制作三層結(jié)構(gòu)，通過用按一定規(guī)則特殊設(shè)計的掩模版，進行常規(guī)光刻和垂直定向刻蝕，采用常規(guī)電鍍和在圖形垂直側(cè)面覆蓋金膜相結(jié)合的混合技術(shù)，制備含有深亞微米線寬金吸收體圖形X光光刻掩模版；主要步驟是a、特殊設(shè)計和制作常規(guī)光刻掩模版，使用1-2塊主掩模版，其圖形設(shè)計原則是，對于如互連線、引線點、對準(zhǔn)標(biāo)記等常規(guī)光刻分辨率范圍以內(nèi)的粗線條圖形，其尺寸和位置按實際使用的需要設(shè)計，對于深亞微米圖形，把它設(shè)計成在一種特殊設(shè)計的常規(guī)光刻分辨率范圍內(nèi)的附加圖形的邊界上，另外再設(shè)計必要的附加掩模版；b、在基片上制備合格的X光和光學(xué)透明支撐膜及背面腐蝕保護膜窗口；c、在支撐膜上制備過渡金屬層和導(dǎo)電底金層，并在其上制備有機底膜層，無機中間層和光刻膠頂層的三層結(jié)構(gòu)；d、在頂膠層上，用含粗圖形的主掩模版光刻出窗口圖形，并用選擇性垂直定向刻蝕方法轉(zhuǎn)化為具有垂直側(cè)面底層有機膜圖形，用常規(guī)電鍍方法，在窗口上電鍍厚0.7μm以上的金層；e、在基片上用含特殊設(shè)計附加圖形掩模版，套準(zhǔn)和光刻出窗口圖形，并用選擇性垂直定向刻蝕方法，轉(zhuǎn)化為具有垂直側(cè)面底層有機膜圖形，并且在圖形側(cè)面覆蓋一層等于所需深亞微米圖形寬度的金膜；f、用附加掩模版，套準(zhǔn)和光刻出無用的側(cè)面覆蓋金膜窗口，用濕法除去這部分覆蓋膜；g、用干法或濕除去基片上保留的無機中間層和有機底膜層，用離子束刻蝕除去圖形外底金導(dǎo)電層和過渡金屬層，得到了由常規(guī)電鍍粗線條和保留下來側(cè)面金覆蓋膜構(gòu)成深亞微米金吸收體圖形；h、對基片背面窗口進行腐蝕，除去基片材料，制成由支撐膜和金吸收體圖形構(gòu)成的X光光刻掩模版。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其中所述制作的掩模為柵極線寬為深亞微米的MOS、MESFET、HEMT等場效應(yīng)器件，以及發(fā)射極線寬為深亞微米的雙極型器件的X光光刻掩模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其中所述的側(cè)面金覆蓋膜，是在對底金層進行反應(yīng)離子過刻或離子束濺射出的金原子附著在有機底膜層圖形側(cè)面形成導(dǎo)電層，再在圖形側(cè)面電鍍一層薄金層得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其中所述的側(cè)面金覆蓋膜的無用部分，通過套準(zhǔn)光刻窗口，用碘和碘化鉀溶液除去。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其中所述制作的深亞微米金吸收體圖形線寬為0.1-0.5μm，高為0.6μm以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，其中所述的金吸收體圖形，在其背面材料腐蝕前，在基片上覆蓋一層Si3N4，SiO2等抗堿腐蝕透明薄膜，以便增加吸收體圖形的機械強度。
全文摘要
一種用混合技術(shù)制作X光光刻掩模的方法，涉及一種制作含有深亞微米金吸體圖形的X光光刻掩模的方法，特別是涉及一種在掩?；现谱魅龑咏Y(jié)構(gòu)，通過特殊設(shè)計的常規(guī)光刻掩模版的套準(zhǔn)光刻和垂直定向刻蝕，采用常規(guī)電鍍和在圖形側(cè)面覆蓋金膜相結(jié)合的混合技術(shù)，制備含有深亞微米線寬的金吸收體圖形的X光光刻掩模的方法。
文檔編號G03F7/00GK1110793SQ9410351
公開日1995年10月25日 申請日期1994年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月19日
發(fā)明者高士平, 孫寶銀, 程秀玲 申請人:中國科學(xué)院微電子中心