一种无机相变光刻胶和基于无机相变光刻胶的光刻工艺制造技术

本发明专利技术揭示了一种无机相变光刻胶，所述无机相变光刻胶为锗锑锡碲化合物，其通式为Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5，并且0<x<0.3。该无机相变光刻胶对单晶硅片和二氧化硅片具有高抗刻蚀比，在该光刻胶(非晶态)上可以通过激光直写或者曝光获得晶态的图形，并且在酸性溶液中呈现负的光刻胶特性。而基于该无机相变光刻胶的光刻工艺，其制备方法简单方便、无污染，而且不需要有机光刻胶所需要的特殊光环境，无需使用特定波长激光，可在非真空或真空中实现。体现出了生产周期短周期短，成本低，产率高，工艺简单可控，易于实现工业化生产等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机相变光刻胶和基于无机相变光刻胶的光刻工艺。
技术介绍
光刻是目前在半导体、微电子和纳米加工中广泛使用的主流工艺，而光刻胶是实现这种工艺的最重要的材料，其主要作用是通过曝光获得掩膜的图形并将其转移到基底材料上去。目前使用较多的光刻胶主要是有机材料光刻胶。有机材料光刻胶仅对特定波长的光敏感，每更换一种波长的光，就需要投入大量的人力、物力去研制与之相配套的光刻胶。然而，并非与任何波长相配套的有机光刻胶都能找到，于是就极大程度地限制了光刻中使用的激光器波长。此外，随着特征尺度的不断缩小，对整个光刻工艺生产环境的要求也越来越高，一个最好的办法是采用全真空生产。而有机光刻胶由于其旋涂，烘干、刻蚀等环节都是在液态或湿环境下进行的，不能在真空环境下使用。除了有机材料光刻胶，目前还有一种无机薄膜，由于其可以在真空中通过磁控溅射、电子束蒸镀、离子束蒸镀以及物理热蒸镀等手段制备，因此，无机材料被作为新型光刻胶的主要候选者。而且无机光刻胶可以使用真空沉积设备获得大面积、均匀、厚度可控的抗刻蚀薄膜，具有与未来全真空光刻工艺相兼容的优势。目前为止，研究发现双金属材料、金属氧化物和半导体相变材料均具有光刻胶特性。这其中，无机半导体相变材料由于其更加优异的特性被认为最有前景。比如，一些无机相变材料诸如As2S3，As2Se3，As2Te3，GeSbTe等，其晶态与非晶态在特定显影溶液中具有不同的溶解速度，原则上可以被用作光刻胶。此外，这类材料的相变图形可通过激光曝光或扫描加热实现，对激光波长的依赖很小，具有广谱性。但是，上述材料对硅化物基底的抗刻蚀比较低，达不到实用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种对硅和二氧化硅具有高抗刻蚀比的无机相变光刻胶，和利用该无机相变光刻胶的光刻工艺，该光刻工艺生产流程周期短，成本低，产率高，工艺简单可控，易于实现工业化生产。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种无机相变光刻胶，其特征在于：所述无机相变光刻胶为锗锑锡碲化合物，其通式为Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5，并且0<x<0.3。以及一种利用无机相变光刻胶的光刻工艺，其特征在于：所述无机相变光刻胶为锗锑锡碲化合物，其通式为Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5，并且0<x<0.3，所述光刻工艺包括如下步骤：a、选取基底；b、在所述基底上采用物理气相沉积法沉积一层锗锑锡碲化合物薄膜；c、采用激光对步骤b中所获得的锗锑锡碲化合物薄膜进行图形化刻写，使刻写或曝光的材料局部区域发生相变形成所需图案，再把图案化的样品放到显影溶液中显影刻蚀；d、取出步骤c显影刻蚀后的样品，采用去离子水洗涤，并得到带有特定结构的锗锑锡碲化合物掩膜；e、将步骤d中得到锗锑锡碲化合物掩膜的样品放到反应离子室中进行干法刻蚀，将图案最终转移到所述的基底上；f、对步骤e中获得的样品直接在反应离子室内用氩气进行干法去除残留的相变薄膜或采用浓度高于50％的硝酸湿法去除残胶。此外，本专利技术还提供如下附属技术方案：所述步骤a中的基底包括二氧化硅片或者单晶硅片。所述步骤b中的锗锑锡碲化合物薄膜的厚度为20200纳米。所述步骤b中的物理气相沉积法包括直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子溅射或者激光脉冲沉积。所述步骤b中的物理气相沉积所用是所述锗锑锡碲化合物六角晶态靶材。所述步骤c中的显影溶液为硝酸与双氧水的混合溶液。相比于现有技术，本专利技术的优势在于：其所揭示的锗锑锡碲化合物光刻胶对单晶硅片和二氧化硅片具有高抗刻蚀比，该光刻胶(非晶态)上可以通过激光直写或者曝光获得晶态的图形，并在酸性溶液中呈现负的光刻胶特性。在光刻工艺中，其制备方法简单方便、无污染，制备出的薄膜厚度均匀、表面光滑，无曲翘，在薄膜厚度为100纳米时，表面粗糙度仅为2纳米。而且不需要有机光刻胶所需要的特殊光环境，无需使用特定波长激光，可在非真空或真空中实现。光刻工艺体现出了生产周期短，成本低，产率高，工艺简单可控，易于实现工业化生产等优点。附图说明图1是对应于本专利技术实施例1和实施例2的光刻工艺步骤流程图。图2是实施例1中非晶态GSST薄膜的扫描电镜图。图3是实施例1中非晶态GSST薄膜的吸收光谱。图4是实施例1沉积的GSST薄膜的投射电子显微镜图。图5是对应于图4中选区a的电子衍射图。图6是对应于图4中选区b的电子衍射图。图7是实施例1GSST薄膜不同相态在N-H溶液中的刻蚀高度与显影时间的关系。图8是实施例1中GSST薄膜的微/纳米级图案结构在N-H溶液中显影120秒后的原子力显微镜图。图9是图8的截面图。图10是实施例1中将GSST作为掩膜将图案转移到二氧化硅基底上的纳米结构原子力显微镜图。图11是图10的截面图。图12是实施例2中GSST薄膜与单晶硅基底的选择刻蚀比随气体流速的关系。图13是实施例2中GSST薄膜与单晶硅基底的选择刻蚀比随刻蚀功率的关系。图14是实施例2中GSST薄膜与单晶硅基底的选择刻蚀比随刻蚀压强的关系。图15是被六氟化硫刻蚀的GSST表面原子力显微镜图。具体实施方式以下结合较佳实施例及其附图对本专利技术技术方案作进一步非限制性的详细说明。实施例1：参照图1，为光刻工艺步骤流程图。步骤a：选用二氧化硅(SiO2)作为基底1，采用丙酮、酒精、去离子水作为清洗剂，依次超声清洗各10分钟，清洗干净后取出用氮气吹干，再在120℃真空烤箱中干燥1小时，冷却后取出。步骤b：在经过上述步骤a处理的二氧化硅(SiO2)基底1上采用磁控溅射沉积一层高抗刻蚀的非晶薄膜2，即Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5(0<x<0.3)非晶薄膜，以下均简称为：GSST薄膜2。该磁控溅射沉积所用的是GSST六角晶态靶材，沉积条件：背景压强为8×10-5Pa，溅射功率为50W，氩气(Ar)流量为25sccm，沉积压强为0.1Pa，基底1的温度为室温，沉积时间为250s，得到的GSST薄膜2厚度为60nm。样品表面形貌如图2所示，非常光滑，没有大的颗粒。图3是GSST的光谱吸收特性，随着激光波长从红外区域(1200nm)减小到紫外区域(300nm)的过程中，该材料的吸光度单调递增。这说明该材料对光的吸收具有广谱性，尤其能够强烈吸收紫外光。步骤c：用激光3在上述步骤b得到的薄膜样品的部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机相变光刻胶，其特征在于：所述无机相变光刻胶为锗锑锡碲化
合物，其通式为Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5，并且0<x<0.3。
2.一种基于无机相变光刻胶的光刻工艺，其特征在于：所述无机相变光刻
胶为锗锑锡碲化合物，其通式为Ge2Sb2(1-x)Sn2xTe5，并且0<x<0.3，所述光刻工艺
包括如下步骤：
a、选取基底；
b、在所述基底上采用物理气相沉积法沉积一层锗锑锡碲化合物薄膜；
c、采用激光对步骤b中所获得的锗锑锡碲化合物薄膜进行图形化刻写，使
刻写或曝光的材料局部区域发生相变形成所需图案，再把图案化的样品放到显
影溶液中显影刻蚀；
d、取出步骤c显影刻蚀后的样品，采用去离子水洗涤，并得到带有特定结
构的锗锑锡碲化合物掩膜；
e、将步骤d中得到锗锑锡碲化合物掩膜的样品放到反应离子室中进行干法
刻蚀，将图案最终转移到所述的基底上；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘前，
申请(专利权)人：苏州华维纳纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：