一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法技术

本发明专利技术提供了一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，包括以下步骤：在目标电介质材料上形成硬掩模材料层；采用光刻技术，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形；将所述光刻图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述硬掩模材料层,形成硬掩模图形；将所述硬掩模图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述电介质材料形成电介质纳米结构图形；去除所述光刻和所述硬掩模材料层。本发明专利技术能够简单高效地将纳米尺度的图形精确转移到二氧化硅或氮化硅等电介质材料上，形成电介质纳米结构。有效降低生产工艺复杂性及制造成本，对于快速制备各种电介质纳米结构具有极其重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米制造领域，尤其涉及一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法。
技术介绍
根据摩尔定律的要求，超大规模集成电路的特征尺寸在先进技术的推动下持续缩小，当前，最先进的半导体集成电路制造已经达到了22nm技术节点，而14nm技术节点也即将得到量产，它们采用了一种全新的三维立体结构。纳米器件结构从平面过渡到三维立体结构，线宽的逐渐减小，对于光刻和刻蚀工艺提出了巨大挑战。在极紫外(EUV)光刻一直滞后而未能按期推向市场的情况下，32nm工艺节点之后，普遍采用193nm浸入式光刻技术结合双曝光双刻蚀技术以实现更小的栅电极或关键尺寸的线条。在采用各种光刻技术定义好图形后，便需要将光刻图形转移到下面的各种衬底结构上。目前，对于获得硅材料的纳米结构有较成熟的解决方案，然而，如何将纳米尺度的图形以简单的工艺方法精确转移到二氧化硅或氮化硅等电介质绝缘材料上，则一直没有较好的解决方案。对于纳米尺度下的器件及结构的加工而言，二氧化硅及氮化硅已被广泛地应用于制造纳米孔、纳米柱、纳米槽等，展现了非凡的应用价值。众所周知，二氧化硅或氮化硅本身就是一种极好的掩模材料，因此单独使用这些材料无法将纳米图形再转移到同样性质的材料上，必须要选择较好的硬掩模来实现。尽管工业界已经开发出了一些相应的掩模材料，主要是含碳材料如非晶态碳材料、旋涂碳及碳硅材料等，然而，引入这些新型材料对于一般的制造公司或研究机构需要花费更高的成本购买相关的设备，这无疑增加了制造成本。另外，复杂的掩模结构，也会导致复杂的工艺集成，这也对制造成本施加了相当大的压力，除了采用上述复杂的掩模结构外，在一些制造工艺中，往往需要引入金属掩模，这将导致发生金属沾污，使得其无法与CMOS工艺相兼容。因此，专利技术一种新的简单、高效，并与CMOS工艺相兼容的用于制造二氧化硅、氮化硅等电介质绝缘材料的纳米结构制备方法，将具有极其重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，能够简单高效地将纳米尺度的图形精确转移到二氧化硅或氮化硅等电介质材料上，形成电介质纳米结构。这种方法能够大大降低生产工艺复杂性及制造成本，对于快速制备各种电介质纳米结构具有极其重要的意义。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，包括以下步骤：在电介质材料上形成硬掩模材料层；采用光刻技术，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形；将所述光刻图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述硬掩模材料层,形成硬掩模图形；将所述硬掩模图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述电介质材料形成电介质纳米结构图形；去除所述光刻图形和所述硬掩模材料层。优选的，所述电介质为以下材料之一或组合：二氧化硅、氮化硅、掺杂的二氧化硅或氮化硅的绝缘材料。优选的，所述电介质材料采用以下任意一种方法制备：热氧化、低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积。优选的，所述硬掩模材料层为以下之一：非晶硅、多晶硅材料。优选的，刻蚀所述硬掩模材料层的气体为以下之一或组合：碳氟基气体，卤基气体、SF6；所述卤基气体为以下之一或组合：Cl2、HBr。优选的，刻蚀所述电介质材料的气体为碳氟基气体和氧化性气体的组合气体；所述氧化性气体为以下之一或组合：O2、CO。优选的，所述碳氟基气体为以下之一或组合：CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C3F6、C4F6、C4F8。优选的，所述光刻图形采用以下方法之一或组合：193nm浸入式光刻、电子束光刻、EUV光刻、纳米压印、自组装。本专利技术提供一种与CMOS工艺相兼容的电介质纳米结构制备方法，用于制造二氧化硅或氮化硅纳米结构包括纳米线、纳米沟道、纳米孔及纳米柱等。本专利技术摒弃了传统复杂的非晶碳掩模工艺来实现掩模纳米结构，直接采用单一的非晶硅硬掩模材料，利用不同材料间的刻蚀选择比，通过各向异性干法刻蚀制备二氧化硅或氮化硅纳米结构。有效地降低了掩模结构生产工艺的复杂性及生产制造成本，对于快速制备各种电介质纳米结构具有极其重要的意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1：是本专利技术提供的一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法流程图；图2：是本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构的示意图；图3：是本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构，在形成光刻图形后的示意图；图4：是本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构，在形成硬掩模图形后的示意图；图5：是本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构，在硬掩模图形转移后形成的纳米结构示意图；图6：是本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构，在去除硬掩模后形成的纳米结构示意图。附图标记100衬底200电介质材料300硬掩模材料层400光刻胶层2000电介质纳米结构图形3000硬掩模图形4000光刻胶图形具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例作进一步的详细说明。针对二氧化硅或氮化硅纳米结构包括纳米线、纳米沟道、纳米孔及纳米柱等的制备方法，当前主要采用两种方法，一种是采用金属掩模，但这种方法会导致金属沾污，使其无法与CMOS工艺相兼容；另一种方法是采用非金属掩模结构，目的是与CMOS工艺相兼容。目前，常见的掩模材料为碳基绝缘层材料，包括非晶碳、旋涂碳等。由于碳基材料本身的属性便是疏松多孔，因此这种材料在制备二氧化硅等纳米结构的时候往往需要与其他材料搭配使用，即形成一种堆叠式的掩模结构，使得制备工艺变得较为复杂同时制造成本也相应增加。本专利技术提供一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，能够简单高效地将纳米尺度的图形精确转移到二氧化硅或氮化硅等电介质材料上，形成需要的电介质纳米结构。有效降低生产工艺复杂性及制造成本，对于快速制备各种电介质纳米结构具有极其重要的意义。如图1所示，为本专利技术提供的一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法流程图。包括以下步骤：步骤S1：在电介质材料上形成硬掩模材料层；步骤S2：采用光刻技术，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形；步骤S3：将所述光刻胶图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述硬掩模材料层,形成硬掩模图形；步骤S4：将所述硬掩模图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述掩模材料形成电介质纳米结构图形；步骤S5：去除所述光刻图形和所述硬掩模材料层。需要说明的是，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形，存在多种方法，本实施例采用光刻技术，同时对于光刻图形的介质可根据实际需求进行选择，比如可选用光刻胶作为光刻层的介质，光刻胶具有较高的刻蚀选择比。通过在所述硬掩模材料层上形成光刻胶层，并在光刻胶层上形成光刻胶图形。如图2所示，为本专利技术实施例提供的一种电介质纳米结构的示意图。本实施例采用在衬底100上生长或沉积电介质材料层200，在电介质材料层200上生长或沉积硬掩模材料层300，在硬掩模材料层300上形成光刻胶层400。需要说明的是，电介质材料层200并不一定非要在衬底100上生长或沉积，可根据实际制作要求进行选择。同时，在本专利技术的其他实施例中可在硬掩模材料层300上形成底部抗反射层，在底部抗反射层上形成光刻胶层400，所述底部抗反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在电介质材料上形成硬掩模材料层；采用光刻技术，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形；将所述光刻图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述硬掩模材料层,形成硬掩模图形；将所述硬掩模图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述电介质材料形成电介质纳米结构图形；去除所述光刻图形和所述硬掩模材料层。

【技术特征摘要】
1.一种与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在电介质材料上形成硬掩模材料层；采用光刻技术，在所述硬掩模材料层上形成光刻图形；将所述光刻图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述硬掩模材料层,形成硬掩模图形；将所述硬掩模图形作为掩模，采用干法刻蚀技术刻蚀所述电介质材料形成电介质纳米结构图形；去除所述光刻图形和所述硬掩模材料层。2.根据权利要求1所述与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，其特征在于，所述电介质为以下材料之一或组合：二氧化硅、氮化硅、掺杂的二氧化硅或氮化硅的绝缘材料。3.根据权利要求2所述与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，其特征在于，所述电介质材料采用以下任意一种方法制备：热氧化、低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积。4.根据权利要求1所述与CMOS工艺兼容的电介质纳米结构制备方法，其特征在于，所述硬掩模材料层为以下之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令款，闫江，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11