基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，属于微纳米测量仪器计量技术领域，包括：在第一硅晶圆片上自下至上依次沉积刻蚀膜层、线宽介质膜层和刻蚀膜层，制备多层膜沉积样片，其中，线宽介质膜层的厚度小于50nm；刻蚀膜层和线宽介质膜层为具有高刻蚀选择比的配对材料；在多层膜沉积样片上结合第二硅晶圆片；按矩形阵列划分为若干划片单元；将划片单元旋转90°，采用研磨工艺，对划片单元的上下两个截面研磨和抛光；采用刻蚀工艺，对两层刻蚀膜层进行刻蚀，保留线宽介质膜层，制得亚纳米级线宽标准样片。本发明专利技术提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，能够提高线宽的制作精度。

【技术实现步骤摘要】
基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法
本专利技术属于微纳米测量仪器计量
，更具体地说，是涉及一种基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法。
技术介绍
扫描电子显微镜、透射电子显微镜等微纳米测量仪器广泛应用于半导体和微电子领域中，用于测量工艺加工过程中线条宽度量值。为了保证仪器测量结果的准确可靠，仪器使用人通常会使用一系列宽度量值已知的线宽标准样片对上述仪器的测量能力进行校准。目前，大规模集成电路的工艺制程中，最小线条尺寸经达到50nm以内。这就使得工艺加工过程中的允许公差相应减小，对线宽测量范围和精度要求也不断提高。因此急需亚50nm的线宽标准样片对相关测量仪器进行计量。通常情况下，线宽标准样片采用半导体投影光刻工艺或电子束直写工艺进行制备。其中，投影光刻工艺适用于制备线条宽度为微米量级的线宽标准样片；而电子束直写工艺可用于纳米量级线宽标准样片的制备。但是，电子束直写工艺存在邻近效应，当制备线条的宽度小于50nm时，其加工得到的线条边缘质量较差，从而引入较大的线宽不准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，旨在解决现有制备的纳米级线条标准样片的线宽不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，包括以下步骤：在第一硅晶圆片上自下至上依次沉积刻蚀膜层、线宽介质膜层和刻蚀膜层，制备多层膜沉积样片，其中，所述线宽介质膜层的厚度小于50nm，所述线宽介质膜层的厚度与待制备的亚纳米级线宽标准样片的线宽量值一致；所述刻蚀膜层和所述线宽介质膜层为具有高刻蚀选择比的配对材料；在制备的所述多层膜沉积样片上结合第二硅晶圆片，所述多层膜沉积样片在所述第一硅晶圆片和所述第二硅晶圆片之间，构成夹层样片；采用划片工艺，将制备的所述夹层样片，按矩形阵列划分为若干划片单元；将所述划片单元旋转90°，将所述划片单元竖直放置，使所述划片单元的相对的两个截面处于上下方位；采用研磨工艺，对所述划片单元的上下两个截面进行研磨和抛光；采用刻蚀工艺，对经研磨和抛光的所述划片单元中的两层所述刻蚀膜层进行刻蚀，直至两层所述刻蚀膜层的刻蚀深度达到预设要求；保留未被刻蚀的所述线宽介质膜层，即为制备的亚纳米级线宽标准样片。作为本申请另一实施例，所述刻蚀膜层和所述介质膜层选择的具有高刻蚀选择比的配对材料为：Si和SiO2、HfO2和SiO2、GaAlAs和GaAs、GaAs和InGaP中的任一种。作为本申请另一实施例，采用磁控溅射工艺沉积所述刻蚀膜层和所述线宽介质膜层。作为本申请另一实施例，所述刻蚀膜层的厚度为400nm-500nm。作为本申请另一实施例，所述第二硅晶圆片与所述多层膜沉积样片键合或胶合形成一体。作为本申请另一实施例，所述第二硅晶圆片与所述多层膜沉积样片胶合粘贴完成后，使用重物压在粘贴好的所述第二硅晶圆片上，静置20h-24h，使所述第二硅晶圆片与所述多层膜沉积样片充分胶合。作为本申请另一实施例，在所述第二硅晶圆片上压放重物时，先在所述第二硅晶圆片上平铺1-2层洁净纸进行隔离。作为本申请另一实施例，所述重物的质量为800g-1kg，所述重物包括多个质量相同的砝码，多个所述砝码均匀压在所述第二硅晶圆片上。作为本申请另一实施例，所述划片单元为长方体结构，对所述划片单元长度方向的上下两个截面进行研磨和抛光，至上下两个截面之间的间距达到预设要求。作为本申请另一实施例，所述刻蚀工艺中，选择HF作为刻蚀剂，刻蚀所述刻蚀膜层，保留所述线宽介质膜层。本专利技术提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，通过选择合适的刻蚀比的材料，沉积多层膜沉积样片，经过划片工艺分割成若干划片单元，对划片单元进行打磨抛光，提高样片线宽的直线度和平面度，再通过刻蚀工艺，刻蚀去除刻蚀膜层，保留在刻蚀膜层中间的线宽介质膜层，即为标准样片的亚纳米级线宽，采用本专利技术的制备方法，不仅能够制备线宽小于50nm的亚纳米级线宽，而且制备的亚纳米级线宽标准样片具有较高的精度，满足作为线宽标准样片校准仪器的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤一的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤二的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤三的结构示意图；图4为本专利技术所示的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤四的结构示意图；图5为本专利技术所示的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤四的结构示意图；图6为本专利技术所示的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤四的结构示意图；图7为本专利技术所示的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法的步骤五的结构示意图；图8为本专利技术实施例制备的线宽标准样片的线条在电镜下的测量图。图中：1、第一硅晶圆片；2、刻蚀膜层；3、线宽介质膜层；4、第二硅晶圆片。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请一并参阅图1至图7，现对本专利技术提供的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法进行说明。所述基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，包括以下步骤：步骤一，在第一硅晶圆片1上自下至上依次沉积刻蚀膜层2、线宽介质膜层3和刻蚀膜层2，制备多层膜沉积样片，其中，所述线宽介质膜层3的厚度小于50nm，所述线宽介质膜层3的厚度与待制备的亚纳米级线宽标准样片的线宽量值一致；所述刻蚀膜层2和所述线宽介质膜层3为具有高刻蚀选择比的配对材料；步骤二，在制备的所述多层膜沉积样片上结合第二硅晶圆片4，所述多层膜沉积样片在所述第一硅晶圆片1和所述第二硅晶圆片4之间，构成夹层样片；步骤三，采用划片工艺，将制备的所述夹层样片，按矩形阵列划分为若干划片单元；步骤四，将所述划片单元旋转90°，将所述划片单元竖直放置，使所述划片单元的相对的两个截面处于上下方位；采用研磨工艺，对所述划片单元的上下两个截面进行研磨和抛光；步骤五，采用刻蚀工艺，对经研磨和抛光的所述划片单元中的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在第一硅晶圆片上自下至上依次沉积刻蚀膜层、线宽介质膜层和刻蚀膜层，制备多层膜沉积样片，其中，所述线宽介质膜层的厚度小于50nm，所述线宽介质膜层的厚度与待制备的亚纳米级线宽标准样片的线宽量值一致；所述刻蚀膜层和所述线宽介质膜层为具有高刻蚀选择比的配对材料；/n在制备的所述多层膜沉积样片上结合第二硅晶圆片，所述多层膜沉积样片在所述第一硅晶圆片和所述第二硅晶圆片之间，构成夹层样片；/n采用划片工艺，将制备的所述夹层样片，按矩形阵列划分为若干划片单元；/n将所述划片单元旋转90°，将所述划片单元竖直放置，使所述划片单元的相对的两个截面处于上下方位；采用研磨工艺，对所述划片单元的上下两个截面进行研磨和抛光；/n采用刻蚀工艺，对经研磨和抛光的所述划片单元中的两层所述刻蚀膜层进行刻蚀，直至两层所述刻蚀膜层的刻蚀深度达到预设要求；保留未被刻蚀的所述线宽介质膜层，即为制备的亚纳米级线宽标准样片。/n

【技术特征摘要】
1.基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在第一硅晶圆片上自下至上依次沉积刻蚀膜层、线宽介质膜层和刻蚀膜层，制备多层膜沉积样片，其中，所述线宽介质膜层的厚度小于50nm，所述线宽介质膜层的厚度与待制备的亚纳米级线宽标准样片的线宽量值一致；所述刻蚀膜层和所述线宽介质膜层为具有高刻蚀选择比的配对材料；
在制备的所述多层膜沉积样片上结合第二硅晶圆片，所述多层膜沉积样片在所述第一硅晶圆片和所述第二硅晶圆片之间，构成夹层样片；
采用划片工艺，将制备的所述夹层样片，按矩形阵列划分为若干划片单元；
将所述划片单元旋转90°，将所述划片单元竖直放置，使所述划片单元的相对的两个截面处于上下方位；采用研磨工艺，对所述划片单元的上下两个截面进行研磨和抛光；
采用刻蚀工艺，对经研磨和抛光的所述划片单元中的两层所述刻蚀膜层进行刻蚀，直至两层所述刻蚀膜层的刻蚀深度达到预设要求；保留未被刻蚀的所述线宽介质膜层，即为制备的亚纳米级线宽标准样片。


2.如权利要求1所述的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，其特征在于，所述刻蚀膜层和所述介质膜层选择的具有高刻蚀选择比的配对材料为：Si和SiO2、HfO2和SiO2、GaAlAs和GaAs、GaAs和InGaP中的任一种。


3.如权利要求1所述的基于多层膜沉积工艺的亚纳米级线宽标准样片的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射工艺沉积所述刻蚀膜层和所述线宽介质膜层。


4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亚南，韩志国，李锁印，梁法国，田秀伟，张晓东，赵琳，许晓青，吴爱华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13