一种耐高温硬掩膜版制备方法技术

本发明专利技术属于微电子技术领域,具体为一种耐高温硬掩膜版制备方法。此耐高温硬掩膜版采用氧化锌材料，具体表现为在衬底上利用传统光刻技术使用正性光刻胶转移图形，然后室温下淀积一层氧化锌薄膜，去除光刻胶及其上的氧化锌薄膜层则衬底上留下与光刻胶相反的图形。在此基础上，可以根据需要在高温下淀积各种高温生长材料，最后通过能快速腐蚀氧化锌但对所淀积材料影响忽略不计的稀浓度酸去除氧化锌及其上的材料,最终实现在衬底上形成各种图形淀积材料结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子制造
，具体涉及。
技术介绍
光刻技术作为微电子技术核心的集成电路制造技术是电子工业的基础，其发展更新的速度是其他产业无法企及的。在集成电路制作过程中，光刻是其关键工艺。光刻胶涂覆在半导体、导体和绝缘体上，经曝光显影后留下的部分对底层起保护作用，然后采用超净高纯试剂进行蚀刻，从而完成了将掩膜版图形转移到底层上的图形转移过程。一个IC的制造一般需要经过10多次图形转移过程才能完成，光刻胶及蚀刻技术是实现集成电路微细加工技术的关键。 随着微电子技术进一步发展，新材料、新工艺相继被引入集成电路制造，比如新一代非挥发铁电存储器制造、微机械系统等。这些新材料很多都要求有特殊的工艺，特别是高温环境下薄膜生长。传统的光刻掩膜版分为正性光刻胶及负性光刻胶，但是它们都是有机物，这样在一定程度上制约了新结构，新工艺的实际应用。因此在高温环境下转移图形已经成为一个迫在眉睫的技术问题。氧化锌材料具有熔点(1975 °C)极高，极易被稀盐酸、稀磷酸去除，在温度(IOOO0C )稳定和价格低廉等优点，这些优点使得氧化锌变成一种理想的高温环境用图形转移掩膜版。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统的光刻胶不能在高温环境使用的局限性，提出。本专利技术提出的，具体表现为在衬底上利用传统光刻技术使用正性光刻胶转移图形，然后室温下淀积一层氧化锌薄膜，去除光刻胶及其上的氧化锌薄膜层则衬底上留下与光刻胶相反的图形。在此基础上，可以根据需要在高温下(IOOO0C以下)淀积各种高温生长材料，最后通过能快速腐蚀氧化锌但对所淀积材料影响忽略不计的稀浓度酸去除氧化锌及其上的材料，最终实现在衬底上形成各种图形淀积材料结构。其具体步骤如下 ⑴、在衬底上，通过光刻技术制备一定厚度(如200纳米到5微米)的正性光刻胶图形(此图形应与最终制备图形一致)； (2)、在离子刻蚀机中用氧气源去除衬底上光刻曝光及显影去除的正性光刻胶区域的光刻胶残留； ⑶、在淀积设备中，在带正性光刻胶图形的衬底上室温下淀积一定厚度(如50纳米到500纳米)氧化锌薄膜层，得到样片； ⑷、将上述样片浸入丙酮溶液并超声去除衬底上的正性光刻胶及其上的氧化锌薄膜层，然后用无水乙醇清洗干净，并用氮气吹干；(5)、在离子刻蚀机中用氧气源去除样片衬底上非氧化锌覆盖处的光刻胶残留，随后把样片在快速退火炉中，在氧气环境、500°C到1000°C高温下快速退火5分钟到30分钟，使氧化锌薄膜由无定形变化为晶体结构，此时衬底上氧化锌薄膜层即为耐高温硬掩膜版； (6)、在淀积设备中，应用氧化锌硬掩 膜版，在200°C到1000°C温度环境内淀积一定厚度(如10纳米到500纳米)高温生长薄膜； (7)、将淀积了高温生长薄膜的样片浸入稀酸，并超声处理，快速去除氧化锌硬掩膜及其上的高温生长薄膜，然后用去离子水清洗干净，最后用氮气吹干，即完成在衬底上制备高温生长薄膜图形层。本专利技术中，所述的衬底为可适用于光刻技术且耐500°C到1000°C高温的材料。本专利技术中，所述的高温生长薄膜材料包括钌酸锶、铁酸铋、钛酸锶钡、钛酸锶、钛酸钡或锆钛酸铅等铁电材料或半导体材料； 本专利技术中，所述的氧气源离子刻蚀应对衬底刻蚀影响小于5纳米。本专利技术中，所述的淀积设备包括物理气相淀积(PVD)、化学气相淀积(CVD)、脉冲激光淀积(PLD)或电子束蒸发(EB)等淀积设备。本专利技术中，所述的正性光刻胶厚度与氧化锌掩膜版厚度比在3:1到10:1之间。本专利技术中，所述的氧化锌掩膜版厚度与高温生长薄膜厚度比1:1到10:1之间。本专利技术所述的稀酸可为能快速腐蚀氧化锌却对高温生长薄膜腐蚀性缓慢的酸性物质，比如稀盐酸、稀磷酸等，其体积浓度一般不高于20%。本专利技术的优点在于突破传统光刻胶不能在高温环境使用的局限性，利用价格低廉的氧化锌掩膜版转换光刻胶图形之后，可在高温环境(IOOO0C以下)制备各种新材料和制作新结构等。附图说明图I利用传统光刻胶转移方形图形，正性光刻胶厚度I微米。图2 200纳米氧化锌薄膜生长在正性光刻胶图形上。图3去除正性光刻胶后的氧化锌硬掩膜版。图4氧化锌硬掩膜版上600°C生长100纳米钌酸锶薄膜。图5钌酸锶薄膜方形图形。图中标号100为衬底，101为正性光刻胶图形，200为200纳米氧化锌薄膜层，201为氧化锌层中镂空图形，300为100纳米钌酸锶薄膜层，301为100纳米钌酸锶薄膜方形图形。具体实施例方式下文结合图示在参考实施例中更具体地描述本专利技术，本专利技术提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。图I展示利用传统光刻技术，在衬底上用正性光刻胶光刻出I微米厚的方形图形101。光刻图形应该遵循原则正性光刻胶图形与最终图形一致。之后在离子刻蚀机中用氧气源轻微地去除衬底上非光刻胶覆盖处的光刻胶残留。在图I所示的样品上，使用物理气相淀积(PVD)法在室温下淀积200纳米氧化锌薄膜层200，如图2所示。之后，样片浸入丙酮溶液中，放入超声机中超声5分钟，正性光刻胶图形101及其上的纳米氧化锌薄膜层200去除，最后样片浸入无水乙醇溶液中清洗10秒，并用氮气吹干。此时样片结构如图3所示，镂空图形201即表示正性光刻胶图形101及其上的200去除后的镂空图形，底部为衬底。为了确保正性光刻胶图形101光刻胶去除干净，样片随后在离子刻蚀机中用氧气源轻微地去除衬底上镂空图形201处光刻胶残留。最后，样片在快速退火炉中(氧气环境、温度IOO(TC)快速退火10分钟，从而使氧化锌薄膜由无定形变化为晶体结构。此时带图形的氧化锌薄膜层即为耐高温硬掩膜版。利用氧化锌耐高温硬掩膜版，在脉冲激光淀积系统(PLD)中，600°C温度下淀积一层100纳米的钌酸锶薄膜，如图4。纳米钌酸锶薄膜方形图形301表示100纳米钌酸锶薄膜直接淀积在衬底上，之后，样片浸入体积比15%的稀磷酸中，放入超声机中超声2分钟，确保 氧化锌薄膜层200及其上的钌酸锶薄膜层300全部去除，并立即用去离子水清洗干净样片，使用氮气吹干，即制备成功样品，如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种耐高温硬掩膜版制备方法，其特征在于具体步骤如下 (1)、在衬底上，通过光刻技术制备厚度为200纳米到5微米的正性光刻胶图形； (2)、在离子刻蚀机中用氧气源去除衬底上光刻曝光及显影去除的正性光刻胶图形区域的光刻胶残留； ⑶、在淀积设备中，在带正性光刻胶图形的衬底上室温下淀积厚度为50纳米到500纳米的氧化锌薄膜层，得到样片； ⑷、将上述样片浸入丙酮溶液并超声去除衬底上的正性光刻胶及其上的氧化锌薄膜层，然后用无水こ醇清洗干净，并用氮气吹干； (5)、在离子刻蚀机中用氧气源去除样片衬底上非氧化锌覆盖处的光刻胶残留，随后把样片在快速退火炉中，在氧气环境下、500°C到1000°C高温快速退火5分钟到30分钟，使氧 化锌薄膜由无定形变化为晶体结构，此时衬底上氧化锌薄膜层即为耐高温硬掩膜版； (6)、在淀积设备中，应用氧化锌硬掩膜版，在200°C到1000°C温度环境内淀积厚度为10纳米到500纳米的高温生长薄膜； ⑴、将淀积了高温生长薄膜的样片浸入稀酸，并超声处理，快速去除氧化锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：江安全，陈志辉，孟建伟，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：