一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法与流程

本发明涉及晶圆制备领域，尤其涉及一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法。

背景技术：

1、目前365纳米波长光刻机(步进式，扫描式)光刻极限400纳米，难以直接做到100纳米以下的图形，缩胶工艺可以将cd控制到200纳米，依然不满足100纳米的需求。193纳米以及更先进的光刻技术，需要的配套设施较多(涂胶显影设备、涂胶材料、特制光罩板)，成本极高，而且受国外限制。传统光刻局限性大。

2、而对于电子束曝光碳化硅优势在于：成本较低；图形可自由控制，设计简单；关键尺寸可以不断缩小；操作方便；关键尺寸均匀性较好。电子束曝光在世界范围内主要作用在小尺寸领域，满足碳化硅科研实验和小批量生产要求。其中，涂胶和显影与传统光刻流程一致，工艺成熟可控。而现有技术的难点主要在于：(1)电子束曝光中晶圆导电性难以控制，即碳化硅拥有高阻抗，电阻通常在1010ω.cm以上，电子束曝光的同时，由于碳化硅高阻抗特性，电荷会积累在光刻胶表面，对后续入射电子有排斥作用，导致版图图形变形；(2)难点二在于制备碳化硅衬底难度较大，碳化硅通常厚度小于500um，而电子束对准平面在700um以上；(3)部分现有技术采用pmma作为光刻胶进行相应制备，但是传统pmma分辨率高但不耐刻蚀。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面，提供一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，针对于栅极刻蚀，包括以下步骤：

4、在碳化硅衬底上涂布电子束光刻胶层，所述电子束光刻胶层采用zep520a-7；

5、降低电子束光刻胶层厚度，使得图形的光刻胶层的厚度于关键尺寸小于3:1；

6、在光刻胶层上蒸镀导电金层；

7、在电子束系统的载台上增加垫片后，将蒸镀有导电金层的碳化硅衬底放在所述垫片上进行电子束曝光；

8、利用碘化钾刻蚀导电金层；

9、利用显影液zed-n50进行显影，形成图形。

10、进一步地，降低电子束光刻胶层厚度降低至200～300nm。

11、进一步地，所述导电金层的厚度为10nm。

12、进一步地，所述碳化硅衬底的厚度为400um～500um，所述垫片的厚度与碳化硅衬底的厚度匹配，对应为300um～200um。

13、进一步地，所述将蒸镀有导电金层的碳化硅衬底放在所述垫片上进行电子束曝光，具体参数为：电子束曝光电压为50千伏，束流为10纳安，主写场1毫米，子写场大于8微米，频率大于20mhz。

14、进一步地，所述方法还包括：

15、判断显影后的线条均匀性，若不满足要求则进一步采用低温显影或者做版图临近效应补偿。

16、本发明的有益效果是：

17、(1)采用电子束曝光碳化硅，使得关键尺寸可以不断缩小并且均匀性较好，例如可以达到100nm甚至以下；

18、(2)为了解决电子束曝光中晶圆导电性难以控制的问题(对后续入射电子有排斥作用，导致版图图形变形)，本示例性实施例中采用黄金作为导电层，增加导电性，从而在碳化硅上直写图形。

19、(3)针对于现有的碳化硅衬底通常厚度小于500um，而电子束对准平面在700um以上，所以采用增加垫片的方式满足对准要求；

20、(4)本示例性实施例针对刻蚀栅极，光刻胶必须耐刻蚀，现有技术的pmma分辨率高但不耐刻蚀，本示例性实施例采用泽普zep520a-7做为抗蚀剂即光刻胶层；并且在碘化钾刻蚀黄金，可以过刻，因为光刻胶zep520a-7不受碘化钾影响；

21、(5)由于光刻胶厚度会影响电子的散射，造成图形变形，因此本示例性实施例中，增加了降低电子束光刻胶层厚度的步骤。

技术特征：

1.一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，针对于栅极刻蚀，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，其特征在于：降低电子束光刻胶层厚度降低至200～300nm。

3.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，其特征在于：所述导电金层的厚度为10nm。

4.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，其特征在于：所述碳化硅衬底的厚度为400um～500um，所述垫片的厚度与碳化硅衬底的厚度匹配，对应为300um～200um。

5.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，其特征在于：所述将蒸镀有导电金层的碳化硅衬底放在所述垫片上进行电子束曝光，具体参数为：电子束曝光电压为50千伏，束流为10纳安，主写场1毫米，子写场大于8微米，频率大于20mhz。

6.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，其特征在于：所述方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种在碳化硅衬底上做小尺寸图形的方法，针对于栅极刻蚀，包括以下步骤：在碳化硅衬底上涂布电子束光刻胶层，所述电子束光刻胶层采用ZEP520A‑7；降低电子束光刻胶层厚度，使得图形的光刻胶层的厚度于关键尺寸小于3:1；在光刻胶层上蒸镀导电金层；在电子束系统的载台上增加垫片后，将蒸镀有导电金层的碳化硅衬底放在所述垫片上进行电子束曝光；利用碘化钾刻蚀导电金层；利用显影液ZED‑N50进行显影，形成图形。本发明采用ZEP520A‑7做为抗蚀剂即光刻胶层，并且在碘化钾刻蚀黄金，可以过刻，因为光刻胶ZEP520A‑7不受碘化钾影响。

技术研发人员：程鑫怡,高雅楠,腾明亮
受保护的技术使用者：成都海威华芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8