专利名称：高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺涉及半导体技术中的微细加工领域，它的特点是采用三层胶图形转移技术，采用一次正面电子束光刻，二次各向异性刻蚀进行图形转移和一次电镀获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，具有很强的实用价值。
背景技术：
对于纳米尺度的微机械系统元件，必须制作高高宽比深亚微米、纳米金属结构，众所周知，受分辨率和电子能量的限制，常规的电子束光刻工艺无法制作高高宽比深亚微米、纳米金属结构，如果采用两次电子束光刻工艺，不仅成本高、工艺复杂，而且对电子束光刻机的套刻对准能力提出很高的要求，在实际使用中很难实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，它采用三层胶图形转移技术，采用一次正面电子束光刻，二次各向异性刻蚀进行图形转移获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，可以满足纳米尺度的微机械系统元件要求。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其高高宽比深亚微米、纳米金属结构的形成是先在硅片正面上淀积电镀衬基，甩底层光刻胶和淀积绝缘层，再用电子束光刻深亚微米、纳米金属结构图形，并以其为掩蔽各向异性刻蚀绝缘层和底层光刻胶形成电镀模子，电镀出高高宽比深亚微米、纳米金属结构，再去中间绝缘层，去除底层光刻胶，最后去除底层光刻胶下的电镀衬基，从而制成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，包括如下步骤步骤1、在硅片正面上淀积薄铬薄金层，作为电镀衬基；步骤2、在薄铬薄金层表面上甩底层光刻胶，并前烘固化；步骤3、在电镀衬基表面上淀积中间绝缘层；步骤4、在中间绝缘层表面上涂顶层电子束光刻胶，并进行电子束光刻，得顶层光刻胶图形；步骤5、各向异性刻蚀中间绝缘层，得中间绝缘层图形；步骤6、各向异性刻蚀底层光刻胶，得底层光刻胶图形；步骤7、将步骤6所得片子放在电镀液中电镀高高宽比深亚微米、纳米金属结构；步骤8、对步骤7所得片子去除顶层光刻胶图形和中间绝缘层图形；步骤9、对步骤8所得片子去除底层光刻胶图形；步骤10、再去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤1中，薄铬薄金层是用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤2中，底层光刻胶为AZ系列的光刻胶或者聚酰亚胺，前烘固化温度为120℃～250℃。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤3中，中间绝缘层为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，该绝缘层是用等离子体增强化学气相淀积或者溅射方法得到，绝缘层厚度为100～300nm。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤4中，顶层电子束光刻胶的厚度为150～350nm，在进行电子束光刻前，将片子放在100℃～110℃热板上前烘≤2分钟。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤5中，各向异性刻蚀中间绝缘层是采用氟基气体；步骤6中，各向异性刻蚀底层光刻胶是采用氧气气体。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤8中，去除中间绝缘层图形是采用氢氟酸和氟化胺体积比小于1∶4的氢氟酸和氟化胺混合液完成的，在去除中间绝缘层图形的同时顶层光刻胶图形也自动被去除。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤9中，去除底层光刻胶是采用氧气等离子体各向同性刻蚀完成的。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤10中，去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层，是首先采用离子束刻蚀金层，再用硝酸铈胺∶高氯酸∶去离子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去铬液湿法腐蚀铬层完成的。
所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其所述步骤10中，去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层后，再用去离子水冲洗，氮气吹干。
本发明工艺方法制备的高高宽比深亚微米、纳米金属结构适合用于大生产。
图1-1至图1-10是本发明工艺的流程图；图2-1至图2-11是本发明实施例的流程图。
具体实施例方式
见图1，是本发明一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺的流程图，其流程如下1、如图1-1所示，首先在硅片101正面上淀积薄铬薄金102，该薄铬薄金102可以使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
2、如图1-2所示，在薄铬薄金102表面上甩底层光刻胶103，底层光刻胶103为AZ系列的光刻胶或者聚酰亚胺，对底层光刻胶103进行前烘固化，前烘固化温度为120℃～250℃。
3、如图1-3所示，在底层光刻胶103表面上淀积中间绝缘层104，中间绝缘层104为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，绝缘层104可以使用等离子体增强化学气相淀积或者溅射方法得到，绝缘层104厚度为100～300nm。
4、如图1-4所示，在片子正面涂顶层电子束光刻胶，进行电子束光刻得到光刻胶图形105。
5、如图1-5所示，采用氟基气体，以光刻胶图形105为掩蔽层对中间绝缘层104进行各向异性等离子体刻蚀，得到绝缘层图形106。
6、如图1-6所示，采用氧气气体，以光刻胶图形105和中间绝缘层图形106为掩蔽层对底层光刻胶103进行各向异性等离子体刻蚀，得到底层光刻胶图形107。
7、如图1-7所示，以底层光刻胶图形107作为电镀模子，将片子放在电镀液中进行电镀，得到高高宽比深亚微米、纳米金属结构108。
8、如图1-8所示，将片子放入氢氟酸和氟化胺体积比小于1∶4的氢氟酸和氟化胺混合液中，去除顶层光刻胶图形105和中间绝缘层图形106。
9、如图1-9所示，采用氧气等离子体各向同性刻蚀方法，去除底层光刻胶图形107。
10、如图1-10所示，首先采用离子束刻蚀底金，再用硝酸铈胺∶高氯酸∶去离子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去铬液湿法腐蚀的方法去底铬，最终得到高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
实施例1、如图2-1所示，首先在硅片201正面上淀积薄铬薄金202，该薄铬薄金202可以使用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
2、如图2-2所示，在薄铬薄金202表面上甩底层光刻胶203，底层光刻胶203为AZ系列的光刻胶或者聚酰亚胺，将底层光刻胶203放入烘箱中进行前烘固化，前烘固化温度为120℃～250℃，时间为半小时～一小时。
3、图2-3所示，在底层光刻胶203表面上淀积中间绝缘层204，中间绝缘层204为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，绝缘层204可以使用等离子体增强化学气相淀积或者溅射方法得到，绝缘层204厚度为100～300nm。
4、如图2-4所示，在中间绝缘层204上涂顶层电子束光刻胶205，将片子放在105℃热板上前烘2分钟，顶层电子束光刻胶205的厚度为150～350nm。
5、如图2-5所示，电子束光刻得到顶层光刻胶图形206。
6、如图2-6所示，采用氟基气体，以顶层光刻胶图形206为掩蔽层对中间绝缘层204进行各向异性等离子体刻蚀，得到中间绝缘层图形207。
7、如图2-7所示，采用氧气气体，以顶层光刻胶图形206和中间绝缘层图形207为掩蔽层对底层光刻胶203进行各向异性等离子体刻蚀，得到底层光刻胶图形208。
8、如图2-8所示，以底层光刻胶图形208作为电镀模子，将片子放在电镀液中进行电镀，得到高高宽比深亚微米、纳米金属结构209。
9、如图2-9所示，将片子放入氢氟酸和氟化胺体积比小于1∶4的混合液中，去除顶层光刻胶图形206和中间绝缘层图形207。
10、如图2-10所示，采用氧气等离子体各向同性刻蚀方法，去除底层光刻胶图形208。
11、如图2-11所示，首先将片子用离子束刻蚀打底金，再用硝酸铈胺∶高氯酸∶去离子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去铬液去掉底铬，去离子水冲洗，氮气吹干，完成最终的高高宽比深亚微米、纳米金属结构制作。
权利要求
1.一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，高高宽比深亚微米、纳米金属结构的形成是先在硅片正面上淀积电镀衬基，甩底层光刻胶和淀积绝缘层，再用电子束光刻深亚微米、纳米金属结构图形，并以其为掩蔽各向异性刻蚀绝缘层和底层光刻胶形成电镀模子，电镀出高高宽比深亚微米、纳米金属结构，再去中间绝缘层，去除底层光刻胶，最后去除底层光刻胶下的电镀衬基，从而制成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
2.根据权利要求1所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，包括如下步骤步骤1、在硅片正面上淀积薄铬薄金层，作为电镀衬基；步骤2、在薄铬薄金层表面上甩底层光刻胶，并前烘固化；步骤3、在电镀衬基表面上淀积中间绝缘层；步骤4、在中间绝缘层表面上涂顶层电子束光刻胶，并进行电子束光刻，得顶层光刻胶图形；步骤5、各向异性刻蚀中间绝缘层，得中间绝缘层图形；步骤6、各向异性刻蚀底层光刻胶，得底层光刻胶图形；步骤7、将步骤6所得片子放在电镀液中电镀高高宽比深亚微米、纳米金属结构；步骤8、对步骤7所得片子去除顶层光刻胶图形和中间绝缘层图形；步骤9、对步骤8所得片子去除底层光刻胶图形；步骤10、再去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。
3.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，薄铬薄金层是用电子束蒸发方法得到，总厚度为10～30nm。
4.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤2中，底层光刻胶为AZ系列的光刻胶或者聚酰亚胺，前烘固化温度为120℃～250℃。
5.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤3中，中间绝缘层为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，该绝缘层是用等离子体增强化学气相淀积或者溅射方法得到，绝缘层厚度为100～300nm。
6.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤4中，顶层电子束光刻胶的厚度为150～350nm，在进行电子束光刻前，将片子放在100℃～110℃热板上前烘≤2分钟。
7.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤5中，各向异性刻蚀中间绝缘层是采用氟基气体；步骤6中，各向异性刻蚀底层光刻胶是采用氧气气体。
8.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤8中，去除中间绝缘层图形是采用氢氟酸和氟化胺体积比小于1∶4的氢氟酸和氟化胺混合液完成的，在去除中间绝缘层图形的同时顶层光刻胶图形也自动被去除。
9.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤9中，去除底层光刻胶是采用氧气等离子体各向同性刻蚀完成的。
10.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤10中，去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层，是首先采用离子束刻蚀金层，再用硝酸铈胺∶高氯酸∶去离子水＝240克∶50毫升∶1000毫升的去铬液湿法腐蚀铬层完成的。
11.根据权利要求2所述的一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，其特征在于，所述步骤10中，去除底层光刻胶图形下的薄铬薄金层后，再用去离子水冲洗，氮气吹干。
全文摘要
一种高高宽比深亚微米、纳米金属结构的三层制作工艺，步骤如下1.在硅片上淀积薄铬薄金层；2.在薄铬薄金层表面甩底层光刻胶，并前烘固化；3.淀积中间绝缘层；4.涂顶层电子束光刻胶，进行电子束光刻；5.各向异性刻蚀中间绝缘层图形；6.各向异性刻蚀底层光刻胶图形；7.将片子放在电镀液中电镀高高宽比深亚微米、纳米金属结构；8.去除中间绝缘层图形；9.去除底层光刻胶图形；10.去薄铬薄金层，完成高高宽比深亚微米、纳米金属结构。本发明的工艺，采用三层胶图形转移技术，一次正面电子束光刻，二次各向异性刻蚀进行图形转移获得高高宽比深亚微米、纳米金属结构，能满足纳米尺度的微机械系统元件要求，并大批量生产。
文档编号B82B3/00GK1799986SQ20041010187
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者谢常青, 叶甜春, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所