一种半导体器件的层结构、半导体器件及其形成方法与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件的层结构、半导体器件及其形成方法。

背景技术：

1、在近些年的半导体应用中，电子束光刻机用电子束的形式轰击抗蚀剂中的有效成分，可以不制作掩蔽层，就可以直接的曝光图形，目前最小的图形线宽可以达到6nm左右。但是电子束曝光的时间长，尤其是由于高能电子的散射所导致的临近效应，导致的图形失真，直接限制了电子束光刻机直写图形的最小理论图形线宽。其中当电子束在抗蚀剂中直写图形接近理论的极限分辨率时，图形的关键尺寸与相邻的图形线宽差值较大时，由于高能的电子束入射到抗蚀剂和衬底中发生前散射和背散射会产生临近效应，入射电子路径的偏移将本来的直写图形偏移原本的图形范围，造成范围性的图形失真。

2、此外，近年虚拟设备如vr、ar、mr的兴起，因需要在透明且导电性不佳的材料基底上加工光衍射图，在一定程度上也扩大了临近效应造成关键图形失真的范围。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种半导体器件的层结构、半导体器件及其形成方法，层结构中的电子引导层定向将电子均匀、快速的分散到抗蚀剂层表面的指定位置，从而有效减少高能电子束透过基底层反射回的电子对于抗蚀剂层的影响，减弱前散射和背散射电子对于抗蚀剂层表面曝光图形的影响，进而有效控制临近效应对于图形失真的影响。

2、为达到上述目的，本申请提出的一种半导体器件的层结构，包括：

3、基底层；其为不导电结构并在第一方向上具有厚度，且位于所述第一方向上的一侧为衬底层，另一侧为硅化层；

4、抗蚀剂层，其覆设在背离所述衬底层的一侧并与所述硅化层的部分区域接触连接；

5、电子引导层，其位于所述硅化层和所述抗蚀剂层之间的非接触区域；并在第二方向上具有设定延伸图案的导电束状结构，用以将电子定向分散到所述抗蚀剂层的指定位置。

6、在一些实施例中，所述抗蚀剂层覆盖所述电子引导层和所述基底层；所述抗蚀剂层中设定待曝光图形，所述待曝光图形在所述电子引导层上的投影与所述电子引导层无重合部分。

7、在一些实施例中，所述电子引导层的材料为导电材料，包括：铜、铝、铟、锡、金、铂、锌、银、钛、铅、钯、锗、镍、铬、镉、钴、锰、锑、铋、镓、铊、砷、硒、碲、钋、铱、铼、铑、锇、钨、锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、锆、钼、镧、金合金或石墨烯中的至少一种。

8、在一些实施例中，所述电子引导层的材料为导电金属。

9、在一些实施例中，所述抗蚀剂层中设定的所述待曝光图形的大小为纳米级或微米级。

10、在一些实施例中，所述抗蚀剂层的材料为高分子聚合物，其在辐照条件下产生化学或物理变化将所述待曝光图形进行电子束曝光。

11、在一些实施例中，所述硅化层的材料为硅基半导体材料。

12、在一些实施例中，所述衬底层为原子序数大于14的材料形成。

13、在一些实施例中，所述衬底层的材料为硅基半导体材料或化合物半导体材料。

14、根据本申请的第二个方面提出了一种半导体器件，包括上述任一实施例中所述的层结构。

15、根据本申请的第三个方面提出了一种半导体器件的形成方法，用于形成上述实施例中所述的半导体器件包括：

16、提供待刻蚀的抗蚀剂层，并利用高能电子束沿待曝光图形进行直写；同时提供电子引导层定向分散被基底层反射或散射的电子至所述抗蚀剂层，并远离所述待曝光图形。

17、在一些实施例中，所述待曝光图形的大小为纳米级或微米级；其在所述电子引导层上的投影尺寸与所述电子引导层的尺寸比值不大于1。

18、在一些实施例中，所述电子引导层形成的导电束状结构为中心对称图形，且由中心向四周延伸的导电束密度逐渐增加；同时所述导电束状结构的中心在竖直方向上对应所述待曝光图形的中心。

19、在一些实施例中，所述基底层中衬底层的厚度大于500um；所述电子引导层厚度为50nm-100nm。

20、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种半导体器件的层结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的层结构，其特征在于，所述抗蚀剂层覆盖所述电子引导层和所述基底层；所述抗蚀剂层中设定待曝光图形，所述待曝光图形在所述电子引导层上的投影与所述电子引导层无重合部分。

3.根据权利要求1或2所述的层结构，其特征在于，所述电子引导层的材料为导电材料，包括：铜、铝、铟、锡、金、铂、锌、银、钛、铅、钯、锗、镍、铬、镉、钴、锰、锑、铋、镓、铊、砷、硒、碲、钋、铱、铼、铑、锇、钨、锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、锆、钼、镧、金合金或石墨烯中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的层结构，其特征在于，所述电子引导层的材料为导电金属。

5.根据权利要求2所述的层结构，其特征在于，所述抗蚀剂层中设定的所述待曝光图形的大小为纳米级或微米级。

6.根据权利要求2所述的层结构，其特征在于，所述抗蚀剂层的材料为高分子聚合物，其在辐照条件下产生化学或物理变化将所述待曝光图形进行电子束曝光。

7.根据权利要求3所述的层结构，其特征在于，所述硅化层的材料为硅基半导体材料。

8.根据权利要求3所述的层结构，其特征在于，所述衬底层为原子序数大于14的材料形成。

9.根据权利要求8所述的层结构，其特征在于，所述衬底层的材料为硅基半导体材料或化合物半导体材料。

10.一种半导体器件，其特征在于，包括权利要求1-9中任一所述的层结构。

11.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，形成权利要求10中所述的半导体器件，包括：

12.根据权利要求11所述的形成方法，其特征在于，所述待曝光图形的大小为纳米级或微米级；其在所述电子引导层上的投影尺寸与所述电子引导层的尺寸比值不大于1。

13.根据权利要求11或12所述的形成方法，其特征在于，所述电子引导层形成的导电束状结构为中心对称图形，且由中心向四周延伸的导电束密度逐渐增加；同时所述导电束状结构的中心在竖直方向上对应所述待曝光图形的中心。

14.根据权利要求13所述的形成方法，其特征在于，所述基底层中衬底层的厚度大于500um；所述电子引导层厚度为50nm-100nm。

技术总结
本申请提出一种半导体器件的层结构、半导体器件及其形成方法，其中层结构包括基底层其为不导电结构并在第一方向上具有厚度，且位于第一方向上的一侧为衬底层，另一侧为硅化层；抗蚀剂层覆设在背离衬底层的一侧并与硅化层的部分区域接触连接；电子引导层其位于硅化层和抗蚀剂层之间的非接触区域；并在第二方向上具有设定延伸图案的导电束状结构，用以将电子定向分散到抗蚀剂层的指定位置。本申请电子引导层定向将电子均匀、快速的分散到抗蚀剂层表面的指定位置，从而有效减少高能电子束透过基底层反射回的电子对于抗蚀剂层的影响，减弱前散射和背散射电子对于抗蚀剂层表面曝光图形的影响。

技术研发人员：明辰,潘旭捷,靳彬彬,刘学
受保护的技术使用者：深圳清力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1