一种利用激光获得纳米尺度线条的方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种利用激光获得纳米尺度线条的方法。

背景技术：

1、集成电路线宽指由特定工艺决定的所能光刻的最小尺寸，通常可理解为所加工的电路图形中最小线条宽度。集成度与线宽有对应关系，即集成度越高，线宽越小，所以，线宽也常用来表示集成电路制度技术水平的高低。

2、集成电路尺寸在不断微缩过程中，需要通过先进光刻技术获得精细线条，产业界通过采用多次曝光或者价格昂贵的极紫外光刻技术(extreme ultra-violet，euv)获得高密度的纳米尺度光学线条，这套工艺繁琐且成本极高。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种利用激光获得纳米尺度线条的方法，用以解决现有的产业界获得高密度的纳米尺度光学线条的工艺繁琐且成本极高的问题。

2、本发明实施例提供了一种利用激光获得纳米尺度线条的方法，包括如下步骤：

3、在衬底的上方依次形成介质层和非结晶硅层；

4、使用激光照射掩膜版，进行所述非结晶硅层的部分区域的硅结晶，其中，所述非结晶硅层的部分区域进行硅结晶后形成的多晶硅的晶界由所述掩膜版上具有规则形状的孔口的间距决定；

5、对所述非结晶硅层的多晶硅的晶界进行平坦化处理；

6、使用腐蚀液去除所述晶界形成晶界沟槽；以及

7、利用所述晶界沟槽，在所述衬底上获得纳米尺度线条。

8、基于上述方法的进一步改进，所述介质层的材料为氮化硅。

9、上述进一步改进方案的有益效果是：

10、氮化硅材料的硅润湿性较好，可以降低结晶过程中的形核率，促进横向生长。

11、基于上述方法的进一步改进，所述衬底的材料为硅或二氧化硅。

12、基于上述方法的进一步改进，所述对所述非结晶硅层的多晶硅的晶界进行平坦化处理包括：

13、在所述非结晶硅层上沉积二氧化硅；

14、利用化学机械抛光工艺去除所述多晶硅上的二氧化硅；以及

15、使用酸性腐蚀液去除所述非结晶硅层上剩余部分的表面二氧化硅。

16、上述进一步改进方案的有益效果是：

17、去除激光结晶过程中形成的晶界凸起，使获得的晶界更加平整和规则。

18、基于上述方法的进一步改进，所述利用所述晶界沟槽，在所述衬底上获得纳米尺度线条包括：

19、向所述多晶硅上方填充二氧化硅薄膜覆盖所述晶界沟槽；

20、利用化学机械抛光工艺或反刻，去除所述多晶硅上的表面二氧化硅；

21、使用碱性硅腐蚀液去除所述多晶硅，保留填充在所述晶界沟槽内的二氧化硅；

22、以所述晶界沟槽内的二氧化硅为硬掩膜，刻蚀所述介质层并停止在所述衬底表面；以及

23、以所述晶界沟槽内的二氧化硅和刻蚀后的所述介质层为硬掩膜，在所述衬底上刻蚀出纳米尺度线条。

24、基于上述方法的进一步改进，所述向所述多晶硅上方填充二氧化硅薄膜覆盖所述晶界沟槽包括：

25、使用原子层沉积(atomic layer deposition,ald)工艺，向所述多晶硅上方填充二氧化硅薄膜覆盖所述晶界沟槽。

26、基于上述方法的进一步改进，所述碱性硅腐蚀液为四甲基氢氧化氨溶液或氢氧化钾溶液。

27、基于上述方法的进一步改进，所述纳米尺度线条的宽度小于10纳米。

28、基于上述方法的进一步改进，所述腐蚀液为secco腐蚀液。

29、基于上述方法的进一步改进，所述激光的能量密度为100毫焦每平方厘米至2焦每平方厘米。

30、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

31、1、通过利用激光结晶的方法形成的规则晶界和大马士革工艺可以获得低成本的纳米尺度线条阵列，集成后可以用于5纳米以下集成电路制备工艺。

32、2、大马士革结构之前主要用作金属互联工艺，尺寸相对较大，对光刻机依赖较大。上述技术方案利用了大马士革结构获得细线条的硬掩模材料，大马士革结构的沟槽是通过腐蚀去除晶界获得的，其尺寸最小可达到20纳米以下，与极紫外光刻机相当。

33、3、晶界沟槽填充后可作为后续图形转移的硬掩模材料，其厚度主要是薄膜厚度决定的，而不像光刻工艺，光胶厚度随着线宽的减小而降低。

34、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种利用激光获得纳米尺度线条的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述介质层的材料为氮化硅。

3.根据权利要求1所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述衬底的材料为硅或二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述对所述非结晶硅层的多晶硅的晶界进行平坦化处理包括：

5.根据权利要求1所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述利用所述晶界沟槽，在所述衬底上获得纳米尺度线条包括：

6.根据权利要求5所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述向所述多晶硅上方填充二氧化硅薄膜覆盖所述晶界沟槽包括：

7.根据权利要求5所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述碱性硅腐蚀液为四甲基氢氧化氨溶液或氢氧化钾溶液。

8.根据权利要求1或5所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述纳米尺度线条的宽度小于10纳米。

9.根据权利要求1或5所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述腐蚀液为secco腐蚀液。

10.根据权利要求1或5所述的利用激光获得纳米尺度线条的方法，所述激光的能量密度为100毫焦每平方厘米至2焦每平方厘米。

技术总结
本发明涉及一种利用激光获得纳米尺度线条的方法，属于半导体技术领域，解决了现有技术中获得高密度的纳米尺度光学线条的工艺繁琐且成本极高的问题。包括如下步骤：在衬底的上方依次形成介质层和非结晶硅层；使用激光照射掩膜版，进行所述非结晶硅层的部分区域的硅结晶，其中，所述非结晶硅层的部分区域进行硅结晶后形成的多晶硅的晶界由所述掩膜版上具有规则形状的孔口的间距决定；对所述非结晶硅层的多晶硅的晶界进行平坦化处理；使用腐蚀液去除所述晶界形成晶界沟槽；以及利用所述晶界沟槽，在所述衬底上获得纳米尺度线条。通过利用激光结晶的方法形成的规则晶界和大马士革工艺获得了低成本的纳米尺度线条阵列。

技术研发人员：刘金彪,罗军,李俊峰,贺晓彬,杨涛
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1