實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法,包括：1）Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)焦平面參數(shù)；2）在GaAs外延片表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)；3）生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)；4）GaAs圓片進(jìn)行表面處理；5）用經(jīng)過表面處理的GaAs圓片涂膠，曝光深紫外圖形，顯影。優(yōu)點(diǎn)：通過標(biāo)準(zhǔn)硅片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，可改善外延片表面光學(xué)特性和外延片的表面形貌?？梢允沟蒙榛増A片在光刻機(jī)上得到穩(wěn)定的焦平面參數(shù)，從而使得光刻機(jī)達(dá)到理想的砷化鎵DUV曝光狀態(tài)。同時(shí)，我們?cè)谏榛増A片DUV曝光前，對(duì)圓片進(jìn)行表面處理可以有效改善砷化鎵DUV光刻形貌。
【專利說明】實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，屬于GaAs深紫外圖形光刻【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]GaAs微波單片集成電路(MMIC)具有可靠性高，成本低，尺寸小，參數(shù)高度一致等優(yōu)點(diǎn)，基于GaAs的傳輸接收模塊、混頻器、放大器等電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于無線射頻通訊和微波通訊電路系統(tǒng)。由于器件工作頻率以及數(shù)據(jù)處理速度的要求越來越高，相應(yīng)的對(duì)GaAs工藝提出了更高的要求。目前，150nm及以下的GaAs光刻工藝主要依靠電子束曝光，無法適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要。因此，迫切需要開發(fā)適用于批量生產(chǎn)的GaAs光刻工藝。
[0003]隨著微波器件的工作頻率以及數(shù)據(jù)處理速度的要求越來越高，對(duì)砷化鎵芯片的工藝線寬要求也越來越高。目前砷化鎵集成芯片基本是250nm線寬，通常光刻是依靠步進(jìn)式光刻機(jī)。當(dāng)線寬要求在150nm以下時(shí)，步進(jìn)式光刻機(jī)已經(jīng)無法完成，試驗(yàn)樣品可以采用電子束曝光，而批量生產(chǎn)只能依靠掃描式光刻機(jī)，掃描式光刻機(jī)對(duì)樣片的表面形貌以及光學(xué)特性非常敏感。由于硅工藝對(duì)線寬的要求更高，因此目前掃描式光刻機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)試都是以娃片為標(biāo)準(zhǔn)片，由于娃片和砷化鎵片的表面形貌以及光學(xué)特性存在較大差異，掃描式光刻機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的砷化鎵片的深紫外圖形光刻。目前國(guó)內(nèi)外主要還是采用電子束曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)GaAs DUV工藝，或是通過其他輔助工藝手段實(shí)現(xiàn)。但是電子束曝光技術(shù)效率太低，無法適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要，而通過輔助工藝的方法為控制線寬會(huì)引入多步額外工藝，工藝復(fù)雜，控制難度高，成品率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)?；趻呙枋焦饪虣C(jī)實(shí)現(xiàn)GaAsDUV工藝步驟簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)工藝兼容，又可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，因此通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs DUV工藝顯得尤其重要，可以大大推動(dòng)砷化鎵芯片的應(yīng)用。
[0004]通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs DUV工藝的關(guān)鍵在于解決砷化鎵與硅片表面形貌和光學(xué)特性的差異，基于砷化鎵圓片得到穩(wěn)定的焦平面參數(shù)，同時(shí)確保砷化鎵圓片具有穩(wěn)定表面態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的是一種通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其目的旨在解決砷化鎵圓片與硅片表面差異導(dǎo)致的焦平面參數(shù)不適配的問題。采用在光刻前對(duì)圓片進(jìn)行表面處理，改善圓片的表面態(tài)的穩(wěn)定性，保證掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的砷化鎵深紫外圖形光刻。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，包括以下步驟:
O Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)焦平面參數(shù)；
2)在GaAs外延片表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)；
3)生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)； 4)GaAs圓片進(jìn)行表面處理；
5)用經(jīng)過表面處理的GaAs圓片涂膠，曝光深紫外圖形，顯影。
[0007]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、硅片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)是設(shè)備調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)；
2、SiNx薄層生長(zhǎng)是半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)工藝，介質(zhì)厚度、均勻性、表面形貌可控；
3、生長(zhǎng)薄膜介質(zhì)的砷化鎵片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)，可以采用設(shè)備調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)流程，只用修改部分參數(shù)，方法簡(jiǎn)單可靠；
4、通過生長(zhǎng)薄膜介質(zhì)的砷化鎵片校準(zhǔn)后，光刻機(jī)的焦平面參數(shù)可以普遍適用于砷化鎵圓片，包括砷化鎵單晶片和外延片，生長(zhǎng)介質(zhì)以及帶金屬的砷化鎵圓片；
5、光刻前的表面處理也是半導(dǎo)體工藝中的常用工藝，簡(jiǎn)單穩(wěn)定可控；
6、基本解決了砷化鎵圓片與硅片表面差異導(dǎo)致的焦平面參數(shù)不適配的問題。采用在光刻前對(duì)圓片進(jìn)行表面處理，處理方法包括:有機(jī)溶劑超聲處理、酸處理，打膠處理等，可以改善圓片的表面態(tài)的穩(wěn)定性，從而保證了掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的砷化鎵深紫外圖形光刻。

【具體實(shí)施方式】
[0008]一種通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，包括以下步驟:
1)Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)焦平面參數(shù)；
2)在GaAs外延片表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)；
3)生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)；
4)GaAs圓片進(jìn)行表面處理；
5)用經(jīng)過表面處理的GaAs圓片涂膠，曝光深紫外圖形，顯影。
[0009]所述的光刻機(jī)是掃描式光刻機(jī)，圓片表面形貌和光學(xué)特性嚴(yán)重影響光刻機(jī)的光刻結(jié)果，掃描式光刻機(jī)主要應(yīng)用于150nm以下線寬的圖形光刻。
[0010]所述的GaAs DUV光刻圖形的線寬是150nm以下。
[0011]所述的步驟I)采用標(biāo)準(zhǔn)的Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到光刻Si DUV圖形要求。
[0012]所述在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì)為SiNx,介質(zhì)厚度為1-1OOnm,優(yōu)化值為20_40nm。
[0013]所述在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì),作為防反層改善GaAs外延片表面的光學(xué)均勻性，同時(shí)可以改善GaAs外延片表面的平整度。
[0014]所述采用表面生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到光刻GaAs DUV圖形要求。
[0015]所述的表面處理包括丙酮超聲、鹽酸和打膠處理，或根據(jù)工藝要求組合使用。
[0016]所述的光刻機(jī)是掃描式光刻機(jī),主要應(yīng)用于150nm以下線寬的圖形光刻，圓片表面形貌和光學(xué)特性嚴(yán)重影響光刻機(jī)的光刻結(jié)果。所述的GaAs DUV光刻圖形的線寬是150nm以下。所述的步驟I)是采用標(biāo)準(zhǔn)的Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面。達(dá)到光刻Si DUV圖形要求。在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì)為SiNx,介質(zhì)厚度為1-1OOnm,優(yōu)化值為20_40nm。在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì),作為防反層改善GaAs外延片表面的光學(xué)均勻性，同時(shí)可以改善GaAs外延片表面的平整度。采用表面生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到光刻GaAs DUV圖形要求。所述的表面處理包括丙酮超聲、鹽酸和打膠處理，可以根據(jù)工藝要求組合使用。
[0017]本發(fā)明是針對(duì)砷化鎵芯片對(duì)線寬的要求越來越高，迫切需要批量光刻150nm及以下線寬的砷化鎵圖形。而當(dāng)前掃描式光刻機(jī)均以硅片為標(biāo)準(zhǔn)片，由于砷化鎵與硅片表面形貌和光學(xué)特性有較大差異，基于掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)GaAs DUV光刻工藝很不穩(wěn)定。本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前砷化鎵芯片的應(yīng)用需求，通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的砷化鎵深紫外圖形光刻，可以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。根據(jù)掃描式光刻機(jī)狀態(tài)調(diào)整的需要，我們首先通過標(biāo)準(zhǔn)硅片校準(zhǔn)光刻機(jī)的焦平面參數(shù)，校準(zhǔn)后光刻機(jī)可以很好的實(shí)現(xiàn)硅片深紫外圖形光刻。由于硅片和砷化鎵片的表面形貌以及光學(xué)特性存在較大差異，此時(shí)的焦平面參數(shù)并不適用于砷化鎵片。因此我們針對(duì)硅片和砷化鎵片差異重新校準(zhǔn)光刻機(jī)焦平面參數(shù)，在砷化鎵片表面生長(zhǎng)1-1OOnm厚度的SiNx介質(zhì)，優(yōu)化厚度為20_40nm，介質(zhì)層可以作為防反層，改善砷化鎵片表面光學(xué)特性，同時(shí)超薄的薄膜介質(zhì)可以很好的改善圓片的表面形貌，使得圓片的表面狀態(tài)更穩(wěn)定，獲得基于砷化鎵圓片的穩(wěn)定的焦平面參數(shù)。通過砷化鎵表面的薄膜生長(zhǎng)，已經(jīng)基本解決砷化鎵圓片與硅片表面差異導(dǎo)致的焦平面參數(shù)不適配的問題。最后我們?cè)诠饪糖皩?duì)圓片進(jìn)行表面處理，處理方法包括:有機(jī)溶劑超聲處理、酸處理，打膠處理等。可以改善圓片的表面態(tài)的穩(wěn)定性。從而保證了掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的砷化鎵深紫外圖形光刻。
【權(quán)利要求】
1.一種通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是該方法包括以下步驟: OSi片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)焦平面參數(shù)； 2)在GaAs外延片表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)； 3)生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面參數(shù)； 4)GaAs圓片進(jìn)行表面處理； 5)用經(jīng)過表面處理的GaAs圓片涂膠，曝光深紫外圖形，顯影。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述的光刻機(jī)是掃描式光刻機(jī)，圓片表面形貌和光學(xué)特性嚴(yán)重影響光刻機(jī)的光刻結(jié)果，掃描式光刻機(jī)主要應(yīng)用于150nm以下線寬的圖形光刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述的GaAs DUV光刻圖形的線寬是150nm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述的步驟I)采用標(biāo)準(zhǔn)的Si片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到光刻SiDUV圖形要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì)為SiNx，介質(zhì)厚度為lO-lOOnm，優(yōu)化值為20_40nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述在GaAs外延片表面生長(zhǎng)介質(zhì)，作為防反層改善GaAs外延片表面的光學(xué)均勻性，同時(shí)可以改善GaAs外延片表面的平整度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述采用表面生長(zhǎng)介質(zhì)的GaAs外延片校準(zhǔn)掃描式光刻機(jī)的焦平面，達(dá)到光刻GaAs DUV圖形要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過掃描式光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaAs深紫外圖形光刻工藝的方法，其特征是所述的表面處理包括丙酮超聲、鹽酸和打膠處理，或根據(jù)工藝要求組合使用。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104317166SQ201410516442
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】蔡利康, 彭勁松, 高建峰 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所