CN109326513A - 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法 - Google Patents

一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109326513A
CN109326513A CN201811067099.1A CN201811067099A CN109326513A CN 109326513 A CN109326513 A CN 109326513A CN 201811067099 A CN201811067099 A CN 201811067099A CN 109326513 A CN109326513 A CN 109326513A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon nitride
ultra
chip
production method
thin silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811067099.1A
Other languages
English (en)
Inventor
邱晓滨
欧阳亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XIAMEN CHIP SUPERB TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Original Assignee
Xiamen Core Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen Core Technology Co Ltd filed Critical Xiamen Core Technology Co Ltd
Priority to CN201811067099.1A priority Critical patent/CN109326513A/zh
Publication of CN109326513A publication Critical patent/CN109326513A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明提供一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，包括以下步骤：S1）制备基片：两面带有氮化硅层的硅基片；S2）光刻：紫外光刻机光刻，再显影，然后离子水清洗；S3）反应离子刻蚀视：刻蚀视窗口，然后清洗剂冲洗，洗去光刻胶；S4）湿法刻蚀：氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，离子水冲洗；S5）激光划片：分成独立芯片。该方法可以实现100μm超薄氮化硅微栅芯片制作，用该方法制成的超薄氮化硅微栅芯片以氮化硅为支持膜，有效提高成像效果，降低背景噪音，同时可以提高超薄氮化硅微栅芯片的应用范围，用于测定液体、气体、固体样品，可控性更强。

Description

一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法
技术领域
本发明属于原位电子显微学表征领域，具体涉及一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法。
背景技术
透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)是一种强大的现代材料表征手段，用于固体纳米材料空间分辨率可达原子级。由于MEMS技术的迅猛发展，目前MEMS芯片可以集成越来越多的物理、化学功能，而且芯片可以图案化、功能化、体积小，可以通过一系列的结构和加工设计将其结合透射电镜样品杆做成可用于透射电镜成像的样品载体，可以用于纳米材料尤其是团簇，量子点等尺寸较小的纳米材料的高分辨成像。
目前用于固态纳米材料表征的芯片载体主要以碳支持膜、铜网微栅支持膜、超薄碳支持膜等为主，铜网背景噪音大，同时难以用于液体和气体样品的成像。而碳膜通常厚度达十几纳米，超薄碳膜上的碳膜厚度为3-5nm，而碳膜在透射电子显微镜模式下会产生较大的背景噪音，对于2-3nm的纳米粒子，或者尺寸更小的团簇、量子点等结构难以实现原子级成像，同时，放大倍数较大时，电子束较强，碳膜会被电子束打破，导致无法拍摄原子级照片，这也成为纳米材料原子级成像的一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法。
为了实现本发明目的，本发明提供了一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，具体步骤如下：
S1）制备基片：准备两面带有氮化硅层的硅基片；
S2）光刻：在紫外光刻机下曝光，将窗口图案从光刻掩膜版转移到S1）的硅基片一面，然后将硅基片放在显影液中显影，再用去离子水清洗表面；
S3）反应离子刻蚀：在S2）制作出的硅基片另一面的氮化硅层上刻蚀出视窗口，再将硅基片放入刻蚀剂中浸泡，视窗口朝上，最后用刻蚀剂冲洗，洗去光刻胶；
S4）湿法刻蚀：将S3）制作出的硅基片放入氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，视窗口朝上，直至一面只留下多孔薄膜窗口，取出硅基片用大量去离子水冲洗；
S5）激光划片：将步骤4制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片。
本发明制备基片步骤中，所述两面带有氮化硅层的硅基片，大小为3mm*3mm，厚度为100μm，氮化硅层厚度为5-50nm。
本发明光刻步骤中，所述紫外光刻机曝光时间为15-23s。
本发明光刻步骤中，所述显影液为正胶显影液，显影时间30-50s。
本发明反应离子刻蚀步骤中，所述视窗口为多个，大小为5-30μm*50μm。
本发明反应离子刻蚀步骤中，所述刻蚀剂为SF6或CHF3O2，浸泡时间为90-110s。
本发明湿法刻蚀步骤中，所述氢氧化钾浓度为7-10mol/L，刻蚀温度为85-95℃，刻蚀时间为1.5-2.5h。
本发明激光划片步骤中，所述独立芯片大小为3 mm*3mm，包括硅基片、视窗口，芯片视窗口大小为5-30μm*50μm。
本发明的有益效果是：
1、该方法以无定形氮化硅膜为载体，实现100μm的超薄氮化硅微栅芯片制作，一方面无定形超薄氮化硅在电子束下衬度低，电子几乎全穿透，背景噪音小，成像信噪比高。
2、氮化硅结构稳定，可以适用于多种有机和无机溶剂（除HF以外）而不会被破坏，同时在电子束下也较稳定，不容易被强电子束辐照破损，克服了碳膜在高倍数下成像破损的缺陷。
3、该方法制成的超薄氮化硅微栅芯片，不仅适用于固体样品成像，而且适用于气体和液体样品，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明第一实施例超薄氮化硅微栅芯片的结构示意图。
图3是本发明第二实施例超薄氮化硅微栅芯片的结构示意图。
图4是本发明第三实施例超薄氮化硅微栅芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。任何等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。
实施例1
S1)制备基片：准备两面带有氮化硅层的硅基片，硅基片大小为3mm*3mm，厚度100μm，氮化硅层厚度5nm；
S2）光刻：在紫外光刻机曝光15s，将方形多孔窗口图案从光刻掩膜版转移到S1)的硅基片一面，然后将硅基片放在正胶显影液中显影30s，再用去离子水清洗表面；
S3）反应离子刻蚀：在S2)制作出的硅基片另一面的氮化硅层上刻蚀出多个视窗口1，所述视窗口1大小为5μm*50μm，再将硅基片放入SF6中浸泡90秒，视窗口1朝上，最后用SF6冲洗，洗去光刻胶；
S4）湿法刻蚀：将S3)制作出的硅基片放入7mol/L氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，视窗口1朝上，刻蚀温度为85℃，刻蚀1.5h，直至一面只留下多孔薄膜窗口，取出硅基片用大量去离子水冲洗；
S5）激光划片：将S4)制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片。
实施例2
S1）制备基片：准备两面带有氮化硅层的硅基片，硅基片大小3mm*3mm，厚度100μm，氮化硅层厚度25nm；
S2）光刻：在紫外光刻机曝光18s，将方形多孔窗口图案从光刻掩膜版转移到S1)的硅基片一面，然后将硅基片放在正胶显影液中显影40s，再用去离子水清洗表面；
S3）反应离子刻蚀：在S2)制作出的硅基片另一面的氮化硅层上刻蚀出多个视窗口1，所述视窗口1大小为15μm*50μm，再将硅基片放入CHF3O2中浸泡100s，视窗口1朝上，最后用CHF3O2冲洗，洗去光刻胶；
S4）湿法刻蚀：将S3)制作出的硅基片放入8.9mol/L氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，视窗口1朝上，刻蚀温度为90℃，刻蚀2h，直至一面只留下多孔薄膜窗口，取出硅基片用大量去离子水冲洗；
S5）激光划片：将S4)制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片。
实施例3
S1）制备基片：准备两面带有氮化硅层的硅基片，硅基片大小3mm*3mm，厚度100μm，氮化硅层厚度50nm；
S2）光刻：在紫外光刻机曝光23s，将方形多孔窗口图案从光刻掩膜版转移到S1)的硅基片一面，然后将硅基片放在正胶显影液中显影50s，再用去离子水清洗表面；
S3）反应离子刻蚀：在S2)制作出的硅基片背面的氮化硅层上刻蚀出多个视窗口1，所述视窗口1大小为30μm*50μm，再将硅基片放入SF6中浸泡110s，视窗口1朝上，最后用SF6冲洗，洗去光刻胶；
S4）湿法刻蚀：将S3)制作出的硅基片放入9.8mol/L氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，视窗口1朝上，刻蚀温度为95℃，刻蚀2.5h，直至一面只留下多孔薄膜窗口，取出硅基片用大量去离子水冲洗；
S5）激光划片：将S4)制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片。

Claims (8)

1.一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于：制作方法步骤如下：
S1）制备基片：准备两面带有氮化硅层的硅基片；
S2）光刻：在紫外光刻机曝光，将多孔窗口图案从光刻掩膜版转移到S1）的硅基片一面，然后将硅基片放在显影液中显影，再用去离子水清洗表面；
S3）反应离子刻蚀：在S2）制作出的硅基片另一面的氮化硅层上刻蚀出视窗口，再将硅基片放入刻蚀剂中浸泡，视窗口朝上，最后用刻蚀剂冲洗，洗去光刻胶；
S4）湿法刻蚀：将S3）制作出的硅基片放入氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀，视窗口朝上，直至一面只留下多孔薄膜窗口，取出硅基片用大量去离子水冲洗；
S5）激光划片：将S4）制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片。
2.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在制备基片过程中，所述两面带有氮化硅层的硅基片，大小为3mm*3mm，厚度为100μm，氮化硅层厚度为5-50nm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在光刻步骤中，所述紫外光刻机曝光时间为15-23s。
4.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在光刻步骤中，所述显影液是正胶显影液，显影时间30-50s。
5.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在反应离子刻蚀步骤中，所述视窗口为多个，大小为5-30μm*50μm。
6.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在反应离子刻蚀步骤中，所述刻蚀剂为SF6或CHF3O2，浸泡时间为90-110s。
7.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在湿法刻蚀步骤中，所述氢氧化钾浓度为7-10mol/L，刻蚀温度为85-95℃，刻蚀时间为1.5-2.5h。
8.根据权利要求1所述的一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法，其特征在于，在激光划片步骤中，所述独立芯片大小为3 mm*3mm，包括硅基片、视窗口，视窗口大小为5-30μm*50μm。
CN201811067099.1A 2018-09-13 2018-09-13 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法 Pending CN109326513A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811067099.1A CN109326513A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811067099.1A CN109326513A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109326513A true CN109326513A (zh) 2019-02-12

Family

ID=65265808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811067099.1A Pending CN109326513A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109326513A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109865541A (zh) * 2019-03-12 2019-06-11 厦门大学 一种扫描电镜原位电化学检测芯片及其制作方法
CN110501365A (zh) * 2019-03-12 2019-11-26 厦门超新芯科技有限公司 一种原位加热芯片及其制作方法
CN110514677A (zh) * 2019-03-12 2019-11-29 厦门超新芯科技有限公司 一种原位液体池芯片及其制作方法
WO2022041597A1 (zh) * 2020-08-26 2022-03-03 厦门大学 一种透射电镜高分辨原位流体扰流加热芯片

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100143198A1 (en) * 2006-11-16 2010-06-10 Protochips, Inc. Sample support structure and methods
CN101794694A (zh) * 2010-02-09 2010-08-04 中国科学院物理研究所 新型tem样品支持膜(氮化硅窗口)的制作工艺
CN105136822A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 南京大学 一种纳米材料透射电镜原位测试芯片、芯片制备方法及其应用
CN105977122A (zh) * 2016-07-20 2016-09-28 中国科学院物理研究所 多孔氮化硅支撑膜窗格的制备
CN107525816A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 南通盟维芯片科技有限公司 具有超薄氮化硅观察窗口的tem液体测试芯片及其制法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100143198A1 (en) * 2006-11-16 2010-06-10 Protochips, Inc. Sample support structure and methods
CN101794694A (zh) * 2010-02-09 2010-08-04 中国科学院物理研究所 新型tem样品支持膜(氮化硅窗口)的制作工艺
CN105136822A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 南京大学 一种纳米材料透射电镜原位测试芯片、芯片制备方法及其应用
CN105977122A (zh) * 2016-07-20 2016-09-28 中国科学院物理研究所 多孔氮化硅支撑膜窗格的制备
CN107525816A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 南通盟维芯片科技有限公司 具有超薄氮化硅观察窗口的tem液体测试芯片及其制法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109865541A (zh) * 2019-03-12 2019-06-11 厦门大学 一种扫描电镜原位电化学检测芯片及其制作方法
CN110501365A (zh) * 2019-03-12 2019-11-26 厦门超新芯科技有限公司 一种原位加热芯片及其制作方法
CN110514677A (zh) * 2019-03-12 2019-11-29 厦门超新芯科技有限公司 一种原位液体池芯片及其制作方法
CN109865541B (zh) * 2019-03-12 2020-07-03 厦门大学 一种扫描电镜原位电化学检测芯片及其制作方法
WO2022041597A1 (zh) * 2020-08-26 2022-03-03 厦门大学 一种透射电镜高分辨原位流体扰流加热芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109326513A (zh) 一种超薄氮化硅微栅芯片的制作方法
van Delft et al. Hydrogen silsesquioxane/novolak bilayer resist for high aspect ratio nanoscale electron-beam lithography
CN106169416B (zh) 一种极紫外掩模的制造方法
US10031421B2 (en) Direct nanolithography or printing method for electron beams in wet environment
JP2011215243A (ja) レジスト現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法
TW201411692A (zh) 以壓印方式製造選擇性成長遮罩之方法
TWI592989B (zh) Pattern forming method
Xia et al. Neon and helium focused ion beam etching of resist patterns
Ito et al. Silica imprint templates with concave patterns from single-digit nanometers fabricated by electron beam lithography involving argon ion beam milling
CN109326512A (zh) 一种超薄氮化硅微栅芯片
JP5598829B2 (ja) オゾン水を用いたパターニング方法
JP2008211145A (ja) フォトマスク洗浄方法及びフォトマスク洗浄装置
CN110095441B (zh) 一种荧光纳米标尺部件及其制备和应用
JP2012049177A (ja) 微細パターン形成方法及び露光装置
Malloy et al. Jet and flash imprint defectivity: assessment and reduction for semiconductor applications
Alyobi et al. Electron beam lithography and plasma etching to fabricate supports for studying nanomaterials
Koster et al. A multistep approach for reticle cleaning
CN100572261C (zh) 一种制备多级硅纳米器件的方法
KR102602623B1 (ko) 압입 리소그래피를 이용한 나노패터닝 수소센서 제조방법
KR20180113177A (ko) 포토마스크 블랭크의 제조 방법
CN116825595A (zh) 一种适用于负载一维纳米材料的透射电镜微栅及制备方法
JP2017152710A (ja) エッチング方法、物品及び半導体装置の製造方法、並びにエッチング液
JP2007101532A (ja) パターン化された有機薄膜とその製造方法
Shiobara et al. Study of LWR reduction and pattern collapse suppression for 16nm node EUV resists
KR100869546B1 (ko) 원자 힘 현미경 리소그래피 기술을 이용한 박막 패턴 제작방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200804

Address after: 361000 Xiamen City, Fujian Province, Xiamen Torch High-tech Zone Software Park Innovation Building Area A 801

Applicant after: Xiamen Super New Core Technology Co.,Ltd.

Address before: 361021 Unit No. 8 1401 Chengyi North Street, Xiamen Software Park Phase III, Fujian Province

Applicant before: XIAMEN CHIP SUPERB TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220415

Address after: 361000 3f-a328, Zone C, innovation building, software park, Xiamen Torch High tech Zone, Xiamen, Fujian

Applicant after: XIAMEN CHIP SUPERB TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 361000 Xiamen City, Fujian Province, Xiamen Torch High-tech Zone Software Park Innovation Building Area A 801

Applicant before: Xiamen Super New Core Technology Co.,Ltd.

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190212