金属无机光刻胶及其制备方法和器件

本申请涉及半导体先进光刻与微纳加工，具体涉及一种金属无机光刻胶及其制备方法和器件。

背景技术：

1、有机光刻胶在光子吸收截面、刻蚀抗性和抗图案抗坍塌性能方面存在缺陷。气相沉积以原子级厚度控制精度、三维共形性和大面积均匀性，被视为最具量产潜力的光刻胶干法路线。

2、相关技术中，气相沉积技术通过使用二醇、酸酐等有机共反应物，在有机光刻胶中引入了大量c-h/c-o键。极紫外光曝光后有机光刻胶的光化学反应不完全，会残留碳质副产物。残留的碳质副产物会阻碍曝光区域在显影时的均匀溶解，从而增大显影后形成的图案的边缘粗糙度。

技术实现思路

1、本申请提供了一种金属无机光刻胶及其制备方法和器件，金属无机光刻胶具有单质碲、二氧化碲、含m-o键的金属网络和衬底。金属无机光刻胶中极紫外光曝光后，不会存在残留副产物。对金属无机光刻胶的曝光区域显影，可以得到清晰的图案，解决有机光刻胶曝光残留碳质副产物导致显影后的图案边缘粗糙的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种金属无机光刻胶，包括：单质碲；二氧化碲；含m-o键的金属网络，所述单质碲和所述二氧化碲嵌合于含m-o键的所述金属网络中；衬底，含m-o键的所述金属网络连接于所述衬底；其中，m为所述金属网络中的金属，m为铪、锆和钛中的一种。

3、在一种可能的实现方式中，所述金属无机光刻胶中碳原子的百分含量＜2%。

4、在一种可能的实现方式中，以所述单质碲与所述二氧化碲中的碲原子总量为基准，所述单质碲中的碲原子的原子占比为0.1-0.8。

5、在一种可能的实现方式中，所述金属无机光刻胶的厚度为5nm-200nm；和/或所述金属无机光刻胶的厚度不均匀性≤5%。

6、第二方面，本申请实施例提供了一种金属无机光刻胶的制备方法，该金属无机光刻胶的制备方法用于制备本申请第一方面提供的所述金属无机光刻胶，包括以下步骤：s1：将金属酰胺蒸汽通入放置有衬底的反应腔，使所述金属酰胺蒸汽在预设温度下化学吸附于所述衬底的表面，在所述衬底的表面形成金属酰胺吸附层；s2：向所述反应腔通入醇碲蒸汽，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述金属酰胺吸附层和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，生成第一金属无机光刻胶，所述第一金属无机光刻胶包括连接于所述衬底并含m-o键的第一金属网络、所述单质碲和所述二氧化碲；s3：向所述反应腔通入所述金属酰胺蒸汽，所述金属酰胺蒸汽在预设温度下与所述第一金属网络发生配体交换反应，生成第二金属网络；s4：向所述反应腔通入所述醇碲蒸汽，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述第二金属网络和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，生成第二金属无机光刻胶，所述第二金属无机光刻胶包括连接于所述衬底并含m-o键的第三金属网络、所述单质碲和所述二氧化碲；其中，所述第三金属网络相对于所述第一金属网络至少新增一个m-o键；s5：重复执行s3至s4步骤，使所述第二金属网络逐步生成所述第三金属网络，并逐步在所述第三金属网络中新增所述单质碲和所述二氧化碲，直至得到目标厚度的所述金属无机光刻胶。

7、在一种可能的实现方式中，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述金属酰胺吸附层和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，包括：所述醇碲蒸汽在预设温度下与所述金属酰胺吸附层发生配体交换反应，生成所述第一金属网络和四价碲配位中间体，所述四价碲配位中间体发生分解和氧化还原反应生成所述单质碲；所述醇碲蒸汽在预设温度下与所述反应腔内水蒸汽发生水解反应，生成所述二氧化碲。

8、在一种可能的实现方式中，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述第二金属网络和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，包括：所述醇碲蒸汽在预设温度下与所述第二金属网络发生配体交换反应，生成所述第三金属网络和四价碲配位中间体，所述四价碲配位中间体发生分解和氧化还原反应生成所述单质碲；所述醇碲蒸汽在预设温度下与所述反应腔内水蒸汽发生水解反应，生成所述二氧化碲。

9、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述金属酰胺蒸汽通入所述反应腔之前，将金属酰胺在50℃-120℃内进行加热，得到所述金属酰胺蒸汽；将所述醇碲蒸汽通入所述反应腔之前，将醇碲在60℃-150℃内进行加热，得到所述醇碲蒸汽。

10、在一种可能的实现方式中，所述预设温度为50℃-300℃。

11、在一种可能的实现方式中，所述金属酰胺蒸汽的通式为m(nr2)4，r为c1-c4直链或支化烷基；和/或所述醇碲蒸汽的通式为te(or)4，r为c1-c4直链或支化烷基。

12、在一种可能的实现方式中，所述第二金属无机光刻胶的厚度高于所述第一金属无机光刻胶的厚度；和/或所述第二金属无机光刻胶相对于所述第一金属无机光刻胶的厚度差为0.03nm-0.10nm。

13、在一种可能的实现方式中，在所述直至得到目标厚度的所述金属无机光刻胶之后，所述方法还包括：将所述金属无机光刻胶置于0.1nm-50nm波长的光源下曝光；用醇类溶剂对曝光后的所述金属无机光刻胶进行30s-180s显影，形成负性图案。

14、第三方面，本申请实施例还提供了一种器件，所述器件为半导体器件或微纳光学器件，该器件包括本申请第一方面提供的金属无机光刻胶和第二方面制成的金属无机光刻胶。

15、本申请实施例提供的金属无机光刻胶及其制备方法和器件，金属无机光刻胶具有单质碲、二氧化碲、含m-o键的金属网络和衬底。金属无机光刻胶中极紫外光曝光后，不会存在残留副产物。对金属无机光刻胶的曝光区域显影，可以得到清晰的图案，解决有机光刻胶曝光残留碳质副产物导致显影后的图案边缘粗糙的问题。此外，金属无机光刻胶中存在双金属，可提高金属无机光刻胶的极紫外吸收性能和化学对比度，使金属无机光刻胶对极紫外光的光子利用效率提高，曝光区与未曝光区的对比度提升。

1.一种金属无机光刻胶，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的金属无机光刻胶，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的金属无机光刻胶，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的金属无机光刻胶，其特征在于，

5.一种金属无机光刻胶的制备方法，其特征在于，所述金属无机光刻胶的制备方法用于制备如权利要求1至4中任一项所述的金属无机光刻胶，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的金属无机光刻胶的制备方法，其特征在于，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述金属酰胺吸附层和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，包括：

7.根据权利要求5所述的金属无机光刻胶的制备方法，其特征在于，所述醇碲蒸汽在预设温度下分别与所述第二金属网络和所述反应腔内水蒸汽发生配体交换反应和水解反应，包括：

8.根据权利要求5所述的金属无机光刻胶的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求6所述的金属无机光刻胶的制备方法，其特征在于，

10.一种器件，所述器件为半导体器件或微纳光学器件，其特征在于，包括：