量子点的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种量子点的制造方法，利用在光刻刻蚀后第一光刻胶线条的两侧形成第一侧墙，第一侧墙厚度即为后续制得量子点的一维尺寸，随后在第二光刻胶的两侧形成第二侧墙，第二侧墙厚度即为量子点另一个一维尺寸，由此来精确控制量子点的大小，而通过第一光刻胶线条和第二光刻胶线条的位置及宽度，可以精确控制量子点的位置和间距。本发明专利技术适用于大规模生产制造。

【技术实现步骤摘要】
量子点的制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造工艺
，尤其涉及一种量子点的制造方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，半导体器件特征尺寸在不断减小，各种新材料和新器件结构也在不断出现并实用化，半导体器件正由微米时代迈向纳米时代。量子阱、量子线和量子点器件在纳米电子、光电子领域有着越来越广阔的应用前景。量子点(quantumdots，QDs)是由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级。量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由IIB～VIA或IIIA～VA元素组成)制成的、稳定直径在2～20nm的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由IIB-VIA族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或IIIA-VA族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的纳米性质。目前，关于量子点材料的制造方法，大致可分为三类：化学溶液生长法、外延发和电场约束法。半导体应用比较多的还是利用外延技术，该方法通过在一定的衬底上通过一定的方法形成成核中心，在外延出纳米级的原子团，即量子点。但是，这种方法生长出的量子点的大小、位置都具有一定的随机性，是一种无序的生长模式，较难用于大规模制造。中国专利CN102299056B提供了一种三族氮化物量子点结构的制备方法，该方法需要在衬底上形成碳纳米管阵列，随后在碳纳米管阵列间隙处生长量子点，可见该方法相对复杂，且必须借助碳纳米管，生长出量子点的大小、位置也难以控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种量子点的制造方法，可以精确控制量子点的大小和位置，适用于大规模制造。为实现上述目的，本专利技术提供一种量子点的制造方法，其包括以下步骤：步骤S01，在硅衬底上依次形成电子材料层、第一硬掩膜层、第二硬掩膜层；步骤S02，在所述第二硬掩膜层上依次涂布第一抗反射层和第一光刻胶层，并光刻形成第一光刻胶线条；步骤S03，在所述第一光刻胶线条两侧形成第一侧墙，随后去除第一侧墙中间的第一光刻胶线条；步骤S04，以所述第一侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层线条；步骤S05，在形成有第二硬掩膜层线条的硅衬底上依次涂布第二抗反射层和第二光刻胶层，并光刻形成与所述第二硬掩膜层线条相交的第二光刻胶线条；步骤S06，在所述第二光刻胶线条两侧形成第二侧墙，随后去除第二侧墙中间的第二光刻胶线条；步骤S07，以所述第二侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层块；步骤S08，以所述第二硬掩膜层块为掩膜刻蚀所述第一硬掩膜层以及电子材料层，并去除所有第一硬掩膜层和第二硬掩膜层，形成电子材料的量子点。进一步地，步骤S05中第二光刻胶线条与第二硬掩膜层线条相互垂直，步骤S07中形成的为第二硬掩膜层方块。进一步地，所述制造方法还包括通过控制第一光刻胶线条和/或第二光刻胶线条的宽度，来确定形成的量子点的间距。进一步地，所述第一侧墙和第二侧墙通过原子层淀积工艺(ALD)形成。进一步地，所述第一侧墙和第二侧墙的厚度为1-100nm。进一步地，所述第一侧墙和第二侧墙为氮化硅或二氧化硅。进一步地，步骤S03包括淀积氮化硅，并去除所述第一光刻胶线条顶部和第二硬掩膜层表面的氮化硅，保留第一光刻胶线条两侧的氮化硅以形成第一侧墙，步骤S04还包括形成第二硬掩膜层线条之后去除第一侧墙。进一步地，步骤S06包括淀积氮化硅，并去除所述第二光刻胶线条顶部和第一硬掩膜层表面的氮化硅，保留第二光刻胶线条两侧的氮化硅以形成第二侧墙，步骤S07还包括形成第二硬掩膜层块之后去除第二侧墙。进一步地，所述电子材料层选自IIB～VIA族或IIIA～VA族元素。进一步地，所述电子材料层的厚度为1-100nm。本专利技术提供的量子点制造方法，利用在光刻刻蚀后第一光刻胶线条的两侧形成第一侧墙，第一侧墙厚度即为后续制得量子点的一维尺寸，随后在第二光刻胶的两侧形成第二侧墙，第二侧墙厚度即为量子点另一个一维尺寸，由此来精确控制量子点的大小，而通过第一光刻胶线条和第二光刻胶线条的位置及宽度，可以精确控制量子点的位置和间距。本专利技术适用于大规模生产制造。附图说明为能更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点，以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细描述，其中：图1是本专利技术量子点制造方法的流程示意图；图2至图10为本专利技术量子点制造方法的各步骤示意图。具体实施方式请参阅图1，并同时参阅图2至图10，本实施例的量子点制造方法包括以下步骤：步骤S01，如图2所示，在硅衬底10上依次形成电子材料层11、第一硬掩膜层12、第二硬掩膜层13。本实施例中，电子材料层可选自IIB～VIA族或IIIA～VA族元素等常用于制备量子点的材料，电子材料层的厚度可根据需要进行调整，较佳地为1-100nm，更佳地为1-20nm，以保证在高度的维度上为量子点尺寸。本步骤各层次的形成工艺可参照现有技术。步骤S02，如图2和3所示，在第二硬掩膜层13上依次涂布第一抗反射层15和第一光刻胶层14，光刻刻蚀第一光刻胶14以及第一抗反射层15并停留在第二硬掩膜层13上，形成第一光刻胶线条141。本步骤可采用本领域常规手段进行光刻刻蚀，并采用可与光刻胶同时去除的显影抗反层(DevelopableBARC)，形成的第一光刻胶线条宽度决定后续形成的量子点的间距，可根据实际需要进行调整。步骤S03，如图4至图6所示，在第一光刻胶线条141两侧形成第一侧墙142，随后去除第一侧墙142中间的第一光刻胶线条141。本步骤中，第一侧墙的材料优选但不限于氮化硅、二氧化硅，淀积工艺优选但不限于原子层淀积工艺。具体地，本步骤可依次包括：淀积一层氮化硅薄膜，如图4所示；回刻去除第一光刻胶线条141顶部以及第二硬掩膜层13表面的氮化硅，保留第一光刻胶线条141两侧的氮化硅以形成第一侧墙142，如图5所示；去除第一侧墙142中间的第一光刻胶线条141及抗反射层，如图6所示。本步骤中的去除氮化硅、第一光刻胶线条可以采用本领域常规手段。本步骤中淀积氮化硅薄膜的厚度，决定第一侧墙的厚度，也决定了后续制得量子点的一维尺寸，可根据实际需要进行调整。较佳地，第一侧墙的厚度为1-100nm，更佳地为1-20nm，以保证在该维度上为量子点尺寸。步骤S04，如图7所示，以第一侧墙142为掩膜刻蚀第二硬掩膜层13，形成第二硬掩膜层线条131。本步骤可采用本领域常规手段。实际应用中，本步骤可以包括在形成第二硬掩膜层线条131之后，去除上方的第一侧墙142。至此，完成了量子点一个维度的制作，以下步骤为制作量子点的另一个维度，各步骤的原理与上述制作第一个维度的相同。具体地：步骤S05，在形成有第二硬掩膜层线条131的硅衬底上依次涂布第二抗反射层和第二光刻胶层，光刻刻蚀第二光刻胶层停留在第一硬掩膜层上，形成与第二硬掩膜层线条131相交的第二光刻胶线条(未图示)。本步骤可采用本领域常规手段进行光刻刻蚀，形成的第二光刻胶线条宽度决定后续形成的量子点的间距，可根据实际需要进行调整。其中，本步骤中只要形成的第二光刻胶线条与第二硬掩膜层线条相交，后续就能够制得量子点的块。较佳地，为了得到方形量子点，以保证本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S01，在硅衬底上依次形成电子材料层、第一硬掩膜层、第二硬掩膜层；步骤S02，在所述第二硬掩膜层上依次涂布第一抗反射层和第一光刻胶层，并光刻形成第一光刻胶线条；步骤S03，在所述第一光刻胶线条两侧形成第一侧墙，随后去除第一侧墙中间的第一光刻胶线条；步骤S04，以所述第一侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层线条；步骤S05，在形成有第二硬掩膜层线条的硅衬底上依次涂布第二抗反射层和第二光刻胶层，并光刻形成与所述第二硬掩膜层线条相交的第二光刻胶线条；步骤S06，在所述第二光刻胶线条两侧形成第二侧墙，随后去除第二侧墙中间的第二光刻胶线条；步骤S07，以所述第二侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层块；步骤S08，以所述第二硬掩膜层块为掩膜刻蚀所述第一硬掩膜层以及电子材料层，并去除所有第一硬掩膜层和第二硬掩膜层，形成电子材料的量子点。

【技术特征摘要】
1.一种量子点的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S01，在硅衬底上依次形成电子材料层、第一硬掩膜层、第二硬掩膜层；步骤S02，在所述第二硬掩膜层上依次涂布第一抗反射层和第一光刻胶层，并光刻形成第一光刻胶线条；步骤S03，在所述第一光刻胶线条两侧形成第一侧墙，随后去除第一侧墙中间的第一光刻胶线条及第一抗反射层；步骤S04，以所述第一侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层线条；步骤S05，在形成有第二硬掩膜层线条的硅衬底上依次涂布第二抗反射层和第二光刻胶层，并光刻形成与所述第二硬掩膜层线条相交的第二光刻胶线条；步骤S06，在所述第二光刻胶线条两侧形成第二侧墙，随后去除第二侧墙中间的第二光刻胶线条及第二抗反射层；步骤S07，以所述第二侧墙为掩膜刻蚀所述第二硬掩膜层，形成第二硬掩膜层块；步骤S08，以所述第二硬掩膜层块为掩膜刻蚀所述第一硬掩膜层以及电子材料层，并去除所有第一硬掩膜层和第二硬掩膜层，形成电子材料的量子点。2.根据权利要求1所述的量子点制造方法，其特征在于：步骤S05中第二光刻胶线条与第二硬掩膜层线条相互垂直，步骤S07中刻蚀后形成的为第二硬掩膜层方块。3.根据权利要求2所述的量子点制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全，范春晖，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31