專(zhuān)利名稱(chēng)：利用s18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及 一種利用S18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
金屬蒸發(fā)和剝離工藝大量運(yùn)用于GaAs基和InP基化合物半導(dǎo)體器 件的工藝中。因?yàn)樵诠に囍行枰^低的溫度，這些材料對(duì)處理溫度敏 感。為得到邊緣平滑的金屬線(xiàn)條，光刻膠需要呈倒梯形剖面。這樣， 金屬在真空腔體中蒸發(fā)不會(huì)附著在倒梯形光刻膠的側(cè)壁，在剝離過(guò)程 中，側(cè)壁的光刻膠直接和剝離液接觸，使剝離容易進(jìn)行。
在異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT) 工藝中，尤其是制作發(fā)射極金屬，隨著頻率的提高，發(fā)射極的寬度不 斷減小，這更需要分辨率高的、側(cè)面為倒梯形的光刻膠。
制作倒梯形剖面的光刻膠有三種方法 一是直接用負(fù)性光刻膠， 這種膠在光刻、顯影完后即為倒梯形剖面；二是利用正膠進(jìn)行處理， 在光刻顯影后形成倒梯形剖面；三是利用AZ5214E反轉(zhuǎn)膠形成倒梯形 剖面的光刻膠。
負(fù)性光刻膠的分辨率通常較低、且難于去除。因此難于制作較為 精細(xì)的結(jié)構(gòu)。
正性光刻膠具有較高的分辨率，利用正性光刻膠制作倒梯形剖面 的光刻膠的過(guò)程主要是
1) 在基片上涂布正性光刻膠；
2) 烘烤光刻膠，以除去光刻膠中的溶劑；
3) 利用光刻機(jī)曝光；
4) 將帶光刻膠的樣片浸泡在氯苯(Chlorobenzene)中；
5) 將樣片放在顯影液中顯影，則可得到倒梯形剖面的光刻膠。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，可利用正性光刻膠分辨率好的特點(diǎn)制作微 米、亞微米量級(jí)的結(jié)構(gòu)，但是制作過(guò)程中使用氯苯，氯苯不僅是一種 致癌物質(zhì)，而且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染。
利用AZ5214E反轉(zhuǎn)膠形成倒梯形結(jié)構(gòu)的光刻膠的過(guò)程主要是
1) 在基片上涂布AZ5214E光刻膠；
2) 烘烤光刻膠，以除去光刻膠中的溶劑；
3) 在光刻機(jī)上曝光；
4) 將基片在較高溫度下烘烤，使光刻膠變性；
5) 將基片放在光刻機(jī)上，泛曝；
6) 將基片放在顯影液中顯影，可得到倒梯形剖面的光刻膠。 該方法避免了使用氯苯，但在下層有透明介質(zhì)(例如，聚酰亞胺
或BCB)的情況下，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于漏光的現(xiàn)象，對(duì)曝光形成的圖形產(chǎn) 生很大的影響，使分辨率降低。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題 針對(duì)負(fù)性光刻膠形成倒梯形剖面光刻膠的低分辨率、難去除，目
前正性光刻膠形成倒梯形剖面形狀的使用有害溶液浸泡和反轉(zhuǎn)膠形成 倒梯形剖面光刻膠難控制、低精度的不足，本發(fā)明的主要目的在于提 供一種工藝簡(jiǎn)單，無(wú)毒、無(wú)害溶液處理的利用S18系列光刻膠制作倒 梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，以提高光刻的精度和倒梯形側(cè)沿可控性。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種利用S18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，該方
法包括
A、 在基片上涂布S18系列的光刻膠；
B、 將帶有光刻膠的基片在顯影液中浸泡；
C、 在低溫下烘烤；
D、 曝光；E、 在較高溫度下烘烤；
F、 顯影。
優(yōu)選地，步驟A中所述S18系列的光刻膠，包括這個(gè)系列中各種
型號(hào)和厚度的光刻膠，所述光刻膠厚度可通過(guò)不同型號(hào)光刻膠的選擇 和調(diào)節(jié)旋涂時(shí)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述步驟B包括將帶有S18系列光刻膠的基片放在顯 影液中浸泡，浸泡時(shí)間為10至40秒，浸泡后用去離子水沖洗3至60 秒，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> 優(yōu)選地，步驟C中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度 在50攝氏度到120攝氏度之間，以使被顯影液浸泡部分的光刻膠硬化。
優(yōu)選地，步驟D中所述曝光采用光學(xué)曝光或投影式曝光機(jī)以形成 所需圖形，曝光時(shí)間選擇3至20秒。
優(yōu)選地，步驟E中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度 在80攝氏度到130攝氏度之間，以除去光刻膠中的溶劑。
優(yōu)選地，所述步驟F包括將烘烤后的基片放在顯影液中浸泡， 浸泡時(shí)間為30至300秒，得到圖形后用去離子水沖洗干凈，并用氮?dú)?吹干。
(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明制作倒梯形光刻膠的過(guò)程中，使用正性光刻膠，提高了 精度。
2、 本發(fā)明在制作倒梯形光刻膠過(guò)程中，側(cè)沿可通過(guò)烘烤溫度進(jìn)行 控制，可控性好，自由度大。
3、 本發(fā)明在制作梯形剖面光刻膠的過(guò)程中不使用劇毒化學(xué)試劑，
保護(hù)操作人員的身體健康，保護(hù)環(huán)境。


圖1為本發(fā)明提供的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法流程圖； 圖2為得到的光刻膠截面的掃描電子顯微鏡照片；圖3為在蒸發(fā)金屬后的截面圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法流 程圖，該方法包括以下步驟
步驟101:在基片上涂布S18系列的光刻膠；
步驟102:將帶有光刻膠的基片在顯影液中浸泡；
步驟103:在低溫下烘烤；
步驟104:曝光；
步驟105:在較高溫度下烘烤；
步驟106:顯影。
上述步驟101中所述涂敷的光刻膠可以為S18系列的任意一種光
刻膠，包括這個(gè)系列中各種型號(hào)和厚度的光刻膠，例如S1808， S18H， S1818等。所述光刻膠厚度可通過(guò)不同型號(hào)光刻膠的選擇和調(diào)節(jié)旋涂時(shí) 的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體包括在基片上涂敷一層一定厚度的光刻膠，常 為0.4至3.5pm。
上述步驟102中所述將帶有光刻膠的基片在顯影液中浸泡主要目 的是讓顯影液進(jìn)入光刻膠的表面層，具體包括將帶有S18系列光刻 膠的基片放在顯影液中浸泡，浸泡的顯影液為含有2%的四甲基氫氧化 銨(Tetramethyl ammonium hydroxide),浸泡時(shí)間為10至40秒，浸泡后 用去離子水沖洗3至60秒，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> 上述步驟103中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度在 50攝氏度到120攝氏度之間，以使被顯影液浸泡部分的光刻膠硬化。 所述在低溫下烘烤主要目的有兩個(gè) 一是使浸入光刻膠表面的顯影液 中水分揮發(fā)；二是使浸入顯影液部分的光刻膠硬化。
在低溫下烘烤具體包括在50度到120度溫度下，烘烤30-120 秒鐘。上述步驟104中所述曝光采用光學(xué)曝光或投影式曝光機(jī)以形成所 需圖形，曝光時(shí)間選擇3至20秒。具體過(guò)程包括將涂敷有光刻膠的
基片在G、 H、 I線(xiàn)光源的接觸式曝光機(jī)或投影光刻機(jī)下曝光3至20秒。
上述步驟105中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度在 80攝氏度到130攝氏度之間，時(shí)間30至300秒，以除去光刻膠中的溶 劑。所述在較高溫度下烘烤的主要目的是去除光刻膠中的溶劑，使光 刻膠固化。
上述步驟106中所述顯影是除去曝光部分的光刻膠，具體包括 將烘烤后的基片放在顯影液中浸泡，浸泡時(shí)間為30至300秒，浸泡得 到圖形后用去離子水沖洗干凈，并用氮?dú)獯蹈伞?br> 基于圖1所述的利用S18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的 方法流程圖，以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，使用S1808制作倒梯形結(jié)構(gòu)的光刻膠剖面。下面 結(jié)合具體的工藝過(guò)程進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝方法和步驟。
如圖1中流程圖所示，在基片上旋涂S1808光刻膠厚度為0.4至 3.5微米。例如，在勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/秒，得到S1808光刻膠的厚 度約為1微米。
如圖1中流程圖所示，將涂好光刻膠的基片浸泡在顯影液中10至 40秒，例如浸泡15秒，使顯影液浸入表面一層光刻膠。將在顯影液中 浸過(guò)的基片放入去離子水中3至60秒，例如5秒，取出后用氮?dú)獯蹈伞?br> 如圖1中流程圖所示，將基片放在熱板或烘箱中在50至120攝氏 度烘烤30至180秒，例如在80度下烘烤60秒，以除去表面水分，使 被顯影液浸過(guò)的光刻膠硬化。
如圖l中流程圖所示，將基片在曝光機(jī)下曝光3至20秒，例如光 強(qiáng)為16 mW/cm2曝光4秒。
如圖1中流程圖所示，將基片放在熱板或烘箱中在80至130度下 烘烤30至300秒以除去光刻膠中的溶劑，例如在100攝氏度烘烤60 秒。如圖l中流程圖所示，將基片放在顯影液中顯影，顯影時(shí)間為30
至300秒，例如顯影180秒。這樣得到光刻膠的剖面即為倒梯形結(jié)構(gòu)。 圖2即為得到的光刻膠截面的掃描電子顯微鏡照片?？梢钥吹?，光刻 膠的剖面為倒梯形結(jié)構(gòu)。圖3為在蒸發(fā)金屬后的截面圖，可以看到，
得到的光刻膠結(jié)構(gòu)非常適合進(jìn)行金屬剝離工藝。
在本發(fā)明所舉的實(shí)施例中，使用S1808得到了倒梯形剖面的光刻 膠。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用S1813， S1818等S18系列的光刻膠， 用同樣方案亦可得到倒梯形剖面的光刻膠。這樣的技術(shù)方案與本發(fā)明 提供的技術(shù)方案在技術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種利用S18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，該方法包括A、在基片上涂布S18系列的光刻膠；B、將帶有光刻膠的基片在顯影液中浸泡；C、在低溫下烘烤；D、曝光；E、在較高溫度下烘烤；F、顯影。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，步驟A中所述S18系列的光刻膠，包括這個(gè)系列中各種型號(hào)和厚 度的光刻膠，所述光刻膠厚度可通過(guò)不同型號(hào)光刻膠的選擇和調(diào)節(jié)旋 涂時(shí)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，所述步驟B包括將帶有S18系列光刻膠的基片放在顯影液中浸泡，浸泡時(shí)間為10 至40秒，浸泡后用去離子水沖洗3至60秒，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> 4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，步驟C中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度在50攝氏 度到120攝氏度之間，以使被顯影液浸泡部分的光刻膠硬化。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，步驟D中所述曝光采用光學(xué)曝光或投影式曝光機(jī)以形成所需圖形， 曝光時(shí)間選擇3至20秒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，步驟E中所述烘烤采用烘箱、熱板或合金處理爐，溫度在80攝氏 度到130攝氏度之間，以除去光刻膠中的溶劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，其特征在 于，所述步驟F包括將烘烤后的基片放在顯影液中浸泡，浸泡時(shí)間為30至300秒，得到圖形后用去離子水沖洗干凈，并用氮?dú)獯蹈?lt;
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用S18系列正性光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括A.在基片上涂布S18系列的光刻膠；B.將帶有光刻膠的基片在顯影液中浸泡；C.在低溫下烘烤；D.曝光；E.在較高溫度下烘烤；F.顯影。本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單，無(wú)毒、無(wú)害溶液處理的利用S18系列光刻膠制作倒梯形剖面結(jié)構(gòu)的方法，提高了光刻的精度和倒梯形側(cè)沿的可控性。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101562129SQ20081010422
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者智 金 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所