有机碱催化的无显影气相光刻胶制造技术

一种无显影气相光刻胶，属于光刻技术领域。本发明专利技术光刻胶由成膜物质，光敏剂、具有光敏性的刻蚀促进剂和溶剂组成，所说的成膜物质为可紫外光固化的光敏树脂如肉桂酸酯类树脂、丙烯酸类树脂。所说的光敏剂可用５－硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮等；光敏性刻蚀促进剂为带有叔胺基的光敏化合物如Ｎ，Ｎ二甲胺基甲基丙烯酸乙酯，２－甲基－１－（对甲硫苯基）－２－吗啉丙酮，２－苄基－２－二甲氨基－１－（对吗啉苯基）丁酮－１；所说的溶剂为能溶解上述物质的有机溶剂如环己酮，Ｎ，Ｎ－二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各组分的配比为：成膜物质∶光敏剂∶光敏性刻蚀促进剂∶溶剂为（８－９）∶（０．７－１．０）∶（０．３－１．０）∶９０。采用本发明专利技术光刻胶可达到刻蚀深度１６００ｎｍ，曝光量可减少至４００ｍＪ／ｃｍ↑［２］。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用有机碱催化气相氟化氢和二氧化硅反应的光刻胶，属于半导体器件制造的光刻
光刻技术是制造半导体器件的一项重要工艺。从六十年代初开始，半导体器件和集成电路得以迅速发展，是与光刻技术的应用分不开的。传统光刻工艺流程如附图说明图1所示。涂胶即是在生长有二氧化硅膜的硅片上涂胶。经烘烤后放上一块特制的掩膜板，然后进行曝光，曝光后，由于光化学作用，曝光区上的光刻胶对溶剂的溶解度发生变化，利用溶剂溶解可溶部分，得到一光刻胶膜的图形，此步骤称为显影。留下来的光刻胶对氢氟酸具有抗蚀作用，可以保护胶膜下的SiO2不被腐蚀，而裸露的二氧化硅则被氢氟酸腐蚀溶解掉，就是腐蚀过程。最后进行去胶。半导体器件和集成电路就是利用这样的方法在二氧化硅等介质膜上刻蚀需要掺杂和电极接触的图形窗口，再通过掺杂，布线等技术制造出来的。在生产半导体器件和集成电路中，一个片子往往需要进行数次光刻。因此光刻质量的好坏直接影响产品的性能和成品率。由于上述的传统光刻工艺受到光的衍射，光刻胶膜的溶胀变形，化学腐蚀反应的各相同性，以及硅片表面的台阶和不均一性等问题的影响，光刻的分辨率受到很大限制，一般认为2-3μm是其极限分辨率，因此难以用于超大规模集成电路的制备。为了克服上述缺陷，尤其是湿法显影中光刻胶膜的溶胀变形，所以开发了无显影气相光刻工艺，无显影气相光刻工艺的工艺流程如图2所示，无显影气相光刻工艺是利用光刻胶中的光敏剂可以促进HF与SiO2的腐蚀作用，不用显影就进行腐蚀工序，目前采用的无显影气相光刻胶由成膜物质、光敏剂和溶剂组成。成膜物质一般为肉桂酸类光敏树脂，光敏剂一般为5-硝基苊。溶剂为可以溶解上述物质的有机溶剂。曝光后，肉桂酸产生交联反应，使其玻璃化温度(Tg)升高，所以可以防止光刻胶中的5-硝基苊的挥发，而非爆光区则肉桂酸不发生交联，所以5-硝基苊容易挥发，含量减少，因而形成曝光区的SiO2易被HF腐蚀，非曝光区的SiO2不会被腐蚀，这样就可以不用显影就进行光刻腐蚀。但是用这种工艺需要很高的曝光度(5.4J/cm2)，因此生产率低，而且在刻蚀过程中曝光区的5-硝基苊也会挥发损失，所以用这种工艺光刻深度不能很深，一般只能达到800nm。因此大大限制了无显影气相光刻工艺的应用前景。本专利技术的目的是提供一种光刻深度深，且曝光时间短的无显影气相光刻胶。本专利技术的无显影气相光刻胶由成膜物质，光敏剂，具有光敏性的刻蚀促进剂和溶剂组成。成膜物质用可紫外光固化的光敏树脂如肉桂酸酯类树脂、丙稀酸类树脂等；光敏剂可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮；光敏性刻蚀促进剂为带有叔胺基的光敏化合物如N，N二甲胺基甲基丙稀酸乙酯，2-甲基-1-(对甲硫苯基)-2-吗啉丙酮，2-苄基-2-二甲氨基-1-(对吗啉苯基)丁酮-1等。溶剂为能溶解上述物质的有机溶剂如环己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各组分的配比为成膜物质∶光敏剂∶光敏性刻蚀促进剂∶溶剂为(8-9)∶(0.7-1.0)∶(0.3-1.0)∶90。说明实施例如下实施例一、1、无显影气相光刻胶的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。N，N-二甲胺基甲基丙烯酸乙酯0.5ml，5-硝基苊0.1g。放入棕色试剂瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，过滤即可使用。2、无显影气相光刻工艺在生长有二氧化硅薄层的硅片上涂上上述配制的光刻胶，膜厚500-800nm，在70℃下烘10分钟后，可进行曝光，一般曝光在125W高压汞灯下曝光35秒。然后放在刻蚀设备中进行刻蚀，首先打开氮气瓶，控制氮气流量0.3ml/min左右，反应温度为110-130℃之间，让反应箱内压力保持在高于外界大气压4cm水柱以上。反应半小时，即可刻蚀透1600nm厚的二氧化硅层。然后取出硅片，用清洗液(氨水∶双氧水∶去离子水＝1∶2∶4)去除光刻胶，即得到正性光刻图形。实施例二、无显影气相光刻胶的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。2-甲基-1-(对甲硫苯基)-2-吗啉丙酮0.6g，5-硝基苊0.1g。放入棕色试剂瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，过滤即可使用。光刻工艺同前。实施例三、无显影气相光刻胶的配制取聚肉桂酸叉乙二醇丙二酸酯1g。2-苄基-2-二甲氨基-1-(对吗啉苯基)丁酮-10.7g，5-硝基苊0.1g。放入棕色试剂瓶中，再加入乙酸乙二醇乙醚10ml，待聚合物完全溶解后，过滤即可使用。光刻工艺同前。采用本专利技术无显影气相光刻胶可使光刻深度达到1600nm以上，曝光量可减少至400mJ/cm2。权利要求1.一种含有成膜物质、光敏剂、溶剂的无显影气相光刻胶，其特征是还含有光敏性的刻蚀促进剂，所说的成膜物质为可紫外光固化的光敏树脂如肉桂酸酯类树脂、丙稀酸类树脂；所说的光敏剂可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮；所说的光敏性刻蚀促进剂为带有叔胺基的光敏化合物，所说的溶剂为能溶解上述物质的有机溶剂如环己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各组分的配比为成膜物质∶光敏剂∶光敏性刻蚀促进剂∶溶剂为(8-9)∶(0.7- 1.0)∶(0.3-1.0)∶90。2.根据权利要求1所说的无显影气相光刻胶，其特征是所说的光敏性刻蚀促进剂为N，N二甲胺基甲基丙稀酸乙脂。3.根据权利要求1所说的无显影气相光刻胶，其特征是所说的光敏性刻蚀促进剂为2-甲基-1-(对甲硫苯基)-2-吗啉丙酮4.根据权利要求1所说的无显影气相光刻胶，其特征是所说的光敏性刻蚀促进剂为2-苄基-2-二甲氨基-1-(对吗啉苯基)丁酮-全文摘要一种无显影气相光刻胶，属于光刻
本专利技术光刻胶由成膜物质，光敏剂、具有光敏性的刻蚀促进剂和溶剂组成，所说的成膜物质为可紫外光固化的光敏树脂如肉桂酸酯类树脂、丙烯酸类树脂。所说的光敏剂可用5-硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮等；光敏性刻蚀促进剂为带有叔胺基的光敏化合物如N，N二甲胺基甲基丙烯酸乙酯，2-甲基-1-(对甲硫苯基)-2-吗啉丙酮，2-苄基-2-二甲氨基-1-(对吗啉苯基)丁酮-1；所说的溶剂为能溶解上述物质的有机溶剂如环己酮，N，N-二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各组分的配比为∶成膜物质∶光敏剂∶光敏性刻蚀促进剂∶溶剂为(8-9)∶(0.7-1.0)∶(0.3-1.0)∶90。采用本专利技术光刻胶可达到刻蚀深度1600nm，曝光量可减少至400mJ/cm文档编号G03F7/038GK1157426SQ96114150公开日1997年8月20日 申请日期1996年12月27日 优先权日1996年12月27日专利技术者王培清, 卢建平, 洪啸吟, 陈永麒 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有成膜物质、光敏剂、溶剂的无显影气相光刻胶，其特征是还含有光敏性的刻蚀促进剂，所说的成膜物质为可紫外光固化的光敏树脂如肉桂酸酯类树脂、丙稀酸类树脂；所说的光敏剂可用５－硝基苊，安息香二甲醚、二苯酮；所说的光敏性刻蚀促进剂为带有叔胺基的光敏化合物，所说的溶剂为能溶解上述物质的有机溶剂如环已酮，Ｎ，Ｎ－二甲胺基甲酰胺，乙酸乙二醇乙醚，上述各组分的配比为：成膜物质∶光敏剂∶光敏性刻蚀促进剂∶溶剂为（８－９）∶（０．７－１．０）∶（０．３－１．０）∶９０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王培清，卢建平，洪啸吟，陈永麒，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]