一种光刻胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种光刻胶组合物及其制备方法，包括：酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂；其中，所述酚醛树脂包括线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂。本发明专利技术所述光刻胶组合物中通过提高成膜树脂的耐热性和粘附性，使所得光刻胶膜的光刻精度得到有效提高。得光刻胶膜的光刻精度得到有效提高。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光刻
，尤其涉及一种光刻胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]光刻胶是一类通过光束、电子束、离子束等能量辐射后，溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，在集成电路和半导体分立器件的微细加工中有着广泛的应用。通过将光刻胶涂覆在半导体、导体和绝缘体材料上，经曝光、显影后留下的部分对底层起保护作用，然后采用蚀刻剂进行蚀刻就可将所需要的微细图形从掩膜版转移到待加工的衬底上，因此光刻胶是微细加工技术中的关键材料。根据光化学反应机理不同，光刻胶分为正性光刻胶与负性光刻胶：曝光后，光刻胶在显影液中溶解性增加，得到与掩膜版相同图形的称为正性光刻胶；曝光后，光刻胶在显影液中溶解性降低甚至不溶，得到与掩膜版相反图形的称为负性光刻胶。两种光刻胶都有各自不同的应用领域，通常来讲，正性光刻胶使用更为普遍，占到光刻胶总量的80％以上。
[0003]光刻胶成品一般由成膜树脂、光敏剂、溶剂和助剂组成。直至目前，相关领域研究人员都在试图改善光刻胶组合物，以便形成涂覆均匀性、感光速度、显影对比度、分辨率、与基板的粘合力、残膜率等都有效改善的光刻胶膜，但是效果却并不明显。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种光刻胶组合物及其制备方法，该光刻胶组合物中通过提高成膜树脂的耐热性和粘附性，使所得光刻胶膜的光刻精度得到有效提高。
[0005]本专利技术提出的一种光刻胶组合物，包括：酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂；
[0006]其中，所述酚醛树脂包括线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂。
[0007]优选地，所述酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂的重量比为10
‑
30:1
‑
10:50
‑
90。
[0008]优选地，所述线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂的重量比为0.5
‑
2:1。
[0009]优选地，所述线性酚醛树脂是由酚类化合物与醛类化合物通过缩聚反应形成；
[0010]优选地，所述酚类化合物包括间甲酚和对甲酚，间甲酚与对甲酚的质量比优选为1
‑
3:1。
[0011]优选地，所述二氧化硅改性酚醛树脂为分子链接枝有纳米二氧化硅的酚醛树脂；
[0012]优选地，该分子链接枝有纳米二氧化硅的酚醛树脂是由酚醛树脂与含环氧基团硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅缩合反应形成。
[0013]所述含环氧基团硅烷偶联剂优选为3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3
‑
缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。
[0014]该分子链接枝有纳米二氧化硅的酚醛树脂是通过酚醛树脂上的酚羟基与含环氧
基团硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅上的环氧基进行开环加成反应，从而将含环氧基团硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅接枝到酚醛树脂上，使得酚醛树脂的分子链接枝有纳米二氧化硅。
[0015]优选地，所述重氮类感光化合物为2，3，4，4'
‑
四羟基二苯甲酮和2，1，5
‑
重氮萘醌磺酰氯的酯化物或2，2'，4，4'
‑
四羟基二苯甲酮和2，1，5
‑
重氮萘醌磺酰氯的酯化物。
[0016]优选地，所述有机溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、乳酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单甲醚中的至少一种。
[0017]优选地，所述光刻胶组合物还包括流平剂、着色剂、增塑剂或者表面活性剂。
[0018]本专利技术所述光刻胶组合物的制备方法，包括：将酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂混匀。
[0019]本专利技术还提出一种半导体元件，其是利用上述光刻胶组合物制造形成。
[0020]本专利技术所提出的光刻胶组合物，通过在配方中同时加入线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂，一方面，线性酚醛树脂使得酚醛成膜树脂具有较高感光性能，提高光刻效率；另一方面，二氧化硅改性酚醛树脂通过利用二氧化硅对酚醛成膜树脂进行改性，使纳米二氧化硅有效接枝在酚醛树脂中，不仅改善了酚醛树脂的耐热性能，而且由于二氧化硅改性酚醛树脂与基板之间存在亲和性，因而增强了酚醛树脂与基板表面的粘接性，对于同时提高光刻胶的热稳定性和附着性具有显著的效果。
[0021]由此可知，本专利技术中，由于二氧化硅改性酚醛树脂与线性酚醛树脂具有良好的兼容性，因此当二者相互配合使用时，能够赋予所述光刻胶优异的光刻精度。
具体实施方式
[0022]本专利技术中所提出的光刻胶组合物中，包括：将酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂，酚醛树脂包括线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂。
[0023]上述光刻胶组合物受紫外光照射后，曝光区重氮类感光化合物发生分解，放出N2形成烯酮，烯酮遇水形成茚羧酸而易溶于稀碱水。未曝光区由于碱的作用，重氮基会与酚醛树脂上的酚羟基发生耦合反应，该耦合反应会使酚醛树脂产生交联而降低碱溶解性，由此便得到在未曝光区抗蚀膜保留的正性图形。
[0024]上述酚醛树脂中，线性酚醛树脂具有较高的感光度，有机硅改性酚醛树脂中由于二氧化硅接枝在酚醛树脂中，因此可以有效提高酚醛树脂的粘接性和耐热性能。
[0025]即线性酚醛树脂和有机硅改性酚醛树脂复配作为成膜物质时，使光刻胶组合物具较高的耐热温度和附着性。这样一来，将待刻蚀的光刻胶膜层温度提升至刻蚀所要求的温度时，不会导致光刻胶膜层发生软化流动现象，从而使膜层刻蚀后的结构线条尺寸与原本设计尺寸之间的偏差较小，进而可以有效提高光刻胶的光刻精度。
[0026]上述光刻胶组合物能够制造半导体元件，具体可通过下述方式进行：
[0027]首先，通过辊涂法以及旋涂法将本专利技术所述光刻胶组合物涂覆在基板上。上述基板最好用硅、铝、铟、锡等氧化物。为了除去涂敷在基板上的光刻胶组合物的残留溶剂，可在减压条件下进行真空干燥。
[0028]接着，通过在80
‑
130℃下进行软烤处理，以此使得光刻胶组合物中的固体成分在不进行热分解的情况下，蒸发出溶剂。最好通过软烤处理将溶剂的浓度降到最低，直至基板
上的光刻胶膜厚度达到2μm以下。
[0029]之后，使用适当的掩膜或模板，使形成光刻胶膜的基板曝光，尤其要曝光于紫外线下，从而形成所需形状的图案。之后将通过曝光后的基板充分浸渍在碱性显影水溶液中，直到曝光部位的光刻胶膜全部或大部分溶解为止。上述显影水溶液最好使用氢氧化铵或者氢氧化四甲铵的水溶液。
[0030]再之后，从显影液中取出上述曝光部位被溶解去除的基板，之后再通过硬烤处理，从而提高光刻胶膜的粘合性和耐化学性。这种热处理最好在光刻胶膜的软化点以下温度进行，即在90
‑
150℃的温度范围内进行。
[0031]最后，对上述已完成显影的基板，用蚀刻溶液或气态等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶组合物，其特征在于，包括：酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂；其中，所述酚醛树脂包括线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂。2.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述酚醛树脂、重氮类感光化合物和有机溶剂的重量比为10
‑
30:1
‑
10:50
‑
90。3.根据权利要求1或2所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述线性酚醛树脂和二氧化硅改性酚醛树脂的重量比为0.5
‑
2:1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述线性酚醛树脂是由酚类化合物与醛类化合物通过缩聚反应形成；优选地，所述酚类化合物包括间甲酚和对甲酚，间甲酚与对甲酚的质量比优选为1
‑
3:1。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述二氧化硅改性酚醛树脂为分子链接枝有纳米二氧化硅的酚醛树脂；优选地，该分子链接枝有纳米二氧化硅的酚醛树脂是由酚醛树脂与含环氧基团硅烷偶联剂改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐娟，王猛，周建，
申请(专利权)人：阜阳申邦新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：