一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，属于湿电子化学品领域。按质量百分数之和为100%计，所述组合物中各组分及其所占质量百分数为：无机碱0.1

【技术实现步骤摘要】
一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物


[0001]本专利技术属于湿电子化学品领域，具体涉及一种用于集成电路芯片代加工及封装过程中使用的厚膜光刻胶显影液组合物。

技术介绍

[0002]光刻胶是图形转移介质，其利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上，是半导体制造工艺中光刻技术的核心材料。光刻胶主要由感光剂(光引发剂)、聚合剂(感光树脂)、溶剂与助剂构成。按照光源波长的从大到小，可分为紫外宽谱(300
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450nm)、g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(13.5nm)等主要品类，每一种品类的组分、适用的IC制程技术节点不尽相同。按显影过程中曝光区域的去除或保留又分成正性光刻胶（正胶）和负性光刻胶（负胶）。正性光刻胶曝光后的光刻胶在随后显影处理中溶解度升高易溶解于显影液，非曝光区域则不溶于显影液。而负性光刻胶的非曝光区域易溶于显影液。
[0003]在光刻胶层能够产生的最小图形或其间距通常被作为对光刻胶分辨率的参考。在晶圆上最关键的器件和电路的尺寸（CD）是图形化工艺的目标，产生的图形或其间距小，说明分辨率越高。光刻胶的分辨率实际是指定工艺的分辨率，它包括曝光源和显影工艺。改变工艺参数会改变光刻胶固有的分辨率。总体来说，越细的线宽需要越薄的光刻胶膜来产生。然而，光刻胶必须要足够厚来实现阻抗刻蚀的功能，并且保证不能有针孔。例如，对于异质结双极晶体管结构，需要在发射极接触金属、基极接触金属、集电极接触金属的上方进行开口，并在开口处沉积连线金属，即需要使用厚度较大的光刻胶方便沉积金属。在芯片封装工艺过程中，高膜厚光刻胶由于独特的设计，有着较高的膜厚要求、涂布均一性范围在10％之内，所需的profile角度控制在88～90
°
之内，具备能耐住铜电镀等特性。
[0004]随着芯片技术的不断发展，光刻胶的厚度不断增加，最厚达到100微米左右，传统的显影液对于厚度1微米左右的光刻胶显影效果优良，但用于厚度较大的光刻胶层，显影过程中易出现显影不均匀、光刻胶无法分散、显影速度慢、线宽不符合要求等问题。
[0005]专利CN 101872136A公开了一种平板显示用显影液，其由非离子表面活性剂、碱性化合物组成，所显影对象线宽较大，对于集成电路用显影液线宽要求远小于5μm，无法达到显影要求，出现显影不开现象；专利CN 105589303A公开了一种用于厚膜光刻胶的高容量显影液组合物，其由KOH或者Na2SiO31％～10％，显影缓冲剂偏硼酸钾1％～4％，显影加速剂DGME 0.1％～2％，炔二醇表面活性剂 SF
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440 0.01％～0.05％、醚改性硅氧烷消泡剂 DF
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62 0.005％～1％组成，添加显影加速剂为醇醚、亚砜、吡咯等杂环类水溶性有机溶剂，能确保显影容量加强显影速度，但对感光树脂具有一定的溶解能力，导致显影不均匀；专利CN 105589304A公开了一种正性光刻胶用显影液及其应用，其显影液由碱源、润湿分散剂、金属保护剂、水和显影增强剂构成，显影增强剂为选自硼酸、C2～C4的羟基酸中的一种或两种的组合，碱源与显影增强剂的摩尔比为1:(0.05～0.2)，通过调节显影液中氢氧根的浓度可以达到快速显影，但对于厚膜光刻胶，随着光刻胶厚度的增加，使得感光树脂与氢氧根反应
后，反应产物向显影液中的迁移速度变慢，会出现显影不足的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有半导体厚膜光刻胶显影液出现的显影不均匀、显影不足、显影速率慢、显影图案精度差等问题，本专利技术提供了一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，其泡沫小，易于漂洗，润湿性好，不在芯片上产生残留，对环境友好。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，按质量百分数之和为100%计，该组合物中各组分及其所占质量百分数为：无机碱0.1
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5%、显影增强剂0.1
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5%、稳定剂0.1
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5%、表面活性剂0.1
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2%，余量为水。
[0008]进一步地，所述表面活性剂的化学结构式为：，其中n为1~15的整数，p、e为1
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6的整数，b为block的简写。其制备方法包括如下步骤：（1）中间体1的合成将1.1mol烷基醇和含0.02mol氢氧化钾的水溶液投入反应釜中，升温至135℃，并加压至0.2MPa后滴入1~3mol环氧丙烷，反应4h后降温减压中和，再升温至120℃，并加压至0.2MPa后，在所得产物2中继续加入含0.02mol氢氧化钾的水溶液及1~3mol环氧乙烷，反应4h后降温，得到中间体1；（2）中间体2的合成在加热条件下在0.01mol中间体1中滴加0.1mol氢化钠，0.1mol四氢呋喃、0.02mol氯醋酸钠和0.01mol盐酸，130℃反应24h后得到中间体2；（3）表面活性剂的合成在所得中间体2中加入质量分数10%的氢氧化钠溶液至体系pH=8左右，在冰水浴条件下反应4h，得到所述表面活性剂。
[0009]进一步地，所述无机碱选自氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化钫、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硼酸钠、偏硅酸钠、磷酸三钠等中的任意一种或多种。
[0010]进一步地，所述显影增强剂选自硼酸、四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸钾、偏硼酸钾、五硼酸钠、五硼酸钾、硼氢化钾、硼氢化钠等中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述稳定剂选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇单甲
醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、二甲基亚砜、二苯基亚砜、乙烯基吡咯烷酮等中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述水为电阻值大于18MΩ/cm的高纯水。
[0013]进一步地，所述厚膜光刻胶显影液组合物的制备方法是往水中添加无机碱、稳定剂，在200rpm的搅拌速度下形成均一体系，然后加入显影增强剂、表面活性剂，混合均匀得到均一稳定澄清透明的组合物。
[0014]本专利技术提供的表面活性剂在无机碱体系中有较好的溶解能力，既能保证显影速率，又能确保显影过程中显影性能的均匀性，可避免由于膜厚问题造成显影不良的情况。同时，使用该表面活性剂可提高显影液对光刻胶的分散性，避免出现光刻胶残留，从而有助于提高显影图案的精度，且其泡沫小，易于漂洗，润湿性好，不在芯片上产生残留，对环境友好。
[0015]本专利技术的显著优点在于：本专利技术所使用表面活性剂属于e
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表面活性剂，其有较低的临界胶束浓度、较低的起泡性和较好的润湿性，随着链长的增大，对油的增溶能力也增大。其结构中PPO
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b
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PEO连接基团的存在能降低产生最低界面张力所需的最佳盐度。同时，表面活性剂中环氧乙烷的存在能对显影均匀性起到一定作用，且环氧乙烷具有良好的清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，其特征在于，按质量百分数之和为100%计，所述组合物中各组分及其所占质量百分数为：无机碱0.1
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5%、显影增强剂0.1
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5%、稳定剂0.1
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5%、表面活性剂0.1
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2%，余量为水。2.根据权利要求1所述的一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，其特征在于，所述无机碱选自氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化钫、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硼酸钠、偏硅酸钠、磷酸三钠中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种用于集成电路的厚膜光刻胶显影液组合物，其特征在于，所述显影增强剂选自硼酸、四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸钾、偏硼酸钾、五硼酸钠、五硼酸钾、硼氢化钾、硼氢化钠中的一种或多种。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小勇，黄晓莉，房龙翔，叶鑫煌，肖小江，刘文生，
申请(专利权)人：福建省佑达环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：