專利名稱：堿性無顯影氣相光刻膠及其刻蝕氮化硅的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性無顯影氣相光刻膠及其刻蝕氮化硅的工藝，屬于半導(dǎo)體器件及光刻技術(shù)領(lǐng)域。
氮化硅因其良好的掩蔽性能、力學(xué)性能、電學(xué)性能及光學(xué)性能，近年來在微電子領(lǐng)域及微機(jī)械制造領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的光刻工藝中，刻蝕氮化硅較快的腐蝕劑為熱磷酸，但因其工藝條件較為苛刻，而且一般的有機(jī)抗蝕劑不能抗熱磷酸的刻蝕，必須在氮化硅表面再生長一層二氧化硅作為間接掩膜，工藝較為復(fù)雜。等離子體腐蝕技術(shù)發(fā)展起來以后，可以在氮化硅表面腐蝕得到合適的窗口，但等離子體腐蝕對(duì)氮化硅/硅的選擇性差，刻蝕時(shí)對(duì)硅的損傷影響到產(chǎn)品的性能和成品率。
本發(fā)明的目的是研制一種堿性無顯影氣相光刻膠及其刻蝕氮化硅的工藝，不用顯影進(jìn)行腐蝕，用稀釋的氫氟酸氣體代替氫氟酸溶液作為腐蝕劑，解決了常規(guī)光刻的很多問題，而且它不會(huì)腐蝕氮化硅和二氧化硅下層的硅，有很好的選擇性。
本發(fā)明研究的酸性無顯影氣相光刻膠，其組成(重量百分比)為成膜物質(zhì) 8～9％增成劑0.5～1.0％光敏有機(jī)堿0.5～1.0％溶劑 90％上述的成膜物質(zhì)為肉桂酸類樹脂或丙烯酸類樹脂，增感劑為5-硝基苊、二苯甲酮或安息香二甲醚，光敏有機(jī)堿為2-芐基-2-二甲氨基-1-(對(duì)嗎啉苯基)丁酮-1、2-甲基-1-(對(duì)甲硫基苯基)-2-嗎啉代丙酮、丙烯酸二烷氨基乙酯、乙烯基吡啶中的任何一種，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或乙酸乙二醇乙醚，將上述物質(zhì)按比例混合，待聚合物完全溶解后，即為酸性無顯影氣相光刻膠。
用上述光刻膠刻蝕氮化硅的工藝包括以下各步驟(1)在沉積有氮化硅膜的硅片樣品上涂上光刻膠，60℃～90℃下烘干5～30分鐘；(2)對(duì)樣品進(jìn)行掩膜曝光；(3)用稀釋氫氟酸氣體對(duì)曝光后的樣品進(jìn)行腐蝕；(4)腐蝕后，除去樣品表面的光刻膠，即得到正性光刻圖形。
上述第三步中的腐蝕方法可為用氮?dú)饣蚩諝夤呐萁?jīng)氫氟酸溶液進(jìn)入刻蝕設(shè)備，氮?dú)饬髁繛?.3～8l/min，反應(yīng)器內(nèi)壓力為0.05～0.15Mpa，反應(yīng)溫度為110℃～160℃，刻蝕10～50分鐘。
使用本發(fā)明研制的光刻膠，光敏性高，曝光時(shí)間短，腐蝕速度快，腐蝕深度深?？梢酝瑫r(shí)用于低壓氣相沉積氮化硅和等離子氣體增強(qiáng)沉積氮化硅薄膜的刻蝕。
下面介紹
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一1、堿性無顯影氣相光刻膠的配制取聚肉桂叉基丙二酸乙二醇酯1.7g,2-甲基-1-(對(duì)甲硫基苯基)-2-嗎啉代丙酮0.1g,5-硝基苊0.05g，再加入N,N-二甲基甲酰胺2ml、乙酸乙二醇乙醚18ml，待聚合物完全溶解后，過濾即為光刻膠。
2、無顯影氣相光刻工藝。
用旋轉(zhuǎn)甩膠法在表面具低壓氣相沉積氮化硅膜的硅片上涂上上述配制的光刻膠，膜厚300～500nm，在70℃下供10分鐘后，放在125W高壓汞燈下曝光45～75秒。然后放在無顯影氣相刻蝕設(shè)備中進(jìn)行刻蝕，控制氮?dú)饬髁?.6l/min，反應(yīng)溫度為120±5℃，反應(yīng)器內(nèi)壓力保持在0.1Mpa?？涛g25分鐘后，可以刻蝕100nm厚的低壓氣相沉積氮化硅膜。取出硅片，用清洗液(氨水∶雙氧水∶去離子水=1∶2∶4)去除光刻膠，即得到正性光刻圖形。
實(shí)施例二1、無顯影氣相光刻膠的配制同實(shí)施例1。
2、光刻工藝涂膠、前烘、曝光同前。將表面具等離子增強(qiáng)氣相沉積氮化硅膜的硅片放在刻蝕設(shè)備中，控制氮?dú)饬髁繛?.2l/min，反應(yīng)溫度在120±5℃，反應(yīng)器內(nèi)壓力保持在0.1Mpa。刻蝕5分鐘后，可以刻蝕400nm厚的等離子體增強(qiáng)氣相沉積氮化硅膜并得到正性光刻圖形。
實(shí)施例三(1)光刻膠配制聚乙烯醇肉桂酸酯2.0g，丙烯酸二甲氨基乙酯0.2g,5-硝基苊0.1g,2-芐基-2-二甲氨基-1-(對(duì)嗎啉苯基)丁酮-10.1g，及N,N二甲基甲酰胺2ml，乙酸乙二醇乙醚18ml，溶解后，過濾使用。
(2)光刻工藝同實(shí)施例1。
實(shí)施例四。
1、光刻膠配制取聚肉桂義基丙二酸乙二醇酯1g，聚乙烯醇肉桂酸酯0.7g，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，乙烯基吡啶0.4g，二苯甲酮0.1g，安息香二甲醚0.1g，及N,N二甲基酸胺2ml，乙酸乙二醇酯18ml，溶解后，過濾使用。
2、光刻工藝同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種堿性無顯影氣相光刻膠，其組成(重量百分比)為成膜物質(zhì) 8～9％增感劑0.5～1.0％光敏有機(jī)堿0.5～1.0％溶劑 90％上述的成膜物質(zhì)為肉桂酸類樹脂或丙烯酸類樹脂，增感劑為5-硝基苊、二苯甲酮或安息香二甲醚，光敏有機(jī)堿為2-芐基-2-二甲氨基-1-(對(duì)嗎啉苯基)丁酮-1、2-甲基-1-(對(duì)甲硫基苯基)-2-嗎啉代丙酮、丙烯酸二烷氨基乙酯或乙烯基吡啶中的任何一種，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或乙酸乙二醇乙醚，將上述物質(zhì)按比例混合，待聚合物完全溶解后，即為酸性無顯影氣相光刻膠。
2.一種用權(quán)利要求1所述的光刻膠刻蝕氮化硅的工藝，其特征在于，該工藝包括以下各步驟(1)在沉積有氮化硅膜的硅片樣品上涂上光刻膠，在60℃～90℃下烘干5～30分鐘；(2)對(duì)樣品加掩膜進(jìn)行曝光；(3)用稀釋氫氟酸氣體對(duì)曝光后的樣品腐蝕；(4)腐蝕后，除去樣品表面的光刻膠，即得到正性光刻圖形。
3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，第三步的腐蝕步驟為用氮?dú)夤呐萁?jīng)氫氟酸溶液進(jìn)入刻蝕設(shè)備，氮?dú)饬髁繛?.3～8l/min，反應(yīng)內(nèi)壓力為0.05～0.15Mpa，反應(yīng)溫度為110℃～160℃，蝕刻10～50分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用堿性無顯影氣相光刻膠及其刻蝕氮化硅的工藝,無顯影光刻膠由成膜物質(zhì)、增感劑、有機(jī)堿、溶劑組成,各組分的配比為∶成膜物質(zhì)∶增感劑∶有機(jī)堿∶溶劑為(8－9)∶(0.5－1.0)∶(0.8－1.0)∶90。采用上述光刻膠刻蝕氮化硅的工藝是首先在表面沉積有氮化硅的樣品上涂上光刻膠,烘干,掩膜曝光,然后用稀釋氫氟酸對(duì)其進(jìn)行腐蝕,最后洗去樣品表面的光刻膠,即得正性光刻圖形。
文檔編號(hào)G03F7/00GK1214469SQ98117969
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月11日
發(fā)明者段生權(quán), 王培清, 張斌, 王小兵, 陳永麒, 洪嘯吟 申請(qǐng)人:清華大學(xué)