专利名称：利用s18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及 一种利用S18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法。
背景技术：
金属蒸发和剥离工艺大量运用于GaAs基和InP基化合物半导体器 件的工艺中。因为在工艺中需要较低的温度，这些材料对处理温度敏 感。为得到边缘平滑的金属线条，光刻胶需要呈倒梯形剖面。这样， 金属在真空腔体中蒸发不会附着在倒梯形光刻胶的侧壁，在剥离过程 中，侧壁的光刻胶直接和剥离液接触，使剥离容易进行。
在异质结双极性晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT) 工艺中，尤其是制作发射极金属，随着频率的提高，发射极的宽度不 断减小，这更需要分辨率高的、侧面为倒梯形的光刻胶。
制作倒梯形剖面的光刻胶有三种方法 一是直接用负性光刻胶， 这种胶在光刻、显影完后即为倒梯形剖面；二是利用正胶进行处理， 在光刻显影后形成倒梯形剖面；三是利用AZ5214E反转胶形成倒梯形 剖面的光刻胶。
负性光刻胶的分辨率通常较低、且难于去除。因此难于制作较为 精细的结构。
正性光刻胶具有较高的分辨率，利用正性光刻胶制作倒梯形剖面 的光刻胶的过程主要是
1) 在基片上涂布正性光刻胶；
2) 烘烤光刻胶，以除去光刻胶中的溶剂；
3) 利用光刻机曝光；
4) 将带光刻胶的样片浸泡在氯苯(Chlorobenzene)中；
5) 将样片放在显影液中显影，则可得到倒梯形剖面的光刻胶。该方法工艺过程简单，可利用正性光刻胶分辨率好的特点制作微 米、亚微米量级的结构，但是制作过程中使用氯苯，氯苯不仅是一种 致癌物质，而且对环境会造成污染。
利用AZ5214E反转胶形成倒梯形结构的光刻胶的过程主要是
1) 在基片上涂布AZ5214E光刻胶；
2) 烘烤光刻胶，以除去光刻胶中的溶剂；
3) 在光刻机上曝光；
4) 将基片在较高温度下烘烤，使光刻胶变性；
5) 将基片放在光刻机上，泛曝；
6) 将基片放在显影液中显影，可得到倒梯形剖面的光刻胶。 该方法避免了使用氯苯，但在下层有透明介质(例如，聚酰亚胺
或BCB)的情况下，会产生类似于漏光的现象，对曝光形成的图形产 生很大的影响，使分辨率降低。
发明内容
(一) 要解决的技术问题 针对负性光刻胶形成倒梯形剖面光刻胶的低分辨率、难去除，目
前正性光刻胶形成倒梯形剖面形状的使用有害溶液浸泡和反转胶形成 倒梯形剖面光刻胶难控制、低精度的不足，本发明的主要目的在于提 供一种工艺简单，无毒、无害溶液处理的利用S18系列光刻胶制作倒 梯形剖面结构的方法，以提高光刻的精度和倒梯形侧沿可控性。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
一种利用S18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法，该方
法包括
A、 在基片上涂布S18系列的光刻胶；
B、 将带有光刻胶的基片在显影液中浸泡；
C、 在低温下烘烤；
D、 曝光；E、 在较高温度下烘烤；
F、 显影。
优选地，步骤A中所述S18系列的光刻胶，包括这个系列中各种
型号和厚度的光刻胶，所述光刻胶厚度可通过不同型号光刻胶的选择 和调节旋涂时的转速来实现。
优选地，所述步骤B包括将带有S18系列光刻胶的基片放在显 影液中浸泡，浸泡时间为10至40秒，浸泡后用去离子水冲洗3至60 秒，然后用氮气吹干。
优选地，步骤C中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度 在50摄氏度到120摄氏度之间，以使被显影液浸泡部分的光刻胶硬化。
优选地，步骤D中所述曝光采用光学曝光或投影式曝光机以形成 所需图形，曝光时间选择3至20秒。
优选地，步骤E中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度 在80摄氏度到130摄氏度之间，以除去光刻胶中的溶剂。
优选地，所述步骤F包括将烘烤后的基片放在显影液中浸泡， 浸泡时间为30至300秒，得到图形后用去离子水冲洗干净，并用氮气 吹干。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1、 本发明制作倒梯形光刻胶的过程中，使用正性光刻胶，提高了 精度。
2、 本发明在制作倒梯形光刻胶过程中，侧沿可通过烘烤温度进行 控制，可控性好，自由度大。
3、 本发明在制作梯形剖面光刻胶的过程中不使用剧毒化学试剂，
保护操作人员的身体健康，保护环境。
图1为本发明提供的制作倒梯形剖面结构的方法流程图； 图2为得到的光刻胶截面的扫描电子显微镜照片；图3为在蒸发金属后的截面图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的制作倒梯形剖面结构的方法流 程图，该方法包括以下步骤
步骤101:在基片上涂布S18系列的光刻胶；
步骤102:将带有光刻胶的基片在显影液中浸泡；
步骤103:在低温下烘烤；
步骤104:曝光；
步骤105:在较高温度下烘烤；
步骤106:显影。
上述步骤101中所述涂敷的光刻胶可以为S18系列的任意一种光
刻胶，包括这个系列中各种型号和厚度的光刻胶，例如S1808， S18H， S1818等。所述光刻胶厚度可通过不同型号光刻胶的选择和调节旋涂时 的转速来实现。具体包括在基片上涂敷一层一定厚度的光刻胶，常 为0.4至3.5pm。
上述步骤102中所述将带有光刻胶的基片在显影液中浸泡主要目 的是让显影液进入光刻胶的表面层，具体包括将带有S18系列光刻 胶的基片放在显影液中浸泡，浸泡的显影液为含有2%的四甲基氢氧化 铵(Tetramethyl ammonium hydroxide),浸泡时间为10至40秒，浸泡后 用去离子水冲洗3至60秒，然后用氮气吹干。
上述步骤103中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在 50摄氏度到120摄氏度之间，以使被显影液浸泡部分的光刻胶硬化。 所述在低温下烘烤主要目的有两个 一是使浸入光刻胶表面的显影液 中水分挥发；二是使浸入显影液部分的光刻胶硬化。
在低温下烘烤具体包括在50度到120度温度下，烘烤30-120 秒钟。上述步骤104中所述曝光采用光学曝光或投影式曝光机以形成所 需图形，曝光时间选择3至20秒。具体过程包括将涂敷有光刻胶的
基片在G、 H、 I线光源的接触式曝光机或投影光刻机下曝光3至20秒。
上述步骤105中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在 80摄氏度到130摄氏度之间，时间30至300秒，以除去光刻胶中的溶 剂。所述在较高温度下烘烤的主要目的是去除光刻胶中的溶剂，使光 刻胶固化。
上述步骤106中所述显影是除去曝光部分的光刻胶，具体包括 将烘烤后的基片放在显影液中浸泡，浸泡时间为30至300秒，浸泡得 到图形后用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干。
基于图1所述的利用S18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的 方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明进一步详细说明。
在本实施例中，使用S1808制作倒梯形结构的光刻胶剖面。下面 结合具体的工艺过程进一步说明本发明的详细工艺方法和步骤。
如图1中流程图所示，在基片上旋涂S1808光刻胶厚度为0.4至 3.5微米。例如，在匀胶机转速为3000转/秒，得到S1808光刻胶的厚 度约为1微米。
如图1中流程图所示，将涂好光刻胶的基片浸泡在显影液中10至 40秒，例如浸泡15秒，使显影液浸入表面一层光刻胶。将在显影液中 浸过的基片放入去离子水中3至60秒，例如5秒，取出后用氮气吹干。
如图1中流程图所示，将基片放在热板或烘箱中在50至120摄氏 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 被显影液浸过的光刻胶硬化。
如图l中流程图所示，将基片在曝光机下曝光3至20秒，例如光 强为16 mW/cm2曝光4秒。
如图1中流程图所示，将基片放在热板或烘箱中在80至130度下 烘烤30至300秒以除去光刻胶中的溶剂，例如在100摄氏度烘烤60 秒。如图l中流程图所示，将基片放在显影液中显影，显影时间为30
至300秒，例如显影180秒。这样得到光刻胶的剖面即为倒梯形结构。 图2即为得到的光刻胶截面的扫描电子显微镜照片。可以看到，光刻 胶的剖面为倒梯形结构。图3为在蒸发金属后的截面图，可以看到，
得到的光刻胶结构非常适合进行金属剥离工艺。
在本发明所举的实施例中，使用S1808得到了倒梯形剖面的光刻 胶。在实际应用中，也可以采用S1813， S1818等S18系列的光刻胶， 用同样方案亦可得到倒梯形剖面的光刻胶。这样的技术方案与本发明 提供的技术方案在技术思路上是一致的，应包含在本发明的保护范围 之内。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体 实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
1、一种利用S18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在于，该方法包括A、在基片上涂布S18系列的光刻胶；B、将带有光刻胶的基片在显影液中浸泡；C、在低温下烘烤；D、曝光；E、在较高温度下烘烤；F、显影。
2、 根据权利要求l所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，步骤A中所述S18系列的光刻胶，包括这个系列中各种型号和厚 度的光刻胶，所述光刻胶厚度可通过不同型号光刻胶的选择和调节旋 涂时的转速来实现。
3、 根据权利要求l所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，所述步骤B包括将带有S18系列光刻胶的基片放在显影液中浸泡，浸泡时间为10 至40秒，浸泡后用去离子水冲洗3至60秒，然后用氮气吹干。
4、 根据权利要求l所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，步骤C中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在50摄氏 度到120摄氏度之间，以使被显影液浸泡部分的光刻胶硬化。
5、 根据权利要求1所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，步骤D中所述曝光采用光学曝光或投影式曝光机以形成所需图形， 曝光时间选择3至20秒。
6、 根据权利要求1所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，步骤E中所述烘烤采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在80摄氏 度到130摄氏度之间，以除去光刻胶中的溶剂。
7、 根据权利要求l所述的制作倒梯形剖面结构的方法，其特征在 于，所述步骤F包括将烘烤后的基片放在显影液中浸泡，浸泡时间为30至300秒，得到图形后用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干<
全文摘要
本发明公开了一种利用S18系列正性光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法，该方法包括A.在基片上涂布S18系列的光刻胶；B.将带有光刻胶的基片在显影液中浸泡；C.在低温下烘烤；D.曝光；E.在较高温度下烘烤；F.显影。本发明提供了一种工艺简单，无毒、无害溶液处理的利用S18系列光刻胶制作倒梯形剖面结构的方法，提高了光刻的精度和倒梯形侧沿的可控性。
文档编号H01L21/027GK101562129SQ20081010422
公开日2009年10月21日 申请日期2008年4月16日 优先权日2008年4月16日
发明者智 金 申请人:中国科学院微电子研究所