CN103050394B - 超厚光刻胶的刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超厚光刻胶的刻蚀方法，包括以下步骤：步骤一、使用湿法刻蚀；步骤二、硅片刻蚀并进行清洗；反复循环步骤二直至完全刻蚀。本发明通过离开刻蚀氛围进行单独清洗，然后再进行刻蚀时表面为新鲜的干净表面，刻蚀速率可以恢复至最高，避免在饱和刻蚀区域进行刻蚀，在传统多次刻蚀基础上，在每次分布刻蚀前追加清洗步骤，通过反复多次循环，大大缩短了整体刻蚀时间，提高了产能，从而降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种微电子芯片制造领域中的半导体制造方法。
背景技术
本发明公布了一种超厚光刻胶的刻蚀方法。
对于高压功率元件，为了提高其在高温高压工作环境下可靠性，通常需要使用很厚的光刻胶作为表面保护层，来保证内部器件在极端工作条件下正常工作(如6000V以上导通电压，400摄氏度以上高温持续大于30min的工作环境中)。为了长时间隔绝高压击穿和高温工作，光刻胶的厚度通常都非常厚。
在实际芯片制造过程中，光刻胶通常使用湿法刻蚀，而此时因为光刻胶厚度太厚，通常需要很长时间的刻蚀，或多次刻蚀，其产能很低，导致制造成本很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超厚光刻胶的刻蚀方法，它可以降低超厚光刻胶的刻蚀时间，提高产能，降低制造成本。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种超厚光刻胶的刻蚀方法,包括以下步骤：步骤一、使用湿法刻蚀；步骤二、硅片刻蚀并进行清洗；反复循环步骤二直至完全刻蚀。
本发明的有益效果在于：通过离开刻蚀氛围进行单独清洗，然后再进行刻蚀时表面为新鲜的干净表面，刻蚀速率可以恢复至最高，避免在饱和刻蚀区域进行刻蚀，在传统多次刻蚀基础上，在每次分布刻蚀前追加清洗步骤，通过反复多次循环，大大缩短了整体刻蚀时间，提高了产能，从而降低制造成本。
湿法刻蚀药液为γ-羟基丁酸内酯GBL，N-甲基吡咯烷酮NMP，丙二醇甲醚PGME，丙二醇甲醚醋酸酯PGMEA纯溶液或混合液。
步骤二中的刻蚀可以为批式浸入式刻蚀，或单片式旋转刻蚀。
步骤二中的清洗为纯水冲洗。
步骤二，三的循环步骤，每次刻蚀加清洗完成后需要离开腔体，然后循环多次进入腔体。
步骤二清洗完成后，可以追加一个60摄氏度～200摄氏度的低温烘烤，时间为10S～300S。
湿法刻蚀，可以通过光刻显影方式来完成。
光刻胶厚度其旋涂后厚度>15μm。
单次刻蚀时间<其降至饱和刻蚀速率的2倍的刻蚀时间，并增加10％～30％的过刻蚀时间。
光刻胶应用于400摄氏度以上高温工作环境，高温持续时间>30分钟。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是光刻胶刻蚀随时间衰减的示意图。
具体实施方式
如图1所示，通过试验发现制约光刻胶刻蚀时间的主要原因是光刻胶的饱和刻蚀原理，即在一段时间刻蚀后，其反应物堆积在表面，降低了刻蚀药液与下层膜的接触，导致刻蚀速率大幅度降低。
以2.3％四甲基氢氧化铵TMAH为刻蚀药液为例，30S内其刻蚀速率约0.2μm/S，到60S以后(60S～240S之间)即降到0.03μm/S并趋于稳定，因此如果要刻蚀40μm厚度的光刻胶，按照常规工艺需要超过1000S的刻蚀时间。而传统的将刻蚀分为多次的方法，因为没有专门清洗表面的步骤，因此其显影速率也不会有大幅度提高。多次短时间和单次长时间，其刻蚀效果相差无几。对于此例均需1000S～1200S左右。
而本发明通过离开刻蚀氛围进行单独清洗，然后再进行刻蚀时表面为新鲜的干净表面，刻蚀速率可以恢复至最高，避免在饱和刻蚀区域进行刻蚀，在传统多次刻蚀基础上，在每次分布刻蚀前追加清洗步骤，通过反复多次循环，大大缩短了整体刻蚀时间，提高了产能，从而降低制造成本。
以本例中通过单次刻蚀30S+10S纯水清洗，再进行30S烘干，然后回到刻蚀腔继续循环，只需循环6～7次即可完全出去干净，总时间约400S～500S，只有传统工艺的一半不到。
本例中以应用于以2.3％四甲基氢氧化铵TMAH为刻蚀药液为例，刻蚀40μm厚度的光刻胶。(湿法刻蚀药液可以使用其它如γ-羟基丁酸内酯GBL，N-甲基吡咯烷酮NMP，丙二醇甲醚PGME，丙二醇甲醚醋酸酯PGMEA纯溶液或混合液，保证其对材料的刻蚀速率30S内>0.1μm/S)
首先测量光刻胶的显影速率，本例中30s内其刻蚀速率约0.2μm/S，到60S以后(60S～240S之间)即降到0.03μm/S并趋于稳定，因此选取饱和速率2倍以上的刻蚀时间为单次刻蚀时间，约35S。
将旋涂光刻胶的硅片送入刻蚀腔体内，进行35S刻蚀，然后使用纯水进行清洗，约10S～15S。然后低温60摄氏度～200摄氏度烘干，约10S～300S。
将硅片取出，然后重新送回刻蚀腔体，反复上述步骤，直至完全刻蚀干净。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
Claims (7)
1.一种光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，光刻胶用于作为高压功率元件的表面保护层，光刻胶应用于400摄氏度以上高温工作环境，高温持续时间>30分钟，高压功率元件的导通电压为6000V以上，光刻胶厚度其旋涂后厚度>15μm；在曝光后，用于去除所述高压功率元件表面区域以外的光刻胶的刻蚀工艺包括以下步骤：
步骤一、使用湿法刻蚀去除曝光区域的一定厚度的所述光刻胶，所述湿法刻蚀的单次刻蚀时间根据饱和刻蚀速率确定，所述湿法刻蚀的单次刻蚀时间设定为小于刻蚀速率为饱和刻蚀速率的2倍时所对应的刻蚀时间，并增加10％～30％的过刻蚀时间；
步骤二、硅片刻蚀并进行清洗，该硅片刻蚀和清洗工艺用于去除步骤一的湿法刻蚀中在所述光刻胶表面堆积的反应物；
在去除所述光刻胶表面堆积的反应物后回到步骤一进行反复循环步骤一和步骤二直至完全刻蚀。
2.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，湿法刻蚀药液为γ-羟基丁酸内酯GBL，N-甲基吡咯烷酮NMP，丙二醇甲醚PGME，丙二醇甲醚醋酸酯PGMEA纯溶液或混合液。
3.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，步骤二中的刻蚀为批式浸入式刻蚀，或单片式旋转刻蚀。
4.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，步骤二中的清洗为纯水冲洗。
5.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，步骤二，三的循环步骤，每次刻蚀加清洗完成后需要离开腔体，然后循环多次进入腔体。
6.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，步骤二清洗完成后，追加一个60摄氏度～200摄氏度的低温烘烤，时间为10S～300S。
7.根据权利要求1的光刻胶的刻蚀方法,其特征在于，湿法刻蚀，通过光刻显影方式来完成。
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