CN107123591A - 一种gpp芯片制造的光刻工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种GPP芯片制造的光刻工艺，包括如下步骤：（1）涂胶：在清洁干燥的硅片基材表面涂布不含二甲苯溶剂的负性光刻胶；（2）前烘，以去除胶膜中的溶剂；（3）曝光；（4）显影：采用碱性水溶液进行恒温显影；（5）定影：采用去离子水对基材进行冲洗；（6）后烘：去除残存溶剂，使胶膜固化致密；（7）腐蚀：以酸混合液腐蚀基材；（8）去胶。重复光刻工艺以制作复杂图形。本发明工艺避免了使用含有毒有害二甲苯的环化橡胶系负性光刻胶，以碱性水溶液和去离子水取代了有害的易挥发有机显影液和定影液，使光刻工艺过程变的安全健康环保。

Description

一种GPP芯片制造的光刻工艺
技术领域
本发明属于芯片制造领域，具体涉及一种GPP（glassivation passivationparts)芯片制造的光刻工艺。也可以应用于任何光刻工艺中用光刻胶保护基底不受氢氟酸和硝酸、盐酸等混合物腐蚀的流程。
背景技术
光刻技术是微电子制造工艺的核心，包括光刻胶种类的选用和光刻工艺条件的设定，两方面缺一不可，共同决定着产品光刻的效果。
通常在GPP芯片制造流程中，需要耐氢氟酸和硝酸混合物腐蚀的光刻胶在硅片上腐蚀格线。腐蚀格线的时候，硅片背面也需要光刻胶保护。腐蚀氧化层的时候还要第三次用到光刻胶。通常经过多次重复涂胶-前烘-曝光-显影-定影-后烘-腐蚀-去胶等光刻步骤后，方可获得复杂多功能的芯片线路图形。
环化橡胶型紫外负性光刻胶具有粘附性好、感光速度快、抗酸碱性好及抗湿法刻蚀能力强等显著优点，特别是具有抗氢氟酸和硝酸混合物腐蚀的优点，是其他化学体系负性光刻胶所无法比拟的，现广泛应用于GPP芯片制造流程的光刻技术，在光刻胶中占据很大的用量。
环化橡胶系光刻胶在制备过程中，一般须要使用二甲苯溶液参与环化反应，并且由于环化橡胶难以溶解，目前只能以二甲苯作为有机溶剂。二甲苯具有中等毒性和一定的致癌性，易挥发并经呼吸道和皮肤被人体吸收，短期吸入高浓度时可引起急性中毒症状，长期接触会引起神经衰弱综合症，女性还能导致生殖疾病。环化橡胶体系光刻胶在光刻工艺中使用的显影液和定影液，也都是采用具有一定毒性的易挥发有机溶剂。且在烘箱进行烘烤时，挥发到高温密闭条件下的溶剂具有一定的***危险性。环化橡胶系光刻胶的制备与使用中不可避免的需要接触二甲苯等毒性有机溶剂，长期以来成为行业内亟待解决的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有GPP芯片制造流程中光刻工艺的缺陷，提供了一种安全环保的GPP芯片制造的光刻工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种GPP芯片制造的光刻工艺，包括如下步骤：
（1）涂胶：在清洁干燥的硅片基材表面涂布不含二甲苯溶剂的负性光刻胶；
（2）前烘：在一定温度下烘烤涂有光刻胶的基材，以去除胶膜中的溶剂；
（3）曝光：在透过掩膜的紫外光照射下，光刻胶发生反应；
（4）显影：采用碱性水溶液作为显影液进行恒温显影，形成光刻图形；
（5）定影：采用去离子水对基材进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液与杂质；
（6）后烘：在一定温度下烘烤基材，以去除残存溶剂，使胶膜固化致密；
（7）腐蚀，用强酸混合腐蚀液对含有光刻图形的基片进行腐蚀；
（8）去胶，用清洗液将光刻胶去除。
优选地，步骤（2）中，所述前烘的温度为95～120℃，时间2～20min。
优选地，在完成步骤（3）的曝光后，基材在100～120℃烘烤2～8min，然后再进行步骤（4）的显影。
优选地，步骤（4）中，所述碱性水溶液为四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化铵的水溶液。
优选地，所述碱性水溶液的浓度为0.5～5wt%，更优选为1～3wt%。
优选地，步骤（6）中，所述后烘的温度为180～250℃，时间为20～40min。
优选地，步骤（7）中，所述强酸混合腐蚀液为氢氟酸与硝酸或氢氟酸与盐酸的混合酸液。
本发明避免了使用含有毒有害二甲苯的环化橡胶系负性光刻胶，以碱性水溶液和去离子水取代了有害的易挥发有机显影液和定影液，使耐受住HF+HNO3或HF+HCl混合酸腐蚀条件下的光刻工艺过程变得安全健康环保。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明不含二甲苯溶剂的负性光刻胶以采用市售星泰克SUN-WS系普通负性光刻胶为例，详细描述GPP芯片制造的光刻工艺。
实施例一
一种GPP芯片制造的光刻工艺，步骤如下：
1、涂胶：采用星泰克普通负性光刻胶产品SUN-WS001在清洁干燥的硅片衬底两面上进行旋涂。
2、前烘：涂布后，在110℃热板上烘烤2min，以去除胶膜中的溶剂，测得膜厚约为3μm。
3、曝光：紫外i线曝光，透过掩模板将硅片两面同时曝光。
4、中烘：在120℃烘箱中烘烤4min，以提高胶膜和硅片基材的粘附性。
5、显影：以2.38wt% 四甲基氢氧化铵（ TMAH）水溶液为显影液进行显影，显影温度25℃，显影时间3min，形成光刻图形。
6、定影：采用去离子水对显影完的硅片进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液及杂质。
7、后烘：将完成定影的硅片放于180℃烘箱中烘烤30min，以去除残存溶剂，使胶膜固化致密，提高胶膜的附着力及抗腐蚀性能。
8、腐蚀：使用氢氟酸和硝酸的混合酸液腐蚀硅基材。
9、去胶：用98wt%浓硫酸在50℃下去胶，完成一次光刻工艺。
实施例二
一种GPP芯片制造的光刻工艺，步骤如下：
1、涂胶：采用星泰克普通负性光刻胶产品SUN-WS002在清洁干燥的硅片衬底两面上进行旋涂。
2、前烘：涂布后，在110℃烘箱中烘烤8min，以去除胶膜中的溶剂，测得膜厚约为5μm。
3、曝光：紫外i线曝光，透过掩模板将硅片两面同时曝光。
4、显影：以1wt% KOH水溶液为显影液进行显影，显影温度25℃，显影时间3min，形成光刻图形。
5、定影：采用去离子水对显影完的硅片进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液及杂质。
6、后烘：将完成定影的硅片放于200℃烘箱中烘烤30min，以去除残存溶剂，使胶膜固化致密，提高胶膜的附着力及抗腐蚀性能。
7、腐蚀：使用氢氟酸和硝酸的混合酸液腐蚀硅基材。
8、去胶：用98wt%浓硫酸在50℃下去胶，完成一次光刻工艺。
实施例三
一种GPP芯片制造的光刻工艺，步骤如下：
1、涂胶：采用星泰克普通负性光刻胶系列产品SUN-WS003在清洁干燥的硅片衬底上进行旋涂。
2、前烘：涂布后，在110℃热板上烘烤3min，以去除胶膜中的溶剂，测得膜厚约为10μm。
3、曝光：紫外i线曝光，透过掩模板将硅片两面同时曝光。
4、中烘：在120℃烘箱中烘烤3min。
5、显影：以2.38wt% TMAH水溶液为显影液进行显影，显影温度25℃，显影时间4min，形成光刻图形。
6、定影：采用去离子水对显影完的硅片进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液及杂质。
7、后烘：将完成定影的硅片放于200℃烘箱中烘烤30min，以去除残存溶剂，使胶膜固化致密，提高胶膜的附着力及抗腐蚀性能。
8、腐蚀：使用氢氟酸和盐酸的混合酸液腐蚀硅基材。
9、去胶：用98wt%浓硫酸在50℃下去胶，完成一次光刻工艺。
现有工艺
常规GPP芯片制造采用环化橡胶型紫外负性光刻胶的光刻工艺如下：
1、涂胶：将环化橡胶型紫外负性光刻胶旋涂在清洁干燥的硅片衬底的表面上。
2、前烘：涂布后，在110℃热板上烘烤3min，膜厚约为5μm。
3、曝光：紫外i线曝光，透过掩模板对硅片进行曝光。
4、显影：以石油醚为显影液进行显影，显影温度25℃，显影时间3min。
5、定影：采用乙酸丁酯对显影完的硅片进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液及杂质。
6、后烘：将完成定影的硅片放于150℃烘箱中烘烤40min。
7、腐蚀：使用氢氟酸和硝酸的混合酸液腐蚀硅基材。
8、去胶：用98wt%浓硫酸在50℃下去胶，完成一次光刻工艺。
上述腐蚀所采用的HF+HNO3或HF+HCl混合酸均是依本领域常规配比及方法制备。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种GPP芯片制造的光刻工艺，包括如下步骤：
（1）涂胶：在清洁干燥的硅片基材表面涂布不含二甲苯溶剂的负性光刻胶；
（2）前烘：在一定温度下烘烤涂有光刻胶的基材，以去除胶膜中的溶剂；
（3）曝光：在透过掩膜的紫外光照射下，光刻胶发生反应；
（4）显影：采用碱性水溶液作为显影液进行恒温显影，形成光刻图形；
（5）定影：采用去离子水对基材进行冲洗，去除残留在胶膜表面的显影液与杂质；
（6）后烘：在一定温度下烘烤基材，以去除残存溶剂，使胶膜固化致密；
（7）腐蚀，用强酸混合腐蚀液对含有光刻图形的基片进行腐蚀；
（8）去胶，用清洗液将光刻胶去除。
2.根据权利要求1所述的光刻工艺，其特征在于：步骤（2）中，所述前烘的温度为95～120℃，时间2～20min。
3.根据权利要求1所述的光刻工艺，其特征在于：在完成步骤（3）的曝光后，基材在100～120℃烘烤2～8min，然后再进行步骤（4）的显影。
4.根据权利要求1所述的光刻工艺，其特征在于：步骤（4）中，所述碱性水溶液为四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化铵的水溶液。
5.根据权利要求4所述的光刻工艺，其特征在于：所述碱性水溶液的浓度为0.5～5wt%，优选为1～3wt%。
6.根据权利要求1所述的光刻工艺，其特征在于：步骤（6）中，所述后烘的温度为180～250℃，时间为20～40min。
7.根据权利要求1所述的光刻工艺，其特征在于：步骤（7）中，所述强酸混合腐蚀液为氢氟酸与硝酸或氢氟酸与盐酸的混合酸液。
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