CN101231948A

CN101231948A - 一种进行电极剥离的方法

Info

Publication number: CN101231948A
Application number: CNA2007101509964A
Authority: CN
Inventors: 牛萍娟; 代晓光; 王伟; 李欢; 王彩凤; 刘宏伟; 陈弘达
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2008-07-30

Abstract

本发明一种进行电极剥离的方法，采用氮化硅和二氧化硅组成的双层膜技术，利用溅射剥离工艺实现金属电极的制作，属于光通讯领域以及半导体领域。本发明利用氮化硅与二氧化硅在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中腐蚀选择比高的特点，形成钻蚀(undercut)结构，可以进行金属的溅射剥离，进行电极的制作。解决了以传统双层胶膜进行溅射剥离时悬空薄膜抗等离子体轰击能力不强，容易掉落而使实际制作的金属电极变宽的问题。

Description

一种进行电极剥离的方法

技术领域

本发明涉及一种进行电极剥离的方法。本发明采用氮化硅和二氧化硅组成的双层膜技术，利用氮化硅与二氧化硅在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中腐蚀选择比高的特点，形成钻蚀(undercut)结构，可以进行金属的溅射剥离，实现电极的制作。属于光通信和半导体领域。

背景技术

电极制作是有源器件制作过程中必不可少的一步工艺。只要器件需要加电，就需要进行电极的制作。

半导体工艺中制作电极一般有两种方法。即化学腐蚀和剥离技术。

腐蚀是较早采用的方法。进行金属腐蚀一是要求待腐蚀金属具有确定的腐蚀液，如若制作钛铂金电极则不能用此法，因为铂并没有确定的腐蚀液；二是要求工艺冗余度必须较高，因为金属的湿法腐蚀属于各向同性，腐蚀过程中存在着一定的侧向侵蚀，会导致金属形貌发生变化，同时金属线条会变细。尤其是在衬底具有台阶形状的时候，台阶覆盖处的光刻胶往往较厚，显影困难，给湿法腐蚀造成了很大的难度，所以湿法腐蚀一般用在器件尺寸较大、对金属线条要求不高的场合。

金属也可以采用干法刻蚀技术。但由于刻蚀金属的气体一般对刻蚀设备具有腐蚀性，所以基本不采用。

剥离是目前采用较多的方法。一般是采用反型胶或双层胶进行剥离。采用反型胶进行剥离如图1所示。

其方法一般是利用反型胶(如AZ5214等)，光刻显影形成倒梯形的胶膜结构，然后蒸发金属，由于胶膜侧壁内凹，所以其侧壁一般不会淀积上金属材料。最后将光刻胶用相应的溶剂清洗掉，其上的金属就连带剥离下来，形成金属电极图形。在利用反型胶进行剥离的工艺中，金属材料的淀积只能选用蒸发的方法，而不能用溅射的方法，这是因为溅射可以将金属材料覆盖到胶膜侧壁，导致剥离困难。

在很多情况下，金属蒸发工艺并不能满足要求。若金属难熔或者需要台阶覆盖，就需要进行溅射金属。金属溅射剥离利用反型胶一般难以实现，因为溅射的金属可以对反型胶的侧壁进行覆盖，导致剥离困难，所以一般采用双层胶剥离来实现。

采用双层胶进行剥离如图2所示。

双层胶剥离的效果一般较反型胶好。其一般过程是，首先在衬底上旋涂一层剥离胶，这层胶属于非光敏性且在显影液具有较高的各向同性溶解率，然后在其上再增涂一层通用的光刻胶并进行常规的光刻工艺开窗，然后再在显影液中过显影，由于剥离胶具有更高的各向同性溶解率，导致了如图二所示的钻蚀(undercut)图形，然后在其上淀积金属并剥离。

双层胶的溅射剥离并不是理想的，而是存在一定的问题。由于光刻胶膜抗等离子体轰击的能力不强，在进行溅射工艺时，其悬空的薄膜很难保证不动，很可能被打下一部分甚至全部，从而使得剥离困难且生成金属电极的宽度明显宽于预定的尺度，给电极制作造成困难。

在这种情况下，就可以考虑采用一种较胶类物质更坚硬的硬掩膜的组合来代替胶类，如二氧化硅和氮化硅组合等。它们抗等离子体轰击的能力远较光刻胶强，这也是在很多情况下，采用这两种物质而不是光刻胶来做为刻蚀掩膜材料的主要原因。

事实上，在缓冲的二氧化硅腐蚀液(BOE)中进行二氧化硅腐蚀的时候，腐蚀液对氮化硅的影响相当小，使得二氧化硅可以做为剥离胶的替代层。所以用二氧化硅与氮化硅的组合来进行金属剥离工艺完全是可行的。

发明内容

本发明是为了解决溅射剥离过程中光刻胶膜耐等离子体轰击能力较差从而导致剥离困难及金属电极展宽的问题而产生的。本发明的具体内容为：

1.利用CVD(一般情况下采用PECVD)分别生长二氧化硅和氮化硅薄膜。其中二氧化硅在生长过程中可进行掺杂，也可调整其工艺参数，使其膜质尽量疏松，以达到在缓冲的二氧化硅腐蚀液(BOE)中腐蚀速率快的目的。而氮化硅的生长应尽量致密，使其抗等离子体轰击能力强且在BOE腐蚀液中所受影响尽量减小。

2.利用在BOE腐蚀液中氮化硅与二氧化硅的腐蚀选择比高的特点，形成剥离工艺的钻蚀(undercut)图形。

3.在本发明中，钝化层需采用氮化硅，而不是二氧化硅。

4.二氧化硅及其上面的氮化硅的开窗需采用干法刻蚀工艺，形成较好的陡直侧壁。

5.在本发明中，金属生长方式采用溅射的方式(蒸发虽然也可以，但是对于蒸发剥离来说，反型胶和双层胶剥离均具有较好的效果，就没必要采用这种方法了)。

6.除二氧化硅和氮化硅的组合外，其它满足条件的硬掩膜也在此发明的剥离用硬掩膜技术范围之内。

附图说明

图1是通常反型胶剥离方法；

图2是通常双层胶剥离方法；

图3是生长二氧化硅后的图形；

图4是生长氮化硅之后的图形；

图5是光刻开窗之后的图形；

图6是进行氮化硅干法刻蚀之后的图形；

图7是进行二氧化硅干法刻蚀之后的图形；

图8是湿法腐蚀二氧化硅形成钻蚀结构的图形；

图9是溅射金属之后的图形(光刻胶未去除)；

图10是溅射金属之后的图形(光刻胶已去除)；

图11是金属剥离之后的电极图形；

具体实施方式

本发明是为了解决溅射剥离过程中光刻胶膜耐等离子体轰击能力较差从而导致剥离困难及金属电极展宽的问题而产生的。这种剥离用硬掩膜的具体实施过程如下：

1.在衬底(包括其上在制作电极之前已经形成的各种图形)上淀积一层二氧化硅材料，其厚度由所需淀积金属的厚度决定。如图3所示。二氧化硅的生长一般在PECVD中进行，调节其工艺参数或者可以通过掺杂，使其在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中的腐蚀速度尽量快。

2.在1步生长的二氧化硅之上继续采用PECVD进行氮化硅的淀积。如图4所示。氮化硅淀积的原则是调整其工艺参数，使其膜质更加致密，受BOE腐蚀液的影响尽量小。

3.在氮化硅薄膜上进行常规光刻工艺。如图5所示。

4.干法刻蚀氮化硅。如图6所示。

5.干法刻蚀氧化硅。如图7所示。由于二氧化硅和氮化硅的干法刻蚀工艺基本相同，所以图6和图7的工艺过程可以合并。

6.在BOE腐蚀液中进行腐蚀。由于BOE对氮化硅的腐蚀几乎可以忽略，所以可近似认为只有二氧化硅受到腐蚀，形成钻蚀结构。如图8所示。

7.溅射金属。如光刻胶未变形，可以不用去除，如图9所示；如光刻胶变形，需要将其去除再进行溅射，如图10所示。

8.利用BOE腐蚀液去除二氧化硅，剥离掉其上的氮化硅薄膜及金属，形成电极图形。如图11所示。

Claims

1.一种进行电极剥离的方法，其特征在于：基于二氧化硅和氮化硅的双层膜结构，

由于在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中，二氧化硅与氮化硅腐蚀的选择比较大，可以形成硬掩膜钻蚀(undercut)结构，用来进行金属电极的剥离。

2.根据权利要求1所述的双层膜结构，其实现包括以下步骤：

①在衬底上淀积一层二氧化硅材料，其厚度由所需淀积金属的厚度决定；二氧化硅的生长一般在PECVD中进行，对其工艺参数进行调节，使其生长膜质疏松；另外还可以通过掺杂；总的目标是使其在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中的腐蚀速度尽量快。

②在①步生长的二氧化硅基础上继续采用PECVD进行氮化硅的淀积；氮化硅淀积的原则是调整其工艺参数，使其膜质更加致密，受BOE腐蚀液的影响尽量小。

③在氮化硅薄膜上进行常规光刻工艺。

④干法刻蚀氮化硅。

⑤干法刻蚀氧化硅。

⑥在BOE腐蚀液中进行腐蚀；由于BOE对氮化硅的腐蚀几乎可以忽略，所以可近似认为只有二氧化硅受到腐蚀，形成钻蚀结构。

⑦溅射金属；如光刻胶未变形，可以不用去除；如光刻胶变形，需要去除再进行溅射工艺。

⑧利用BOE腐蚀液去除二氧化硅，剥离掉其上的氮化硅薄膜及金属，形成电极图形。

3.根据权利要求1所述的双层膜结构，其特征在于其双层硬掩膜也可以是除氮化硅与二氧化硅组合之外的满足条件的其它硬掩膜的组合。

4.根据权利要求1所述的双层膜结构，其特征在于氮化硅刻蚀掩膜也可以是除常规光刻胶之外的其它聚合物材料。