CN101276778A - 一种利用光敏胶层制作空气桥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件及集成电路制造工艺技术领域，公开了一种利用光敏胶层制作空气桥的方法，包括：A、在基片上涂敷牺牲胶层覆盖基片上的金属，光刻、曝光、显影涂敷的牺牲胶层，形成空气桥支撑；B、对形成空气桥支撑的基片进行烘烤，使牺牲胶的边角圆滑并固化；C、在基片上涂敷二次光刻胶，光刻、曝光、显影涂敷的二次光刻胶，形成桥面；D、在基片上蒸发、溅射或电镀一层金属材料；E、剥离基片上的光刻胶，形成空气桥。利用本发明，简化了制作工艺，提高了制作的可控性和精度，并避免使用剧毒试剂，减少了制作过程中对器件的损伤。
Description
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，尤其涉及一种利用光敏胶层制作空气桥的方法。
背景技术
现代半导体器件制作过程中，随着电路结构越来越复杂，一次金属连线不能满足要求，因此往往采用多次金属进行互联。但是当金属线相互交叉或重叠时，就会存在寄生。由于空气的介电常数最小，以空气为介质的交叉或重叠的金属线寄生最小，因此在微电子器件、电路的制造过程中，一些关键金属线交叉或者重叠处，往往采用空气作为介质，由于一根金属线横跨在另一条金属线上方的空气中，因此这种结构往往称为空气桥。
目前常用的制作空气桥的方法一般有两种，一是采用复合胶电镀制作空气桥的方法，二是采用光刻胶将所需图形转移到另一种牺牲层上制作空气桥的方法。
其中，采用复合胶电镀制作空气桥的方法主要包括以下步骤：1)在基片上涂复合胶，光刻桥墩；2)高温烘烤，使复合胶边角圆滑；3)在复合胶上溅射起镀层；4)在起镀层上涂二次光刻胶，光刻桥面；5)光刻桥面后在起镀层上电镀金属；6)剥离去除光刻胶以下的起镀层，使之露出两侧的基片，形成空气桥。
该方法可以制作很厚金属的空气桥，但是由于采用电镀，可控性差，而且起镀层的去除困难，去除过程也常对器件造成损伤。
采用光刻胶将所需图形转移到另一种牺牲层上制作空气桥的方法主要包括以下步骤：1)在衬底上涂两层光刻胶；2)在上层光刻胶上曝光、显影，获得桥模图形；3)对下层刻蚀和氯苯浸泡，将上层的桥模图形转移到下层；4)泛曝光、显影去除剩余的上层胶；5)在已形成桥模的衬底上，涂薄聚甲基丙烯酸甲酯-顺丁烯二酐光刻胶和厚正胶；经曝光、反转显影使普通正性光刻胶形成布线图形，等离子刻蚀去除布线图形窗口内的聚甲基丙烯酸甲酯-顺丁烯二酐光刻胶；6)蒸发金属、剥离后形成空气桥布线金属。
该方法制作的空气桥质量较好，但是制作支撑空气的牺牲胶块的过程复杂，而且要使用氯苯(致癌物质)，而且氯苯浸泡过程可控性不好，空气桥精度不高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用光敏胶层制作空气桥的方法，以简化制作工艺，提高制作的可控性和精度，避免使用剧毒试剂，减少制作过程中对器件的损伤。
(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：
一种利用光敏胶层制作空气桥的方法，该方法包括：
A、在基片上涂敷牺牲胶层覆盖基片上的金属，光刻曝光显影涂敷的牺牲胶层，形成空气桥支撑；
B、对形成空气桥支撑的基片进行烘烤，使牺牲胶的边角圆滑并固化；
C、在基片上涂敷二次光刻胶，光刻曝光显影涂敷的二次光刻胶，形成桥面；
D、在基片上蒸发、溅射或电镀一层金属材料；
E、剥离基片上的光刻胶，形成空气桥。
所述步骤A包括：在基片上涂敷一定厚度的牺牲胶层，覆盖基片上的金属，在温度80至115℃下烘烤10至210秒；然后将涂敷有牺牲胶层的基片在曝光机下曝光，将曝光后的基片置于显影液中显影，形成支撑空气桥的牺牲胶块，并将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶。
所述牺牲胶层为光敏的正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述牺牲胶层的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
步骤B中所述烘烤采用烘箱或热板，将基片放入80～200摄氏度烘箱烘烤3至120分钟或者在60～200摄氏度热板烘烤3至120分钟。
所述步骤C包括：在基片上涂敷一定厚度的二次光刻胶，然后在温度80至115℃下烘烤10至210秒，将涂敷有二次光刻胶的基片在曝光机下曝光，并加热曝光后外延层结构一定时间使二次光刻胶变性；然后将基片在曝光机下进行无掩模曝光，将泛曝光后的基片置于显影液中显影，将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶，形成桥面。
所述二次光刻胶为正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述二次光刻胶的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
所述步骤D包括：将二次光刻胶光刻显影后的基片放入蒸发/溅射炉中，抽真空，蒸发/溅射一定厚度和组分的金属。
所述步骤E包括：将基片浸泡在有机溶剂中一定时间，将剥离液加热至80至250摄氏度，使光刻胶脱落基片，形成空气桥。
当二次光刻胶为AZ5214时，所述有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮，加热100摄氏度，浸泡至少60分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗，完成剥离。
步骤E中所述剥离基片上的光刻胶采用加热、冷却、超声或兆声方法实现，并采用剥离液喷射基片使不需要的金属和光刻胶去掉后，用溶剂和去离子水冲洗基片，然后氮气吹干。
(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、本发明提供的这种利用光敏胶层制作空气桥的方法，在制作发空气桥过程中，用于支撑空气桥的牺牲胶层只有一层，而且通过光刻就可以直接完成，工艺操作简单，可控性好。
2、本发明提供的这种利用光敏胶层制作空气桥的方法，在制作发空气桥过程中，用于支撑空气桥的牺牲胶层只有一层，该层可以采用分辨率高的光刻胶，从而提高空气桥的精度，制作很窄或者很小桥墩的空气桥。
3、本发明提供的这种利用光敏胶层制作空气桥的方法，在制作发空气桥过程中，不使用剧毒化学试剂，保护操作人员的身体健康，保护环境。
4、本发明提供的这种利用光敏胶层制作空气桥的方法，在制作发空气桥过程中，不需要制作起镀层，因此避免了起镀层的去除过程中的超声或化学腐蚀过程，减少了对器件带来的损伤，提高了性能。
附图说明
图1为本发明提供的利用光敏胶层制作空气桥的方法流程图；
图2为依照本发明实施例利用光敏胶层制作空气桥的工艺流程图。
具体实施方式
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为本发明提供的利用光敏胶层制作空气桥的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：在基片上涂敷牺牲胶层覆盖基片上的金属，光刻曝光显影涂敷的牺牲胶层，形成空气桥支撑；
步骤102：对形成空气桥支撑的基片进行烘烤，使牺牲胶的边角圆滑并固化；
步骤103：在基片上涂敷二次光刻胶，光刻曝光显影涂敷的二次光刻胶，形成桥面；
步骤104：在基片上蒸发、溅射或电镀一层金属材料；
步骤105：剥离基片上的光刻胶，形成空气桥。
上述步骤101包括：在基片上涂敷一定厚度的牺牲胶层，覆盖基片上的金属，在温度80至115℃下烘烤10至210秒；然后将涂敷有牺牲胶层的基片在曝光机下曝光，将曝光后的基片置于显影液中显影，形成支撑空气桥的牺牲胶块，并将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶。
所述牺牲胶层为光敏的正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述牺牲胶层的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
上述步骤102中所述烘烤采用烘箱或热板，将基片放入80～200摄氏度烘箱烘烤3至120分钟或者在60～200摄氏度热板烘烤3至120分钟。
上述步骤103包括：在基片上涂敷一定厚度的二次光刻胶，然后在温度80至115℃下烘烤10至210秒，将涂敷有二次光刻胶的基片在曝光机下曝光，并加热曝光后外延层结构一定时间使二次光刻胶变性；然后将基片在曝光机下进行无掩模曝光，将泛曝光后的基片置于显影液中显影，将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶，形成桥面。
所述二次光刻胶为正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述二次光刻胶的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
上述步骤104包括：将二次光刻胶光刻显影后的基片放入蒸发/溅射炉中，抽真空，蒸发/溅射一定厚度和组分的金属。
上述步骤105包括：将基片浸泡在有机溶剂中一定时间，将剥离液加热至80至250摄氏度，使光刻胶脱落基片，形成空气桥。当二次光刻胶为AZ5214时，所述有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮，加热100摄氏度，浸泡至少60分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗，完成剥离。
上述步骤105中所述剥离基片上的光刻胶采用加热、冷却、超声或兆声方法实现，并采用剥离液喷射基片使不需要的金属和光刻胶去掉后，用溶剂和去离子水冲洗基片，然后氮气吹干。
基于图1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明利用光敏胶层制作空气桥的工艺流程进一步详细说明。
实施例
在本实施例中，使用9918作为牺牲胶层、AZ5214光刻胶作为二次光刻胶、O2等离子刻蚀打残胶。下面结合具体的工艺示意图2进一步说明本发明的详细工艺方法和步骤，图7为本发明制作空气桥过程的示意图。
如图2中示意图a所示，示意图a为在基片上涂敷一定厚度的光刻胶9918，覆盖底层金属，厚度可为2.0μm，然后在温度80至100℃下烘烤70至110秒，如90℃条件下烘烤90秒。
如图2中示意图b所示，将涂敷有光刻胶9918的基片在曝光机下曝光；例如G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机。将曝光后的基片置于显影液中显影，形成支撑空气桥的牺牲胶块，如示意图c所示，该胶块要将底层金属覆盖完全；显影时间以刚好获得所需图形为准。将显影后的基片置于干法刻蚀机中，处理残胶；例如采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以刚好去掉残胶为准，如60秒。
如图2中示意图d所示，将处理残胶后的基片进行烘烤，使牺牲胶层边缘变缓，便于制作金属时金属爬坡；同时固化牺牲胶层，防止该胶层被二次光刻胶溶解、腐蚀或显影液溶解、腐蚀。
如图2中示意图e所示在基片上涂敷一定厚度的反转光刻胶AZ5214，例如厚度为2.0μm的AZ5214，然后在温度80至100℃下烘烤70至110秒，如90℃条件下烘烤90秒。将涂敷有AZ5214的基片在曝光机下曝光；例如G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机。加热曝光后的基片一定的时间使光刻胶变性；例如在120℃热板上烘烤约90秒。将反转后的基片在曝光机下进行无掩模曝光；例如G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准。将泛曝光后的基片置于显影液中显影，生成所需的形貌如图f；显影时间以刚好获得所需图形为准。将显影后的基片置于干法刻蚀机中，处理残胶；例如采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以刚好去掉残胶为准，如60秒。
如图2中示意图g所示，采用蒸发/溅射设备在处理残胶后的基片表面蒸发/溅射一层金属材料。
如图2中示意图h所示，将蒸发/溅射一层金属材料后的基片浸泡在有机溶剂中若干时间，将剥离液加热至80～250摄氏度，使光刻胶脱落基片，形成空气桥。例如将基片置于N-甲基-2-吡咯烷酮中，加热100摄氏度，至少浸泡60分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗，完成剥离，形成空气桥。
在本发明所举的实施例中，使用9918为牺牲胶层，AZ5214为二次胶。在实际应用中，也可以采用AZ5206、9912、4406或者反转胶、负胶、PI胶、BCB等作为牺牲胶层或二次胶。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。
Claims (10)
1. 一种利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，该方法包括：
A、在基片上涂敷牺牲胶层覆盖基片上的金属，光刻曝光显影涂敷的牺牲胶层，形成空气桥支撑；
B、对形成空气桥支撑的基片进行烘烤，使牺牲胶的边角圆滑并固化；
C、在基片上涂敷二次光刻胶，光刻曝光显影涂敷的二次光刻胶，形成桥面；
D、在基片上蒸发、溅射或电镀一层金属材料；
E、剥离基片上的光刻胶，形成空气桥。
2. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
在基片上涂敷一定厚度的牺牲胶层，覆盖基片上的金属，在温度80至115℃下烘烤10至210秒；然后将涂敷有牺牲胶层的基片在曝光机下曝光，将曝光后的基片置于显影液中显影，形成支撑空气桥的牺牲胶块，并将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶。
3. 根据权利要求2所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述牺牲胶层为光敏的正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述牺牲胶层的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
4. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，步骤B中所述烘烤采用烘箱或热板，将基片放入80～200摄氏度烘箱烘烤3至120分钟或者在60～200摄氏度热板烘烤3至120分钟。
5. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
在基片上涂敷一定厚度的二次光刻胶，然后在温度80至115℃下烘烤10至210秒，将涂敷有二次光刻胶的基片在曝光机下曝光，并加热曝光后外延层结构一定时间使二次光刻胶变性；然后将基片在曝光机下进行无掩模曝光，将泛曝光后的基片置于显影液中显影，将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶，形成桥面。
6. 根据权利要求5所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述二次光刻胶为正胶、负胶、反转胶、PI胶或BCB；所述二次光刻胶的厚度为0.2至5μm；所述曝光采用G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准；所述显影时间以获得所需图形为准；所述处理残胶采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以去掉残胶为准。
7. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述步骤D包括：
将二次光刻胶光刻显影后的基片放入蒸发/溅射炉中，抽真空，蒸发/溅射一定厚度和组分的金属。
8. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，所述步骤E包括：
将基片浸泡在有机溶剂中一定时间，将剥离液加热至80至250摄氏度，使光刻胶脱落基片，形成空气桥。
9. 根据权利要求8所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，当二次光刻胶为AZ5214时，所述有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮或丙酮，加热100摄氏度，浸泡至少60分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗，完成剥离。
10. 根据权利要求1所述的利用光敏胶层制作空气桥的方法，其特征在于，步骤E中所述剥离基片上的光刻胶采用加热、冷却、超声或兆声方法实现，并采用剥离液喷射基片使不需要的金属和光刻胶去掉后，用溶剂和去离子水冲洗基片，然后氮气吹干。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |