CN101561629A - 一种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，包括：A.在基片上涂敷介质层；B.在高温下固化；C.旋涂光刻胶；D.光刻、显影，制作倒梯形剖面的光刻胶；E.用含有氧气的等离子体进行干法刻蚀，得到正梯形剖面的介质缓坡。本发明利用反转胶和负性光刻胶等能形成倒梯形剖面的光刻胶，胶的侧面可控性好，由于介质缓坡能较好控制，可提高金属爬坡的边缘可控性，提高器件的成品率和增加电路的电流的处理能力。
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，尤其涉及一种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，以解决小尺寸器件的连接和多层布线所遇到的金属爬坡问题。
背景技术
随着半导体工艺的发展，为提高器件的性能，器件的尺寸越来越小，连接越来越困难。为减小寄生的影响，电极的连接通常采用先作介质平坦化，再在介质上面连接布线连接的方法。通常只有器件的有源区部分用介质保护起来，器件间的连接要从介质台面落到衬底上，以利用衬底表面非常平坦的特性。介质台面通常的高度约为2微米。连接金属由于经过一个落差，当台阶的侧面较陡峭时，后面蒸发的金属在侧面较薄，这会严重影响整个电路的电流处理能力。
此外，现代半导体电路的制作过程中，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。金属线相互交叉在所难免。为使两层金属充分隔离，要采用两金属间填充介质的方法。第二层金属在介质的顶部，和衬底有一个落差，如果介质的边缘陡峭，则第二层金属将会出现连接不可靠，侧面金属薄等缺点，会严重影响电路的性能和成品率。
目前介质边缘的控制通常采用正性光刻胶转移的方法，在固化的介质表面涂一层光刻胶，经烘烤、曝光和显影后，形成正梯形结构。利用干法刻蚀，将光刻胶的图形转移到介质。这种方法由于用正性光刻胶，其边缘不可控，并且形成的边缘陡峭，对电路的成品率和侧壁金属产生不利的影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对正性光刻胶形状转移过程中可控性差的缺点，本发明的主要目的在于利用倒梯形剖面的光刻胶侧向可控性好的特点，提供一种工艺简单，可控性好的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，以提高器件和电路的成品率和胶的侧面可控性。
(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：
一种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，该方法包括：
A、在基片上涂敷介质层；
B、在高温下固化；
C、旋涂光刻胶；
D、光刻、显影，制作倒梯形剖面的光刻胶；
E、用含有氧气的等离子体进行干法刻蚀，得到正梯形剖面的介质缓坡。
优选地，步骤A中所述介质层为可用氧气或含有氧气的等离子体刻蚀的聚酰亚胺、BCB材料，所述在基片上涂敷介质层的厚度大于基片上突起的最高高度，涂敷用匀胶机进行。
优选地，其特征在于，步骤B中所述在高温下固化采用烘箱、用热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到400摄氏度之间，以使介质材料充分固化，增加机械强度和抗腐蚀能力。
优选地，步骤C中所述光刻胶是负胶或反转胶，光刻胶的厚度大于介质的厚度。
优选地，步骤D中所述光刻显影后形成倒梯形剖面的光刻胶，该光刻胶覆盖最终要覆盖介质的区域。
优选地，所述步骤E中，采用能产生等离子体的RIE，ICP刻蚀机以及Sputter设备进行刻蚀，刻蚀的气体采用氧气或采用包含氧气的混合气体。
(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、本发明提供的这种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，利用反转胶和负性光刻胶等能形成倒梯形剖面的光刻胶，胶的侧面可控性好。
2、本发明提供的这种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，利用倒梯形剖面的光刻胶，在介质上形成正梯形结构的缓坡，有较好的可控性。
3、本发明提供的这种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，由于介质缓坡能较好控制，可提高金属爬坡的边缘可控性，提高器件的成品率和增加电路的电流处理能力。
附图说明
图1为本发明提供的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法流程图。
图2为用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法示意图，其中，(a)为金属条埋在介质中的示意图，(b)为在介质上涂上光刻胶的示意图，(c)为光刻胶在介质上形成倒梯形结构的示意图，(d)为刻蚀后，介质剖面形成正梯形的结构示意图。
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。
由于反转胶和负性光刻胶的侧壁可通过曝光时间和烘烤温度控制，可变量多，容易控制，但这种光刻胶形成的剖面为倒梯形。本发明采用倒梯形剖面的光刻胶，将倒梯形的图形转移到介质上，使介质形成正梯形的剖面。
如图1所示，图1为本发明提供的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：在基片上涂敷介质层；
步骤102：在高温下固化；
步骤103：旋涂光刻胶；
步骤104：光刻、显影，制作倒梯形剖面的光刻胶；
步骤105：用含有氧气的等离子体进行干法刻蚀，得到正梯形剖面的介质缓坡。
上述步骤101中所述介质层为可用氧气或含有氧气的等离子体刻蚀的聚酰亚胺、BCB等材料，所述在基片上涂敷介质层的厚度大于基片上突起的最高高度，一般为1至3微米。涂敷可用匀胶机等进行，利用转速可调节介质层的厚度。
上述步骤102中所述在高温下固化采用烘箱、用热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到400摄氏度之间，以使介质材料充分固化，增加机械强度和抗腐蚀能力。具体包括：将基片放入100至400摄氏度烘箱烘烤或在退火炉中处理10至120分钟，使介质完全固化。
上述步骤103中所述光刻胶可以是负胶、反转胶等可实现倒梯形结构的光刻胶，光刻胶的厚度大于介质的厚度，一般为1至5微米，如图2(b)所示。
上述步骤104中所述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，光刻显影后形成倒梯形剖面的光刻胶，该光刻胶覆盖最终要覆盖介质的区域，即该光刻胶应覆盖器件、金属等最终要覆盖介质的区域。然后将泛曝光后的基片置于显影液中显影，最终形成倒梯形剖面的光刻胶，如图2(c)所示。
上述步骤105中，可以用RIE、ICP以及Sputter等能产生等离子体的设备进行刻蚀，刻蚀的气体可以只用氧气，也可用包含氧气的混合气体。刻蚀后的台面剖面即从光刻胶的倒梯形结构转变为正梯形结构，如图2(d)所示。刻蚀的时间依最后要得到的介质台面高度而定。
基于图1所示的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，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，使用聚酰亚胺做为两层金属的隔离介质、AZ5214反转胶作为光刻胶、用氧气等离子体进行聚酰亚胺和AZ5214的刻蚀。下面结合具体的工艺及示意图2进一步说明本发明的详细工艺方法和步骤。
用匀胶机在带有金属线的基片上旋涂聚酰亚胺，厚度为2.0微米，如图2中示意图a所示。
在退火炉中，温度为230℃条件下，固化1小时。
在涂敷有聚酰亚胺的基片上，旋涂AZ514光刻胶。光刻胶的厚度为2.5微米，如图2中示意图b所示。
将基片在100℃下烘烤90秒，烘烤的目的是去除光刻胶中的溶剂。在I线光源的曝光机下，曝光强度为10mW/cm2，曝光2.3秒；在120℃的热板上烘烤80秒，以实现光刻胶的反转；将基片放在I线光源的光刻机下，进行无掩模曝光40秒；将基片放在显影液中浸泡40秒，得到倒梯形剖面的光刻胶，如图2中示意图c所示。
将基片放入RIE腔体中，利用氧气等离子体刻蚀，刻蚀功率为50W，对AZ5214和聚酰亚胺的刻蚀速率近似相等，约为120nm/min。刻蚀完毕后，光刻胶的倒梯形剖面转移到聚酰亚胺层上，聚酰亚胺介质层的剖面图形则为正梯形结构，如图2中示意图d所示。
在本发明所举的实施例中，使用聚酰亚胺作为介质层，AZ5214反转胶为图形转移的光刻胶。在实际应用中，介质层也可采用BCB等可用含有氧气等离子体刻蚀的介质；光刻胶除AZ5214外，也可以采用AZ5206反转胶或者负胶等可形成倒梯形剖面结构的光刻胶作为图形转移的光刻胶。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。
Claims (6)
1、一种用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，该方法包括：
A、在基片上涂敷介质层；
B、在高温下固化；
C、旋涂光刻胶；
D、光刻、显影，制作倒梯形剖面的光刻胶；
E、用含有氧气的等离子体进行干法刻蚀，得到正梯形剖面的介质缓坡。
2、根据权利要求1所述的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，步骤A中所述介质层为可用氧气或含有氧气的等离子体刻蚀的聚酰亚胺、BCB材料，所述在基片上涂敷介质层的厚度大于基片上突起的最高高度，涂敷用匀胶机进行。
3、根据权利要求1所述的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，步骤B中所述在高温下固化采用烘箱、用热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到400摄氏度之间，以使介质材料充分固化，增加机械强度和抗腐蚀能力。
4、根据权利要求1所述的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，步骤C中所述光刻胶是负胶或反转胶，光刻胶的厚度大于介质的厚度。
5、根据权利要求1所述的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，步骤D中所述光刻显影后形成倒梯形剖面的光刻胶，该光刻胶覆盖最终要覆盖介质的区域。
6、根据权利要求1所述的用倒梯形剖面的光刻胶制作介质边缘缓坡的方法，其特征在于，所述步骤E中，采用能产生等离子体的RIE，ICP刻蚀机以及Sputter设备进行刻蚀，刻蚀的气体采用氧气或采用包含氧气的混合气体。
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