[發(fā)明專利]耐酸蝕刻的保護涂層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080026458.4
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN102804347A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐廷基;G·徐;X-F·鐘;洪文斌;T·D·弗萊;K·耶斯;R·K·特里舒爾
• 申請（專利權(quán)）人: 布魯爾科技公司
• 主分類號: H01L21/312
• 分類號: H01L21/312
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 王穎

發(fā)明背景

聯(lián)邦資助的研究

本發(fā)明在美國國防部的國防先進研究項目局資助的合同號為N66001-08-C-2081的政府支持下進行。美國政府享有本發(fā)明的某些權(quán)利。

相關(guān)申請

本申請要求2009年4月15日提交的題為“由環(huán)烯烴共聚物形成的自旋、非光敏性和光敏性、耐酸蝕刻的涂料組合物(SPIN-ON，NON-PHOTOSENSITIVE?AND?PHOTOSENSITIVE，ACID-ETCH?RESISTANT，COATING?COMPOSITIONS?FORMED?FROM?CYCLIC?OLEFIN?COPOLYMERS)”的系列號為61/169,604的臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該申請參考結(jié)合入本文中。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明廣泛地涉及新穎的組合物及使用這些組合物形成保護層的方法，所述保護層能在酸蝕刻過程中和其它苛刻處理條件下保護下面的晶片。這種保護可用于制造微電子設(shè)備，例如那些用于微型機電系統(tǒng)(MEMS)的微電子設(shè)備。

現(xiàn)有技術(shù)說明

對于所有微型機電系統(tǒng)(MEMS)，深硅蝕刻是的重要的制造步驟。由于硅的晶面的蝕刻速率有差異，在堿性溶液中的濕化學(xué)蝕刻存在尺寸限制問題。深反應(yīng)性蝕刻(DRIE)方法能蝕刻具有高長寬比的較小的特征，可用于新應(yīng)用，例如形成用于三維(3-D)集成電路制造的硅穿孔(TSV)。但是，該技術(shù)需要昂貴的工具和較長的加工時間來完成制造周期，而且仍然在符合尺寸容差方面有欠缺。因此，需要新材料和方法能以節(jié)省成本的方式在硅中產(chǎn)生極高長寬比(VHAR)的3-D設(shè)備特征，并且該技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)具有更高且更精確的深寬比(depth-to-width)能力。

對于硅基片中的直立梁和溝槽結(jié)構(gòu)，光電化學(xué)(PEC)硅蝕刻使用氫氟酸(HF)作為活性試劑來產(chǎn)生高度受控的大于120∶1的高長寬比。PEC深硅蝕刻使用低濃度(2-5％)HF水溶液作為蝕刻介質(zhì)，而氧化物蝕刻方法通常依賴于濃HF水溶液(49％)或HF蒸氣(100％)來獲得合適的蝕刻速率。在任何一種情況中，都需要掩模層來實現(xiàn)對硅設(shè)備不同區(qū)域的選擇性蝕刻，以及/或者保護設(shè)備的敏感區(qū)域以免受到蝕刻劑的腐蝕作用。氮化硅、多晶硅、甚至金屬掩模之類的沉積層早已用于該目的。但是，需要使用化學(xué)氣相沉積(CVD)來沉積這些層、使它們圖案化并將它們除去的要求造成工藝流程非常復(fù)雜，并且花費巨大，導(dǎo)致高單位成本。

MEMS設(shè)備更為復(fù)雜，在工業(yè)產(chǎn)品和個人產(chǎn)品如手機、微型鏡、射頻(RF)設(shè)備、微探針和壓力傳感器中多有應(yīng)用。這些設(shè)備的關(guān)鍵加工步驟之一是釋放蝕刻。在該步驟中，將犧牲層(通常是氧化硅)從某些區(qū)域上除去，以允許特定的特征在一定范圍內(nèi)移動。待除去的材料的厚度可以在數(shù)百埃到數(shù)微米的范圍內(nèi)。因為在大多數(shù)情況下該犧牲層是氧化硅，所以傳統(tǒng)上使用濕的氟化的化學(xué)試劑來進行MEMS釋放蝕刻，這些試劑往往產(chǎn)生強表面張力，引起靜摩擦，導(dǎo)致設(shè)備故障或最終產(chǎn)品產(chǎn)率的下降。

近來，已經(jīng)證明使用HF蒸氣來進行釋放蝕刻可以有效地避開靜摩擦現(xiàn)象，因為該種方式能基本消除導(dǎo)致靜摩擦的表面張力。在HF蒸氣蝕刻過程中，必需使用掩模材料或保護材料來保護氧化硅和金屬特征以免被HF攻擊。傳統(tǒng)上，使用基于無機材料的膜如氮化硅(Si₃N₄)、氧化鋁(Al₂O₃)、SiC、多晶硅和鋁來在HF蒸氣蝕刻過程中提供保護，但是由于這些材料本身的性質(zhì)，它們對抵抗HF攻擊的保護效果有限。而且，這種無機掩模層需要高溫沉積技術(shù)，而該技術(shù)通常是冗長且復(fù)雜的。已經(jīng)報導(dǎo)了膜只能承受HF蒸氣蝕刻過程80秒或更短時間，但是這限制了其實際應(yīng)用。通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)沉積的一些膜據(jù)推測能承受HF氣相蝕刻的時間超過80秒，但是CVD是昂貴且復(fù)雜的工藝。

因此，非常需要新開發(fā)的聚合物保護材料。但是，到目前為止，在HF蝕刻中使用常規(guī)光刻膠或其它常用有機層幾乎沒有取得成功，因為極小的HF分子(直徑約)會擴散通過(或者在大多數(shù)情況中分解)這些保護材料，導(dǎo)致基片被腐蝕，保護的區(qū)域被蝕刻，底切，以及/或者掩模層從邊緣翹起。

需要能耐受酸蝕刻的新聚合物保護涂層。

發(fā)明概述