[發明專利]一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法

有效

• 申請號: 201110348547.7
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN103092008A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 郭曉波;程晉廣
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G03F7/26
• 分類號: G03F7/26;G03F7/38;G03F7/40;G03F7/42
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術領域

本發明屬于半導體集成電路制造工藝，尤其是一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法。

背景技術

非感光性polyimide(聚酰亞胺)材料由于其良好的耐高溫特性、機械性能、電學性能以及化學穩定性，已被廣泛的應用于半導體器件的鈍化層工藝中，以減少各種自然環境和工作環境對半導體器件造成的損害，從而提高器件的可靠性和穩定性。

由于非感光性聚酰亞胺的非感光性和可溶于顯影液的特性，其工藝和一般的感光性聚酰亞胺有所不同，圖1所示就是通常的非感光性聚酰亞胺光刻工藝，其基本過程就是在非感光性聚酰亞胺旋涂和軟烘烤(Soft?bake)之后，再在非感光性聚酰亞胺的上面旋涂一層光刻膠，然后通過曝光及顯影的方法將已曝光的光刻膠及其底部的非感光性聚酰亞胺同時顯影去除，再將未曝光的光刻膠去除，形成非感光性聚酰亞胺圖形，經固化后獲得非感光性聚酰亞胺鈍化層。由此可見，同普通光刻膠工藝一樣，在非感光性聚酰亞胺旋涂之后也有一步軟烘過程，其目的就是通過一定時間和溫度的烘烤去除非感光性聚酰亞胺里的大部分溶劑，增加其粘附性。一般來說，非感光性聚酰亞胺的軟烘過程都是經過固定的時間和溫度一次完成的，時間太短或溫度太低，溶劑去除不充分，非感光性聚酰亞胺的粘附力就差，在后續的工藝過程容易產生如圖2所示的非感光性聚酰亞胺剝落(Peeling)問題，但如果溫度太高，部分非感光性聚酰亞胺將會發生如圖3所示的亞胺化反應，因為亞胺化之后的非感光性聚酰亞胺不能溶解于普通顯影液，因此在后續的顯影過程中就容易產生如圖4所示顯影不足(Under-development)的問題，因此可知，選擇一個最佳的軟烘溫度對于非感光性聚酰亞胺光刻工藝非常重要，既要保證有足夠的粘附力，又要防止顯影不足問題的產生。通常需要經過大量的實驗來確定這個最佳的軟烘溫度，且通常這個最佳溫度的區間也非常小，與此同時，對于不同的襯底，這個最佳的溫度還有可能不一樣，這些都大大增加了工藝控制的難度，傳統的一步軟烘方法難以達到要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，以解決傳統的非感光性聚酰亞胺光刻工藝中一步軟烘所面臨的非感光性聚酰亞胺的剝落和顯影不足這一對相互矛盾的問題，提高軟烘溫度的工藝窗口，減少工藝控制的難度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種非感光性聚酰亞胺光刻工藝方法，包括如下步驟：

(1)提供一需要制作非感光性聚酰亞胺圖形的基片；

(2)在所述基片上旋涂非感光性聚酰亞胺；

(3)非感光性聚酰亞胺的多步軟烘；

(4)光刻膠的旋涂和烘烤；

(5)經曝光、顯影獲得所需的非感光性聚酰亞胺和光刻膠圖形；

(6)顯影后烘烤；

(7)用光刻膠剝離液剝離去除光刻膠；

(8)非感光性聚酰亞胺的固化。

在步驟(2)中，所述的非感光性聚酰亞胺是指其對波長436納米的G-line，波長365納米的I-line，波長248納米的KrF和波長193納米的ArF中的任意一種或多種光不具有光敏性。

在步驟(3)中，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘，每一步的烘烤溫度都不相同且都低于傳統一步軟烘的溫度，其每一步的烘烤溫度為50-150℃，烘烤時間為0.5-60分鐘。優選的，所述的非感光性聚酰亞胺的多步軟烘采用三步軟烘，其中第一步的軟烘條件為：烘烤溫度為80℃，烘烤時間為7分鐘，第二步的軟烘條件為：烘烤溫度為100℃，烘烤時間為5分鐘，第三步的軟烘條件為：烘烤溫度為110℃，烘烤時間為3分鐘。

在步驟(4)中，所述的光刻膠是指曝光波長為436納米的G-line，365納米的I-line，248納米的KrF和193納米的ArF中的任意一種正性或負性光刻膠。

在步驟(4)中，所述的光刻膠的烘烤溫度應低于步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度的10-40℃，烘烤時間為0.5-10分鐘。優選的，所述的光刻膠的烘烤溫度為90℃，烘烤時間為1.5分鐘。

在步驟(6)中，所述的顯影后烘烤的溫度要比步驟(3)所述的多步軟烘中最高溫度高10-20℃，烘烤時間為0.5-10分鐘。優選的，所述的烘烤溫度為140℃，烘烤時間為5分鐘。

在步驟(7)中，所述的光刻膠剝離液能夠剝離去除光刻膠，但不能剝離去除非感光性聚酰亞胺。優選的，所述的光刻膠剝離液指丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或丙二醇甲醚(PGME)或其組合。

在步驟(8)中，所述的非感光性聚酰亞胺的固化，其固化溫度為200-500℃，固化時間為30-120分鐘。