[發(fā)明專利]一種在硅襯底表面涂覆光刻膠的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310360815.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN103400750A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)鞗_;伊福廷;王波;劉靜;張新帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號(hào): H01L21/027
• 分類號(hào): H01L21/027
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在硅襯底表面涂覆光刻膠的方法，屬于微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)40年代以來，半導(dǎo)體微電子技術(shù)以及由此引發(fā)的微型化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的主要支柱。微系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)具有某種功能的器件，其中的零部件尺寸可以小到微米量級(jí)，實(shí)現(xiàn)這種微結(jié)構(gòu)的技術(shù)就是微加工技術(shù)。微加工不同于傳統(tǒng)機(jī)械加工，其本質(zhì)區(qū)別就是加工形成的部件本身尺寸在微米量級(jí)或更小。在過去的幾十年中，微加工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了集成電路的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)⑸蟽|只晶體管制備在方寸大小的芯片上，還可以將普通機(jī)械齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)微縮到肉眼無法觀察的尺寸。微加工技術(shù)是人類了解和利用微觀世界的工具。

光刻技術(shù)是微加工技術(shù)中最為常見的一種工藝。光刻技術(shù)是利用照相復(fù)制與化學(xué)腐蝕相結(jié)合的技術(shù)，在襯底表面制取精密、微細(xì)和復(fù)雜薄層圖形的加工方法。首先將一層光敏物質(zhì)(即光刻膠)感光，通過顯影使感光層受到輻射的部分或未受到輻射的部分留在襯底表面。留下部分的圖案復(fù)制了遮光板(掩模版)的圖案。然后通過材料沉積或刻蝕將其他材料構(gòu)筑在襯底表面，并去除光刻膠，從而獲得與設(shè)計(jì)圖案一致的精密微結(jié)構(gòu)。對(duì)光刻膠曝光的光源可以是紫外光、電子束、X射線。

超大規(guī)模集成電路技術(shù)追求的是曝光的極限分辨率，而微機(jī)電系統(tǒng)追求的是超厚膠曝光。微機(jī)電系統(tǒng)微結(jié)構(gòu)尺寸在幾微米以上甚至達(dá)到幾百微米，但是是準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)，要求一定的厚度，通常厚度大于10微米甚至超過1毫米。這使得光刻膠與襯底的附著能力在光刻工藝中顯得至關(guān)重要。如果其附著能力較差，在光刻膠的烘干過程中由于其熱膨脹系數(shù)與襯底材料的不同，會(huì)使得膠膜開裂或脫落。在后續(xù)的顯影工藝中，顯影液、清洗液的流動(dòng)沖擊和風(fēng)干時(shí)的液面張力也會(huì)使得尺寸較小或高寬比較大的膠結(jié)構(gòu)與襯底分離。這種分離效應(yīng)在厚膠光刻技術(shù)中尤為顯著。為了增強(qiáng)光刻膠與襯底之間的粘附力，通常會(huì)對(duì)襯底進(jìn)行一些處理，多采用在襯底表面涂覆或沉積一層薄膜用來增加襯底與光刻膠的粘附性。比如，在硅襯底表面沉積一層氧化鈦，氧化鈦本身是一種多孔材料，可以增加光刻膠與其的接觸面積，從而增強(qiáng)與襯底的附著力。另外，還有一些化學(xué)增附劑也可以改善光刻膠與硅襯底表面已沉積的金屬層的附著性能，比如硅氧烷和苯硫酚。但是這些常規(guī)方法對(duì)超厚膠的效果并不顯著。在使用LIGA技術(shù)制備具有大高寬比金屬微器件的工藝中，顯影后具有微結(jié)構(gòu)的超厚膠體與襯底的分離已經(jīng)是國(guó)際上限制LIGA技術(shù)發(fā)展的重要原因之一，迫切需要探索新的工藝來防止光刻膠與襯底的分離。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種在硅襯底表面涂覆光刻膠的方法，以提高光刻膠與襯底的附著能力，防止光刻膠與襯底的分離，尤其是防止具有微結(jié)構(gòu)的光刻膠與襯底的分離。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在硅襯底表面涂覆光刻膠的方法，包括：

步驟10：采用光刻技術(shù)在硅襯底表面獲得具有特定圖樣的掩模；

步驟20：利用該掩模，采用硅刻蝕技術(shù)在硅襯底表面刻蝕出具有特定形貌的表面，并去除掩模；

步驟30：采用光刻膠涂覆工藝在硅襯底表面涂覆一層光刻膠。

上述方案中，步驟10中所述光刻技術(shù)包括紫外光刻技術(shù)或電子束直寫技術(shù)。

上述方案中，所述光刻技術(shù)涵蓋了對(duì)光刻膠曝光，顯影，后續(xù)可能的刻蝕或鍍膜工藝，以及膠去除工藝。所述后續(xù)可能的刻蝕或鍍膜工藝，當(dāng)使用光刻膠本身作為掩模時(shí)，不進(jìn)行刻蝕或鍍膜工藝；當(dāng)不使用光刻膠本身作為掩模時(shí)，需根據(jù)以下情況1和情況2分別選擇刻蝕和鍍膜工藝：情況1：在步驟10中所述的光刻工藝中涂覆光刻膠之前已經(jīng)在硅襯底表面沉積了金屬薄膜，作為后續(xù)工藝中的掩模物質(zhì)使用；情況2：在步驟10中所述的光刻工藝中，直接在硅襯底表面涂覆光刻膠，顯影后，利用在硅襯底表面沒有光刻膠的部分沉積的金屬作為掩模。

上述方案中，步驟10中所述的掩模是能夠抵抗步驟20中所述的硅刻蝕技術(shù)中使用的刻蝕源的物質(zhì)。例如，當(dāng)使用的刻蝕源為六氟化硫(SF₆)氣體時(shí)，所述物質(zhì)可以是金屬鋁、鎳；當(dāng)使用的刻蝕源為氫氟酸和硝酸的混合液時(shí)，所述物質(zhì)可以是不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的光刻膠，該光刻膠可以是市售S1818正性光刻膠。

上述方案中，步驟20中所述的硅刻蝕技術(shù)包括電感耦合等離子體刻蝕技術(shù)、反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)、離子束刻蝕技術(shù)、酸腐蝕技術(shù)或堿腐蝕技術(shù)。

上述方案中，步驟20中所述的特定形貌是具有與掩模有匹配關(guān)系的表面起伏形態(tài)，尤其是具有大高寬比的凸起和具有大深寬比的凹陷形態(tài)。