正性光刻膠用顯影液及光刻工藝中的顯影方法技術

本發明專利技術提供了一種正性光刻膠用顯影液，包括：堿性物質、水、表面活性劑和蛋白水解酶。本發明專利技術還提供了一種光刻工藝中的顯影方法，包括以下步驟：提供半導體晶片，所述半導體晶片上具有由正性光刻膠形成的光敏材料層，所述光敏材料層與所述半導體晶片之間具有胺類增黏劑形成的膜；向所述光敏材料層噴灑上述技術方案所述的顯影液，使所述光敏材料層可溶解區域的光敏材料溶解；向所述光敏材料層噴灑去離子水，去除所述溶解后的光敏材料。本發明專利技術提供的正性光刻膠顯影液中，蛋白水解酶能夠催化曝光過程中生成的溶解度較小的肽鍵化合物進行水解，使其溶于顯影液中，從而減少了光刻膠殘留的缺陷，不會對后續的刻蝕工藝或離子注入工藝造成影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體制造
，尤其涉及一種。
技術介紹
光刻工藝是半導體集成電路制造工藝中最關鍵的步驟。在進行離子注入或刻蝕之前，需要通過光刻工藝形成光刻膠團，以預先定義出待刻蝕或離子注入的區域。因而，光刻工藝水平的高低、質量的好壞會直接影響刻蝕或離子注入的結果，并最終影響形成的半導體器件的電性。光刻工藝的主要步驟如下(1)對半導體晶片(Wafer)進行清洗，并使用增黏劑進行成膜處理；(2)在所述半導體晶片上通過旋涂的方法形成光刻膠層；(3)執行軟烘烤(soft bake)工藝，去除所述光刻膠層中的溶劑，并增加所述光刻膠層在半導體晶片表面的粘附性；(4)將所述半導體晶片傳送至曝光設備，通過一系列對準動作后，對所述半導體晶片表面的光刻膠層進行曝光，掩膜版上預定好的圖案通過曝光可以轉移到所述光刻膠層上；同時，曝光激活了光刻膠中的光敏成分，對于正性光刻膠而言，被曝光的光刻膠區域發生了光化學反應，從而可溶于顯影液中；(5)對所述半導體晶片上的光刻膠層進行曝光后烘烤(Post DevelopBake, PEB)， 通過曝光后烘烤，消除曝光時的駐波效應，改善形成的光刻膠圖案的側壁輪廓；(6)對所述光刻膠層進行顯影，光刻膠層被曝光的區域與顯影液發生化學反應而溶解，然后用去離子水進行沖洗將溶解的光刻膠去除；(7)顯影后執行硬烤(Hard Bake)工藝，即可形成光刻膠圖案。在上述光刻工藝中，顯影工藝通過溶解被曝光的光刻膠區域，形成了光刻膠圖案。 但是，被曝光區域的光刻膠會由于溶解不充分而產生光刻膠殘留缺陷，如出現類似于如圖1 所示的sunflower缺陷或者光刻膠殘留互連現象，影響后續的刻蝕或離子注入工藝，造成形成的半導體器件的穩定性下降，影響其電學性能。目前一般通過延長顯影工藝中去離子水沖洗時間或者增加顯影工藝次數的方法減少光刻膠殘留，但是延長顯影工藝中去離子水沖洗的時間僅是借助于去離子水的物理沖擊力去除溶解的光刻膠，對減少光刻膠殘留的作用并不明顯；而增加顯影工藝次數則延長了產品的生產周期，降低了生產效率。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種正性光刻膠用顯影液及正性光刻膠顯影方法，應用本專利技術提供的顯影液進行顯影，能夠減少曝光、顯影后的光刻膠殘留缺陷，且不會降低生產效率。專利技術人研究發現，光刻工藝中所使用的正性光刻膠中的感光劑大多數為受光輻射發生光化學反應生成酸的化合物，如重氮類化合物、锍鹽等，其中，重氮類感光劑在曝光過程中發生光化學分解產生羧酸，使原本在顯影液中不溶的物質轉變為可溶物質并溶解在顯影液中。然而，為了防止顯影時光刻膠脫離半導體晶片表面，在對半導體晶片進行涂膠之前一般首先用增黏劑對半導體晶片進行處理，增加半導體晶片和光刻膠之間的粘附性。常用的增黏劑為六甲基二硅烷胺(HMDQ，HMDS中含有氨基，與重氮類化合物產生的羧酸會發生脫水縮合反應生成肽鍵化合物，肽鍵化合物在偏堿性的顯影液中的溶解度較低，因此容易形成光刻膠殘留缺陷。本專利技術提供了一種正性光刻膠用顯影液，包括堿性物質、水、表面活性劑和蛋白水解酶。優選的，所述蛋白水解酶占所述顯影液質量的0. 001% 3%。優選的，所述蛋白水解酶占所述顯影液質量的0. 01% 2%。優選的，所述堿性物質為氫氧四甲基銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、三乙胺、2-羥基-氫氧三甲胺、二乙胺和二乙醇胺中的一種或多種。優選的，所述堿性物質占所述顯影液質量的 5%。優選的，所述表面活性劑占所述顯影液質量的0. 001% 0. 02%。優選的，所述表面活性劑為非離子表面活性劑。優選的，所述非離子表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚類聚合物、多元醇類化合物、 亞砜類化合物和氧化胺中的一種或多種。本專利技術還提供了一種光刻工藝中的顯影方法，包括以下步驟提供半導體晶片，所述半導體晶片上具有由正性光刻膠形成的光敏材料層，所述光敏材料層與所述半導體晶片之間具有胺類增黏劑形成的膜；向所述光敏材料層噴灑上述技術方案所述的顯影液，使所述光敏材料層可溶解區域的光敏材料溶解；向所述光敏材料層噴灑去離子水，去除所述溶解后的光敏材料。優選的，所述正性光刻膠包括酚醛甲醛樹脂、重氮萘醌和有機溶劑；所述胺類增黏劑為六甲基二硅烷胺。與現有技術相比，本專利技術提供的正性光刻膠用顯影液包括堿性物質、水、表面活性劑和蛋白水解酶。其中，堿性物質、水和表面活性劑為常規的顯影液，能夠將正性光刻膠溶解；而蛋白水解酶能夠催化曝光過程中生成的溶解度較小的肽鍵化合物進行水解，使其溶于顯影液中，從而減少了光刻膠殘留的缺陷，不會對后續的刻蝕工藝或離子注入工藝造成影響。蛋白水解酶在室溫下具有較強的催化活性，添加到常規顯影液后，其催化活性不會受到影響，因此可以有效減少肽鍵化合物導致的光刻膠殘留。應用本專利技術提供的顯影液進行顯影時，無需延長顯影工藝中去離子水沖洗的時間，也無需增加顯影工藝的次數，從而不會延長生產周期、降低生產效率。附圖說明圖1為光刻膠殘留產生的sunflower缺陷圖案。具體實施例方式本專利技術提供了一種正性光刻膠用顯影液，包括堿性物質、水、表面活性劑和蛋白水解酶。所述正性光刻膠用顯影液中包括堿性物質，所述堿性物質的作用在于形成堿液， 將經過曝光的正性光刻膠溶解。所述堿性物質優選為氫氧四甲基銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、三乙胺、2-羥基-氫氧三甲胺、二乙胺和二乙醇胺中的一種或多種，更優選為氫氧四甲基銨、三乙胺、2-羥基-氫氧三甲胺、二乙胺和二乙醇胺中的一種或多種。所述堿性物質優選占所述顯影液質量的1% 5%，更優選為1. 5% 4%，最優選2% 3%。所述正性光刻膠用顯影液中包括水，即所述顯影液為水溶液。為了降低顯影液中的例離子濃度，防止離子對半導體封裝等的電特性產生不良影響，所述水為去離子水。所述正性光刻膠用顯影液中包括表面活性劑，所述表面活性劑的作用在于降低以水為溶劑的顯影液的表面張力，使顯影液迅速、均勻的鋪展到正性光刻膠形成的光敏材料層上，防止產生顯影不均勻、顯影不完全或局部顯影過度等顯影缺陷。所述表面活性劑可為非離子表面活性劑，也可以為陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑，還可以為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，優選為非離子表面活性劑，更優選為烷基酚聚氧乙烯醚類聚合物、多元醇類化合物、亞砜類化合物和氧化胺中的一種或多種。在所述顯影液中，所述表面活性劑優選占所述顯影液質量的0. 001% 0. 02%，更優選為0. 005% 0. 015%，最優選為0. 008 0. 012%。本專利技術提供的正性光刻膠用顯影液還包括蛋白水解酶，所述蛋白水解酶的作用在于催化曝光過程中生成的溶解度較小的肽鍵化合物進行水解，使其溶于顯影液中，從而減少了光刻膠殘留的缺陷。所述蛋白水解酶可以為絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶、巰基蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶等。所述蛋白水解酶優選占所述顯影液質量的0. 001 % 3 %，更優選為0. 01% 2%，最優選0. 1%。在曝光過程中，正性光刻膠中的感光劑發生光化學反應，生成羧酸；該羧酸與增黏劑發生脫水縮合，生成在堿性顯影液中溶解度較小的肽鍵化合物，從而產本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚廣福，錢志浩，
申請(專利權)人：無錫華潤上華半導體有限公司，無錫華潤上華科技有限公司，
類型：發明
國別省市：