具有独特底部轮廓的剥离光刻胶的开发

小英说半导体

引言

金属图案的剥离方法已广泛应用于各种电子器件的制造过程中，如半导体封装、MEMS和LED的制造。与传统的金属刻蚀方法不同的是，采用剥离法的优点是节省成本和工艺简化。在剥离过程中，经过涂层、曝光和开发过程后，光刻胶会在晶片上形成图案。然后再沉积出指定的金属，光致抗蚀剂被化学剥离。在剥离过程中，去除位于光刻胶顶部的金属，同时直接放置在晶片上的金属，成为金属图案，从而制作朝向光刻胶图案的反向金属图案。

由于金属与基板之间的粘附性好、金属厚度均匀性好等优点，常采用溅射工艺作为沉积方法。金属溅射后，金属不仅沉积在光刻胶的上表面，而且直接沉积在没有光刻胶的晶片表面。由于各向同性，金属也沉积在光刻胶的侧壁上，它可以与晶片表面的金属桥接。

这使得光刻胶的剥离更加困难。即使光刻胶能够被成功地剥离，但沉积在基底上的金属有时会出现意外的边缘冠，如图1所示。为了避免金属桥和边缘顶，并具有良好一致的光刻胶，我们需要下切口轮廓。由于光刻胶在溅射过程中通常被加热到100℃左右，耐热性是保持独特的下切口轮廓和可剥离性的另一个关键。

图1：光阻材料的溅射过程

实验与讨论

每个光刻胶的单层或双层工艺都被涂在硅片上，以达到优的涂膜厚度，然后预烤。对于双层光刻胶，第二层也再次涂覆和预烘烤。曝光采用i线步进器进行。在开发之前，负色光刻胶在95℃下烘烤120秒。实验结果表明，用2.38wt%的TMAH水溶液制备了光刻胶膜。

英思特研究了不同交联剂加载量下的图案分布变化（图5）。我们通过调整暴露剂量，以获得几乎相同的下切宽度的可比模式轮廓。交联剂加载量较低的样品呈渐倾斜，加载量较高的样品顶部坡度较陡，底部为深凹陷。由于交联剂的数量会影响这些性能，因此还评估了耐热性和可剥离性。交联剂量较高的样品在达到100℃时耐热性较高，且不影响剥离性。结果表明，足够的交联密度需要获得合适的欠切轮廓和良好的耐热性。

图2：不同交联剂加载量的样品横截面扫描电镜观察

结论

英思特研制了两种新型剥离光致胶，一种是单层负色调光致胶，另一种是双层正色调光致胶。这两种光阻剂都表现出独特的和良好控制的“下切割”轮廓，并能在剥离后形成指定的金属配置。通过选择适当的暴露剂量和显影时间，获得了所需的光阻剂的模式轮廓。特别是单层负音类型具有较高的耐热性，双层正音具有较好的剥离性。新开发的光刻胶有望为各种电子器件制造过程中金属图案化的进展做出贡献。

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