[发明专利]一种用于形成半导体器件金属图形的剥离工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种剥离工艺方法，尤其涉及一种用于形成半导体器件金属图形的剥离工艺方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，金属图形通常用来制作器件的引(连)线和电极，通常使用先光刻，再经湿法或干法刻蚀的方法来形成这些金属图形，但对于有些金属(如：铜、金、钛、镍、银、铂、铬)，难以用通常的湿法或干法刻蚀进行腐蚀，且刻蚀这些金属图形所需的化学物质对半导体器件的其他部位都会有腐蚀影响，因此通常使用剥离(Lift-off)工艺来制作这些金属的图形，以作为半导体器件的引(连)线或电极。

所谓lift-off工艺，就是在要制作金属图形的基片表面上旋涂一层或多层光刻胶，通过对其进行不同的曝光，显影等方式，形成如图1所示的上宽下窄的光刻胶图形，然后以此光刻胶为掩膜，通过金属溅射或蒸发的方法，在光刻胶和硅片表面形成相互断开的金属膜(层)，最后使用光刻胶剥离液去除光刻胶及其表面的金属膜(层)，而光刻胶开槽(Space)处与基片直接接触的金属膜(层)则得以保留，从而形成所需金属引(连)线或电极图形。

目前的lift-off工艺主要有以下几种：单层光刻胶有机苯溶剂浸泡工艺，两层光刻胶工艺，负性光刻胶工艺和图形反转工艺。其中的两层光刻胶工艺通常都需要使用额外的曝光步骤或额外的显影液和显影步骤来增加下层光刻胶的显影速率，其工艺复杂，成本也较高，另外，该lift-off工艺因为使用了两层光刻胶，不同层之间光刻胶因性质相似而产生的互溶的问题使得整个工艺变得不可控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于形成半导体器件金属图形的剥离工艺方法，以解决使用传统的两层光刻胶lift-off工艺制备金属图形中工艺复杂，成本高，以及两层光刻胶之间互溶的问题，并获得所需的金属图形。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于形成半导体器件金属图形的剥离工艺方法，用可显影材料代替传统的两层光刻胶剥离工艺中的底层光刻胶，以获得类T字形上宽下窄的光刻胶和可显影材料的组合图形，该方法包括如下主要步骤：

(1)提供一需要制作金属膜图形的基片，在所述基片上进行可显影材料的旋涂和烘烤；

(2)进行光刻胶的旋涂和烘烤；

(3)使用掩模版进行曝光，光刻胶曝光区域变得可溶于显影液；

(4)对曝光后的基片进行显影及烘烤，形成类T字形上宽下窄的光刻胶和可显影材料的组合图形；

(5)使用物理溅射或蒸发的方法在基片及光刻胶图形上生长一层金属膜；

(6)使用光刻胶剥离液去除光刻胶和可显影材料，光刻胶上面的金属膜也同时被去除，而基片上的金属膜得以保留。

在步骤(1)中，所述的可显影材料不能溶于步骤(2)所述的光刻胶所使用的溶剂，但可以溶于常用的四甲基氢氧化氨(TMAH)显影液和常用的光刻胶剥离液。所述的可显影材料的主要组分包括：组分A：烷烃类、酮类、酯类、醚类等有机溶剂，组分B：含羧酸基团重复单元的聚合物，组分C：环氧基类或三聚氰胺类有机交联剂。所述的组分A占可显影材料的质量百分比含量为10-80％，所述的组分B占可显影材料的质量百分比含量为2-70％，所述的组分C占可显影材料的质量百分比含量为0.1-10％。优选的可显影材料指Fuji Film公司的Durimide116A。所述的可显影材料旋涂和烘烤以后的厚度为0.5-50微米。

在步骤(2)中，所述的光刻胶为正性或负性光刻胶，其曝光波长为436纳米的G-line或365纳米的I-line或248纳米的KrF或193纳米的ArF。

在步骤(5)中，所述的金属膜是指难以用通常的湿法或干法刻蚀进行腐蚀的金属。优选的，所述的金属膜采用铜、金、钛、镍、银、铂或铬。

在步骤(5)中，所述的金属膜的厚度为0.1-40微米，且所述的金属膜的厚度要小于步骤(1)所述的可显影材料的厚度。

在步骤(6)中，所述的光刻胶剥离液既能剥离步骤(1)所述的可显影材料，又可以剥离步骤(2)所述的光刻胶。优选的，所述的光刻胶剥离液为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯(GBL)或乳酸乙酯(EL)。