[发明专利]一种改善用于Al2O3介质上的光刻工艺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善用于Al₂O₃介质上的光刻工艺的方法，特别是Al₂O₃介质层容易被含有四甲基氢氧化铵(TMAH)的碱性显影液所腐蚀，基于保护Al₂O₃介质层的光刻方法。 

背景技术

长期以来，二氧化硅(SiO₂)一直是半导体器件中介质层的首选材料。不过随着集成电路与器件的尺寸逐渐小型化，在器件制造上遇到技术瓶颈。器件中介质层的物理厚度要相应的减小到2nm以下，这时量子隧穿效应会电子从硅基衬底隧穿到电极中，从而引起巨大的漏电电流，这样的话半导体器件是无法正常工作的，而且还会带来功耗上升、器件发热等一系列问题。 

为了解决这一问题，限制电子的量子隧穿效应，就必须寻找一种新的材料来替代SiO₂，学界及工业界目前采用介电常数高于SiO₂的新型材料，即High-k材料，作为介质层。从而使介质层物理厚度更厚，进而避免电子的隧穿效应，不但保证了器件正常工作，而且在集成密度、运行速度等技术指标上取得了极大的提升。 

Al₂O₃因为其有高的介电常数、性能稳定等优点，作为很好的介质层被广泛应用。但是因为实验室常用的光刻胶的反应原理为酸碱反应，而Al₂O₃很容易被腐蚀从而影响器件的性能，所以这就要求在实验过程中，尽量去避免Al₂O₃不被腐蚀，通常的办法是换另外一种聚合或者极性反应的光刻胶对Al₂O₃进行光刻，但是现有的商用聚合或者极性反应光刻胶，价格相对都比较昂贵，并且工艺容差比较小，对实验的要求也比较高。所以就需要一种不仅能避免Al₂O₃被腐蚀、而且能普遍应用的低成本方法。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种改善Al₂O₃介质上的光刻工艺的方法，以解决Al₂O₃介质层被含有四甲基氢氧化铵(TMAH)的碱性显影液所腐蚀的问题。 

(二)技术方案 

为达到上述目的，本发明提供了一种改善Al₂O₃介质上的光刻工艺的方法，其中Al₂O₃介质层易被含有四甲基氢氧化铵的碱性显影液所腐蚀，该方法包括： 

步骤a：在含有四甲基氢氧化铵的碱性显影液中，加入体积百分比为0.6％至1.4％的硅(Si)的浓缩液和体积百分比为0.1％至0.3％的过硫化铵(NH₄)₂S₂O₈溶液对显影液进行改进； 

步骤b：利用上述改进后的显影液对在Al₂O₃介质上的曝光后的光刻胶进行显影。 

上述方案中，步骤a中所述硅的浓缩液的体积百分比为1％，其不影响显影液对光刻胶的显影性能。 

上述方案中，步骤a中所述过硫化铵(NH₄)₂S₂O₈溶液的体积百分比为0.2％，其不影响显影液对光刻胶的显影性能。 

上述方案中，步骤b中所述的光刻胶选用AZ系列，包括AZ5214、AZ4620、AZ6130或AZ6112。 

上述方案中，步骤b中所述改进后的显影液通过在Al₂O₃介质层表面形成保护层，防止四甲基氢氧化铵对Al₂O₃介质层的腐蚀。 

(三)有益效果 

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 

1、利用本发明，由于Al₂O₃介质层容易被被含有四甲基氢氧化铵(TMAH)的碱性显影液所腐蚀，从而影响器件的性能，严重者甚至造成该器件被击穿从而失效，所以通过上述方法所光刻的Al₂O₃介质层可以被保护不受腐蚀，并且随着显影时间的变化厚度不变、表面光滑，器件性能稳定。