具有獨特底部輪廓的剝離光刻膠的開發(fā)

引言

金屬圖案的剝離方法已廣泛應(yīng)用于各種電子器件的制造過程中，如半導(dǎo)體封裝、MEMS和LED的制造。與傳統(tǒng)的金屬刻蝕方法不同的是，采用剝離法的優(yōu)點是節(jié)省成本和工藝簡化。在剝離過程中，經(jīng)過涂層、曝光和開發(fā)過程后，光刻膠會在晶片上形成圖案。

然后再沉積出指定的金屬，光致抗蝕劑被化學(xué)剝離。在剝離過程中，去除位于光刻膠頂部的金屬，同時直接放置在晶片上的金屬，成為金屬圖案，從而制作朝向光刻膠圖案的反向金屬圖案。

由于金屬與基板之間的粘附性好、金屬厚度均勻性好等優(yōu)點，常采用濺射工藝作為沉積方法。金屬濺射后，金屬不僅沉積在光刻膠的上表面，而且直接沉積在沒有光刻膠的晶片表面。由于各向同性，金屬也沉積在光刻膠的側(cè)壁上，它可以與晶片表面的金屬橋接。這使得光刻膠的剝離更加困難。

即使光刻膠能夠被成功地剝離，但沉積在基底上的金屬有時會出現(xiàn)意外的邊緣冠，如圖1所示。為了避免金屬橋和邊緣頂，并具有良好一致的光刻膠，我們需要下切口輪廓。由于光刻膠在濺射過程中通常被加熱到100℃左右，耐熱性是保持獨特的下切口輪廓和可剝離性的另一個關(guān)鍵。

圖1：光阻材料的濺射過程

實驗與討論

每個光刻膠的單層或雙層工藝都被涂在硅片上，以達(dá)到優(yōu)的涂膜厚度，然后預(yù)烤。對于雙層光刻膠，第二層也再次涂覆和預(yù)烘烤。曝光采用i線步進(jìn)器進(jìn)行。在開發(fā)之前，負(fù)色光刻膠在95℃下烘烤120秒。實驗結(jié)果表明，用2.38wt%的TMAH水溶液制備了光刻膠膜。

英思特研究了不同交聯(lián)劑加載量下的圖案分布變化（圖5）。我們通過調(diào)整暴露劑量，以獲得幾乎相同的下切寬度的可比模式輪廓。交聯(lián)劑加載量較低的樣品呈漸傾斜，加載量較高的樣品頂部坡度較陡，底部為深凹陷。

由于交聯(lián)劑的數(shù)量會影響這些性能，因此還評估了耐熱性和可剝離性。交聯(lián)劑量較高的樣品在達(dá)到100℃時耐熱性較高，且不影響剝離性。結(jié)果表明，足夠的交聯(lián)密度需要獲得合適的欠切輪廓和良好的耐熱性。

圖2：不同交聯(lián)劑加載量的樣品橫截面掃描電鏡觀察

結(jié)論

英思特研制了兩種新型剝離光致膠，一種是單層負(fù)色調(diào)光致膠，另一種是雙層正色調(diào)光致膠。這兩種光阻劑都表現(xiàn)出獨特的和良好控制的“下切割”輪廓，并能在剝離后形成指定的金屬配置。

通過選擇適當(dāng)?shù)谋┞秳┝亢惋@影時間，獲得了所需的光阻劑的模式輪廓。特別是單層負(fù)音類型具有較高的耐熱性，雙層正音具有較好的剝離性。新開發(fā)的光刻膠有望為各種電子器件制造過程中金屬圖案化的進(jìn)展做出貢獻(xiàn)。

審核編輯 黃宇