[发明专利]用来在不存在氮化硅的条件下进行硅的KOH蚀刻的负性光刻胶

说明书

发明背景

相关申请

本申请要求2005年9月9日提交的名为NEGATIVE PHOTORESIST FORSILICON KOH ETCH WITHOUT SILICON NITRIDE的美国专利申请第60/715,964号的优先权，该申请通过参考结合于本文。

技术领域

本发明涉及一种新的光刻胶，其用来制造微电子器件，例如用于微电子机械系统(MEMS)中的那些微电子器件。

背景技术

在硅蚀刻工艺中通常会在硅基片上使用薄的(100-至300-纳米)氮化硅或二氧化硅涂层作为用于形成图案蚀刻的掩模，或者作为钝化层，以封闭有源电路。在现有技术中，人们主要通过使用尝试法选择用于MEMS制造工艺的蚀刻保护涂层或掩模，这是因为在市场上没有通用保护涂层。经常用蚀刻剂对各种材料的蚀刻选择性作为对MEMS工艺工程师的指导。由于氮化硅膜的蚀刻速率远低于硅，其在KOH或TMAH主体硅蚀刻中用作保护层或硬掩模。二氧化硅的蚀刻速率高于氮化硅。因此，其仅在极短的蚀刻中用作保护层/掩模层。在一些情况下人们还报道了使用金(Au)，铬(Cr)和硼(B)。无图案的硬烘烤的光刻胶被用作掩模，但是它们容易在碱性溶液中被蚀刻。人们评价认为聚甲基丙烯酸甲酯也可用作KOH的蚀刻掩模。但是由于酯基的皂化反应，发现该聚合物的掩蔽时间从60℃时的165分钟迅速减至90℃时的15分钟。

不考虑所选的保护涂层或掩模，必须将待形成图案的光刻胶层施加于保护涂层或掩模，这样可以将所述图案转移到下面的基片上。但是，这仅能在施加保护涂层或掩模之后进行，因此需要时间和费用来施加和随后蚀刻所述难以除去的保护层或掩模。

发明内容

本发明通过提供了一种旋涂的光敏涂层体系克服了这些问题，该体系代替了现有技术的掩模或保护涂层，在该体系中不需要另外的光刻胶。在使用浓碱水的深蚀刻工艺中，本发明体系可保护器件的特征免于腐蚀和其它形式的破坏。

本发明提供了一种可用作保护层的光敏组合物。该组合物包含聚合物和光致酸生成剂(photoacid generator)，所述聚合物包含含苯乙烯的单体、含丙烯腈的单体、以及含环氧的单体。本发明还提供了将这些光敏组合物与底涂层结合使用以形成微电子结构的方法。

具体实施方式

更具体来说，这些体系包括施涂于微电子基片表面上的底涂层，以及施涂于所述底涂层上的光敏层。

底涂层

优选的底涂层由包含分散或溶解在溶剂体系中的硅烷的底涂层组合物形成。芳族和有机硅烷是特别优选用于本发明底涂层的硅烷。另外，优选所述硅烷每分子化合物或聚合物每个重复单元包含至少一个(更优选2-3)能够与环氧基团反应形成共价键的基团，因此与硅基片的粘合性非常强。这样一种优选的基团是胺基。

优选的硅烷包括氨基烷氧基硅烷，优选约为C₁-C₈烷氧基，更优选约为C₁-C₄烷氧基，更优选约为C₁-C₃烷氧基。更优选，所述氨基烷氧基硅烷是氨基烷基烷氧基硅烷，优选约为C₁-C₈烷基，更优选约为C₁-C₄烷基，更优选约为C₁-C₃烷基。还优选苯基氨基烷基烷氧基硅烷。一些上述硅烷的例子包括氨基丙基三甲氧基硅烷，氨基丙基三乙氧基硅烷，N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷，N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷，3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，2-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷和3-巯基丙基-三甲氧基硅烷。

其它优选的硅烷包括苯基硅烷，例如苯基三甲氧基硅烷，苯基三氯硅烷，苯基三乙氧基硅烷，苯基三乙酰氧基硅烷；以及二苯基硅烷。例如二苯基二甲氧基硅烷，二苯基二氯硅烷和二苯基硅烷二醇。最优选的硅烷包括2-苯基乙基三烷氧基硅烷，对/间-氯苯基三甲氧基硅烷，对/间-溴苯基三甲氧基硅烷，(对/间-氯甲基)苯基三甲氧基硅烷，2-(对/间-甲氧基)苯基乙基三甲氧基硅烷，2-(对/间-氯甲基)苯基乙基三甲氧基硅烷，3，4-二氯苯基三氯硅烷，3-苯氧基丙基三氯硅烷，3-(N-苯基氨基)丙基三甲氧基硅烷，以及2-(二苯基膦基)乙基三乙氧基硅烷。

用于本发明的一些优选的硅烷还可用以下通式表示：

其中：

i，j和k各自独立地选自0和1，如果i和j之一是1，则i和j的另一个是0；