提供在半导体和ＭＥＭＳ器件制造中用于湿法蚀刻工艺的新的保护涂层。该涂层包括底涂层、第一保护层和可任选的第二保护层。底涂层较佳地包括在溶剂体系中的芳族硅烷。第一保护层包括由苯乙烯、丙烯腈和（甲基）丙烯酸酯单体、乙烯基苄基氯和马来酸或富马酸的二酯等可任选的其它可加成聚合的单体制备的热塑性共聚物。第二保护层含有加热时会或者不会交联的诸如氯代聚合物之类的高度卤代的聚合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景
本专利技术涉及用于诸如微电子机械系统(SEMS)中所使用的微电子器件等微电子器件制造的新的保护涂层(底涂层、第一保护涂层和可选的第二保护涂层)。
技术介绍
用于深度蚀刻的蚀刻剂会根据所要制造的器件的蚀刻选择性要求而有所不同。基本的蚀刻剂可以含有乙二胺、乙醇胺等胺类和/或异丙醇等调节溶液的蚀刻特性的水可混溶性低级醇。典型的整体硅蚀刻是在40°～120°的范围内、最典型的是在60°～90°的范围内进行。蚀刻时间在1～24小时的范围内，最典型的是在5～15小时的范围内。酸性蚀刻剂有包括浓氢氟酸HF(49％～50％)、其水稀释液在内的氢氟酸(HF)水溶液、以及由HF和氟化铵的水性混合物组成的缓冲氧化物蚀刻剂。HF蚀刻剂主要被用于蚀刻二氧化硅。混酸蚀刻剂通常包括70％硝酸(HNO3)、49％HF和稀释剂酸(例如，85％磷酸或100％乙酸)的混合物，它们主要被用于整体硅蚀刻。这类混合物的一般的成分体积比为例如，HNO3/HF/H3PO4＝7∶1∶7或3∶1∶4。整体硅在这些酸混合物中的蚀刻时间于室温下通常是在5～30分钟的范围内，在某些情况下长达120分钟。在硅蚀刻处理中，通常使用涂覆在硅衬底上的薄(100nm～300nm)氮化硅或二氧化硅涂层作为布图蚀刻的掩模或作为封闭工作电路的钝化层。因此，这里所说的保护涂层体系通常施涂于Si3N4或SiO2，这意味着为了获得可接受的保护，对这些衬底的良好粘合力是至关重要的。在现有技术中，用于MEMS制造工艺的蚀刻保护涂层或掩模主要通过反复试验法进行选择，因为市场上没有通用的保护涂层。蚀刻剂对不同材料的蚀刻选择性通常被用作MEMS工艺工程师的指南。具有比硅低得多的蚀刻率的氮化硅膜在KOH或TMAH整体硅蚀刻中被用作保护层或硬掩模。二氧化硅具有比氮化硅高的蚀刻率。因此，它仅在非常短的蚀刻中被用作保护/掩模层。据报道，一些情况下也使用金(Au)、铬(Cr)和硼(B)。无布图的固化光刻胶被用作了掩模，但它们在碱性溶液中被迅速腐蚀。经评估，聚甲基丙烯酸甲酯是KOH法的一种蚀刻掩模。然而，由于酯基的皂化，发现该聚合物的掩蔽时间从60℃下的165分钟急剧下降到90℃下的15分钟。黑蜡(ApiezonW，可购自ScientificInstrument Services，Inc.，新泽西)也在30重重量％的KOH蚀刻工艺(70℃)中被用作保护涂层。湿法蚀刻后，使用三氯乙烯除去蜡。作为保护涂层，有机聚合物是理想的选择。多年来，IC和MEMS工业一直使用聚合物涂层材料作为光刻胶、抗反射涂层和平面化层。这些材料被简便地通过旋涂法制成薄膜，然后烘烤或UV固化来得到最终的涂层形式。对于聚合物的一项重要要求是它在室温下非常地易溶于环境友好型溶剂。由于缺乏合适的溶剂，虽然已知聚丙烯和聚乙烯之类的半晶质聚烯烃、以及Teflon之类的半晶质含氟聚合物对强酸和强碱具有非常良好的抗腐蚀性，但却无法配入旋涂组合物以用作保护涂层。同时，由于对蚀刻剂的灵感性和渗透性、对衬底的低粘合性、形成涂层缺陷的倾向性或对微电子工业中常用溶剂的溶解性不足，聚苯乙烯、聚环烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚砜等许多常见的热塑性聚合物以及各种光刻胶聚合物(例如，聚羟基苯乙烯和酚醛清漆树脂)无法经受住许多常用的、条件苛刻的深度蚀刻工艺。
技术实现思路
本专利技术通过提供旋涂聚合物涂层体系来克服这些问题，在使用高浓度的酸碱水溶液的深度蚀刻工艺中，涂层体系保护器件要素不受腐蚀和其它形式的侵袭。此外，这些涂层体系可以方便地在工艺的结束时除去。更具体地，这些体系包括应用于微电子衬底表面的第一保护层。该第一保护层由包括分散或溶解在溶剂体系中的聚合物的组合物形成。优选聚合物为热塑性聚合物，并且含有通式是 的重复单体，其中每个R1独立地选自氢和C1-C8(较好是C1-C4)的烷基；而且，每个R2独立地选自氢、C1-C8(较好是C1-C4)的烷基和C1-C8(较好是C1-C4)的烷氧基。以聚合物的总重量作为100重量％计，聚合物较好地至少含有约50重量％的单体(I)，更好的是约50-80重量％的单体(I)，特别好的是约65-78重量％的单体(I)。以聚合物的总重量作为100重量％计，聚合物较好地至少含有约15重量％的单体(II)，更好的是约15-40重量％的单体(II)，特别好的是约20-35重量％的单体(II)。如果需要，在聚合物中也可以存在除了单体(I)和(II)之外的单体。当存在其它单体时，以聚合物的总重量作为100重量％计，聚合物中单体(I)和(II)的总重量较好的是至少为约60重量％、更好的是约60-99重量％。合适的其它单体的例子包括那些具有可与底涂层(例如，在此所述的有机硅底涂层)中的基团反应的官能团的单体，可以实现两个层之间的化学结合，由此减小第一涂层在蚀刻过程中剥离的可能性。这些单体可以具有例如卤代烷基(例如，苄基氯、2-氯乙基甲基丙烯酸酯)、酯(甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯)、环氧基或酸酐官能团，它们很容易和羟基、氨基或环氧乙基等可能存在于底涂层官能团反应。一些示例的共聚单体以式 表示，其中每个R5独立地选自氢和卤代烷基(较好是C1-C4)，较好的是其中至少一个R5为卤代烷基；每个R6独立地选自氢、C1-C10的烷基(例如，甲基、乙基、丁基、异冰片基)、卤代烷基(较好是C1-C4，例如2-氯乙基)和含环氧基的基团(较好是C1-C4，例如缩水甘油基)；以酯或酸酐等由羧酸得到的官能团为例，重要的是热塑性共聚物中相应单体的浓度低于约20重量％、优选低于约10重量％，从而限制第一涂层由碱性蚀刻剂所引起的水解及随后的溶解和溶胀的可能性。或者，共聚合物可与通过化学或物理结合提高对底涂层的涂层粘合力的、或者减少对碱性蚀刻剂的渗透性和化学敏感性的其它相容聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚(6-己酸内酯)和聚氯乙烯)相混合。以第一保护层组合物的总重量作为100重量％计，第一保护层组合物应以约5-30重量％的水平含有聚合物，较好的是约10-25重量％，更好的是约15-22重量％。第一保护层组合物所用的溶剂体系应具有约100-220℃、优选约140-180℃的沸点。以第一保护层组合物的总重量作为100重量％计，溶剂体系的用量应为约70-95重量％、较好的是75-90％、更好的是约72-85重量％。优选的溶剂体系包括选自甲基异戊基酮、二甘醇二甲醚、丙二醇单乙醚乙酸酯、乙酸乙酯、环己酮及它们的混合物的溶剂。虽然第一保护层组合物可以是可交联的组合物，但较佳的是不可交联的组合物。此外，由第一保护层组合物形成的第一保护层较佳的是绝缘的。最终的第一保护层还应是非感光性的(即，当暴露在1J/cm光照下，保护层上不会形成布图)，且是碱不溶性的(即，在pH值高于8左右、优选高于10左右的水溶液中是基本不溶的，溶解度小于0.5重量％)。在本专利技术的保护体系中较佳地还使用底涂层。该底涂层应在衬底和第一保护层之间。优选的底涂层由含有分散或溶解在溶剂体系中的硅烷的底涂层组合物形成。本专利技术的底涂层特别优选使用芳族硅烷和有机硅烷。最优选的硅烷的通式是 其中 i、j和k各自独立地选自0和1，如果i和j中有一个为1，则i和j中的另一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微电子结构，其特征在于，它包括：微电子衬底表面；和邻接所述衬底表面的第一保护层，所述第一保护层含有包含通式分别为＊＊＊（Ⅰ）和＊＊＊（Ⅱ）的重复单体的聚合物，其中：每个Ｒ↑ ［１］独立地选自氢和Ｃ↓［１］－Ｃ↓［８］的烷基；而且，每个Ｒ↑［２］独立地选自氢、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［８］的烷基和Ｃ↓［１］－Ｃ↓［８］的烷氧基，所述涂层本质上是绝缘的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成红，KA鲁本，TD弗莱，
申请(专利权)人：布鲁尔科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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