一种制作空气桥的方法

摘要

本发明公开了一种制作空气桥的方法，该方法仅使用一种光刻胶，具体包括：A、在基片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作桥墩图形；B、对制作了桥墩图形的基片进行高温固化；C、在高温固化后的基片上旋涂第二层同种光刻胶，光刻、显影，制作桥面图形；D、蒸发金属，布线；E、进行金属剥离；F、溶掉高温固化后的光刻胶。本发明仅使用一种光刻胶制作空气桥，有效地节约成本，工艺操作简单，可控性好。

权利要求

1.一种制作空气桥的方法，其特征在于，该方法仅使用一种光刻胶，具体包括：A、在基片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作桥墩图形；

B、对制作了桥墩图形的基片进行高温固化；

C、在高温固化后的基片上旋涂第二层同种光刻胶，光刻、显影，制作桥面图形；

D、蒸发金属，布线；

E、进行金属剥离；

F、溶掉高温固化后的光刻胶；

其中，步骤A和C中所述光刻胶为AZ52系列和S18系列光刻胶，且步骤A和C中采用的光刻胶相同，厚度均为0.6至3μm，步骤C中所述光刻胶的剖面为倒梯形以利于金属的剥离；步骤A中所述在基片上旋涂光刻胶后，在温度80至115℃下烘烤30至200秒；步骤B中所述对制作了桥墩图形的基片进行高温固化采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到200摄氏度之间；步骤C中所述在基片上旋涂第二层同种光刻胶后，在温度80至

115℃下烘烤30至200秒；步骤E中所述进行金属剥离是将蒸发一层金属材料后的基片浸泡在丙酮中，除去上面的光刻胶和第二层光刻胶上面的金属；步骤F中所述溶掉高温固化后的光刻胶是将基片置于二甲基吡咯烷酮中，在100摄氏度下加热，至少浸泡15分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗。

2.根据权利要求1所述的制作空气桥的方法，其特征在于，步骤A中所述光刻显影后进一步包括：定义与下层金属连接的空气桥的桥墩。

3.根据权利要求1所述的制作空气桥的方法，其特征在于，步骤C中所述光刻显影进一步包括：定义空气桥。

4.根据权利要求1所述的制作空气桥的方法，其特征在于，步骤D中所述蒸发的金属为金、铝、铜及其合金，厚度为0.4至3μm；所述布线采用电子束蒸发的方法。

5.根据权利要求1所述的制作空气桥的方法，其特征在于，步骤E中所述剥离进一步采用加热或喷淋的方法，使金属更容易剥离。

6.根据权利要求1所述的制作空气桥的方法，其特征在于：

步骤E中所述剥离进一步采用加热的方法，以加速光刻胶的溶解，且加热的温度要小于有机物的沸点。

说明书

一种制作空气桥的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体器件及集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种仅使用一种光刻胶制作空气桥的方法，以解决多层布线以及电极间的相互联结问题。

背景技术

[0002] 随着III-V族异质结双极性晶体管(Heterojunction BipolarTransistor，HBT)器件工艺水平和集成度的提高，电路中的连接越来越重要，在连接的过程中，金属的交叠在所难免。

[0003] 另一方面，在现代半导体器件制作过程中，电路结构越来越复杂，往往采用多次金属进行互联，金属互连线的交叠也在所难免。但是当金属线相互交叉或重叠时，就会存在寄生电容，寄生电容的容量与交叠处填充介质的介电常数成正比。由于空气的介电常数最小，交叉或重叠间为空气时，寄生电容最小。这种连接方式称为空气桥。

[0004] 目前常用的制作空气桥的方法是用光刻胶将所需图形转移到另一种牺牲层上制作空气桥的方法，其制作方法和特点为：

[0005] 用光刻胶将所需图形转移到另一种牺牲层上制作空气桥的主要步骤包括：

[0006] 1)在衬底上涂两层光刻胶；

[0007] 2)在上层光刻胶上曝光、显影，获得桥模图形；

[0008] 3)对下层刻蚀和氯苯浸泡，将上层的桥模图形转移到下层；

[0009] 4)泛曝光、显影去除剩余的上层胶；

[0010] 5)在已形成桥模的衬底上，涂薄聚甲基丙烯酸甲酯-顺丁烯二酐光刻胶和厚正胶；经曝光、反转显影使普通正性光刻胶形成布线图形，等离子刻蚀去除布线图形窗口内的聚甲基丙烯酸甲酯-顺丁烯二酐光刻胶；

[0011] 6)蒸发金属、剥离后形成空气桥布线金属。

[0012] 该方法制作的空气桥质量较好，但是制作支撑空气的牺牲胶块的过程复杂，而且要使用氯苯(致癌物质)，而且氯苯浸泡过程可控性不好，空气桥精度不高。

[0013] 由此可见，制作空气桥的需采用多种光刻胶。如能仅用一种光刻胶制作空气桥，避免使用氯苯等有害物质，不仅有利于保护环境，还能有效节约成本。本发明仅用一种光刻胶制作空气桥，有效利用正性光刻胶分辨率高，去除容易等特点。

发明内容

[0014] (一)要解决的技术问题

[0015] 有鉴于此，针对现有空气桥制作技术中存在精度不高，可控性差，需用多种光刻胶实现等不足，本发明的主要目的在于提供一种工艺简单，可控性好，精度高，无需使用剧毒试剂，仅用一种光刻胶即可实现的低成本的制作空气桥的方法。

[0016] (二)技术方案

[0017] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

[0018] 一种制作空气桥的方法，该方法仅使用一种光刻胶，具体包括：

[0019] A、在基片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作桥墩图形；

[0020] B、对制作了桥墩图形的基片进行高温固化；

[0021] C、在高温固化后的基片上旋涂第二层同种光刻胶，光刻、显影，制作桥面图形；

[0022] D、蒸发金属，布线；

[0023] E、进行金属剥离；

[0024] F、溶掉高温固化后的光刻胶。

[0025] 优选地，步骤A中所述光刻胶为正性光刻胶或反转胶，该光刻胶的厚度0.6至3μm。

[0026] 优选地，步骤A中所述光刻显影后进一步包括：定义与下层金属连接的空气桥的桥墩。

[0027] 优选地，步骤B中所述进行高温固化采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到200摄氏度之间。

[0028] 优选地，步骤C中所述光刻胶与第一次旋涂所用的光刻胶相同，为正胶或反转胶，该光刻胶的厚度为0.6至3μm，剖面为倒梯形以利于金属的剥离。

[0029] 优选地，步骤C中所述光刻显影后进一步包括：定义空气桥。

[0030] 优选地，步骤D中所述蒸发的金属为金、铝、铜及其合金，厚度为0.4至3μm；所述布线采用电子束蒸发的方法。

[0031] 优选地，步骤E中所述剥离采用在有机溶剂中浸泡的方法，该有机溶剂包含丙酮、S1165去胶液或二甲基吡硌烷酮。

[0032] 优选地，步骤E中所述剥离进一步采用加热或喷淋的方法，使金属更容易剥离。

[0033] 优选地，步骤F中所述溶掉高温固化后的光刻胶采用在有机溶剂中浸泡的方法，该有机溶剂包含丙酮、二甲基吡硌烷酮或S1165去胶液；步骤F中所述剥离进一步采用加热的方法，以加速光刻胶的溶解，且加热的温度要小于有机物的沸点。

[0034] (三)有益效果

[0035] 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

[0036] 1、本发明仅使用一种光刻胶制作空气桥，有效地节约成本。

[0037] 2、本发明制作空气桥过程中，用正胶或反转胶(这时反转胶作为正胶使用。注：反转胶在不进行反转工艺时即为正胶)制作支撑空气桥的牺牲胶层，通过光刻就可直接制作所需图形，工艺操作简单，可控性好。

[0038] 3、本发明在制作空气桥过程中，用于支撑空气桥的牺牲胶层采用分辨率高的正性光刻胶(注：反转胶在不进行反转工艺时即为正胶)，从而提高空气桥的精度，制作很窄或者很小桥墩的空气桥。

[0039] 4、本发明在制作空气桥过程中不使用剧毒化学试剂，保护操作人员的身体健康，保护环境。

附图说明

[0040] 图1为本发明提供的仅使用一种光刻胶制作空气桥的方法流程图；

[0041] 图2为本发明提供的仅使用一种光刻胶制作空气桥的工艺流程图。

具体实施方式

[0042] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

[0043] 如图1所示，图1为本发明提供的仅使用一种光刻胶制作空气桥的方法流程图，该方法包括以下步骤：

[0044] 步骤101：在基片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作桥墩图形；

[0045] 步骤102：对制作了桥墩图形的基片进行高温固化；

[0046] 步骤103：在高温固化后的基片上旋涂第二层同种光刻胶，光刻、显影，制作桥面图形；

[0047] 步骤104：蒸发金属，布线；

[0048] 步骤105：进行金属剥离；

[0049] 步骤106：溶掉高温固化后的光刻胶。

[0050] 上述步骤101中所述涂敷的光刻胶可以为S18系列的光刻胶，也可以是AZ5214等正性或反转胶。在基片上涂敷一层一定厚度的光刻胶，其厚度通常为0.6至3μm，在温度80至115℃下烘烤30至200秒，去除溶剂。然后，将涂敷有光刻胶的基片在G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机下曝光，将曝光后的基片置于显影液中显影。光刻显影定义了与下层金属连接的空气桥的桥墩图形。

[0051] 上述步骤102中所述进行高温固化采用烘箱、热板或合金处理炉，温度在100摄氏度到200摄氏度之间。进行高温固化的目的一是为了防止光刻胶被二次光刻胶溶解或显影液溶解、腐蚀，二是使桥墩的边缘变得圆滑，防止空气桥金属在桥墩的边缘断裂。进行高温固化的过程具体包括：将基片放入100至200摄氏度烘箱烘烤3至120分钟或者在100至200摄氏度热板烘烤3至120分钟。

[0052] 上述步骤103中所述光刻胶与第一次旋涂所用的光刻胶相同，为正胶或反转胶，该光刻胶的厚度为0.6至3μm，剖面为倒梯形以利于金属的剥离。具体包括：涂敷的光刻胶与步骤101所涂的光刻胶相同，在基片上涂敷一层一定厚度的光刻胶，厚度为0.6至3μm，在温度80至115℃下烘烤30至200秒。

[0053] 在本步骤中，如果是用S18系列的正胶须经在显影液中浸泡、烘干、曝光和烘烤去除溶剂等几个过程。经显影后形成倒梯形剖面结构的光刻胶。如果用AZ5214反转胶则先将涂敷有光刻胶的基片在G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机下曝光；将曝光后的基片在高温下烘烤，实现反转；在曝光机下，对基片进行无掩膜泛曝；将泛曝光后的基片置于显影液中显影。

[0054] 上述步骤103中所述对涂敷的光刻胶进行显影包括：将显影后的基片置于干法刻蚀机中处理残胶；光刻显影进一步包括：定义空气桥，制作桥面图形。

[0055] 上述步骤104中所述蒸发的金属为金、铝、铜及其合金，厚度为0.4至3μm；所述布线采用电子束蒸发的方法，具体包括：将处理后的基片放入蒸发炉中，抽真空，蒸发一定厚度和组分的金属。

[0056] 上述步骤105中所述剥离采用在有机溶剂中浸泡的方法，该有机溶剂包含丙酮、S1165去胶液或二甲基吡硌烷酮，具体包括：将蒸发金属后的基片置于上述有机溶剂中浸泡一定的时间。所述进行金属剥离包括：浸泡过程中可以采用加热、喷淋、制冷、超声、兆声等技术手段，使金属更容易剥离，便于剥离和去除胶块。所述进行金属剥离包括：将不需要的金属和光刻胶去掉后，用溶剂和去离子水冲洗基片，然后氮气吹干。

[0057] 上述步骤106中所述溶掉高温固化后的光刻胶采用在有机溶剂中浸泡的方法，该有机溶剂包含丙酮、二甲基吡硌烷酮或S1165去胶液等溶解光刻胶的有机溶剂。所述溶掉高温固化后的光刻胶包括：采取加热的方法以加速光刻胶的溶解，加热的温度要小于有机物的沸点。

[0058] 基于图1所述的本发明仅使用一种光刻胶制作空气桥的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明进一步详细说明。

[0059] 在本实施例中，使用AZ5214制作空气桥。下面结合具体的工艺示意图2进一步说明本发明的详细工艺方法和步骤，图2为本发明提供的仅使用一种光刻胶制作空气桥的工艺流程图。

[0060] 如图2中示意图a所示，示意图a为在基片上涂敷一定厚度的光刻胶AZ5214，覆盖底层金属，厚度可为2.0μm，然后在温度80至115℃下烘烤30至200秒，如90℃条件下烘烤90秒。

[0061] 如图2中示意图b所示，将涂敷有光刻胶AZ5214的基片在曝光机下曝光；例如G、2
H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机。例如在I线曝光机下，采用光强为10mW/cm，曝光时间8秒。将曝光后的基片置于显影液中显影，形成支撑空气桥的牺牲胶块；显影时间以刚好获得所需图形为准。例如，在显影液中浸泡50秒。放入去离子水中冲洗，去掉残留显影液，用氮气吹干。

[0062] 将基片进行烘烤，使牺牲胶层边缘变缓，便于制作金属爬坡；同时固化牺牲胶层，防止该胶层被二次光刻胶溶解或显影液溶解、腐蚀。例如，放在130摄氏度的烘箱中，烘烤20分钟。

[0063] 如图2中示意图c所示在基片上涂敷一定厚度的AZ5214，例如厚度为2.0μm的AZ5214，然后在温度80至115℃下烘烤30至200秒，如90℃条件下烘烤90秒；将涂敷有AZ5214的基片在曝光机下曝光；例如G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，曝光时2
间以能显影干净窗口中的光刻胶为准。例如在I线曝光机下，采用光强为10mW/cm，曝光
2.3秒。将基片放在较高温度下烘烤，以实现反转。例如放在115摄氏度的热板上烘烤80
2
秒。将基片置于曝光机下泛曝。例如在I线曝光机下，采用光强为10mW/cm，泛曝30秒。将泛曝光后的基片置于显影液中显影，生成倒梯形剖面的光刻胶如图c；显影时间以刚好获得所需图形为准。将显影后的基片置于干法刻蚀机中，处理残胶；例如采用RIE刻蚀机，刻蚀时间以刚好去掉残胶为准，如60秒。

[0064] 如图2中示意图d所示，采用电子束蒸发设备在处理残胶后的基片表面蒸发一层金属材料，如Ti/Au。

[0065] 如图2中示意图e所示，将蒸发一层金属材料后的基片浸泡在有机溶剂中若干时间，除去上面的光刻胶和第二层光刻胶上面的金属。例如放在丙酮中浸泡。为使要去掉部分的金属和光刻胶更容易脱落，可采取加温和喷淋的方法。

[0066] 如图2中示意图f所示，在有机溶剂中浸泡，使牺牲层的光刻胶溶解，形成空气桥。例如将基片置于二甲基吡咯烷酮中，在100摄氏度下加热，至少浸泡15分钟，然后依次用丙酮、乙醇和去离子水冲洗，完成剥离，形成空气桥。

[0067] 在本发明所举的实施例中，使用AZ5214制作。在实际应用中，也可以采用AZ52系列和S18系列的光刻胶等也可实现空气桥的制作。即仅用一种光刻胶使胶的边缘形貌交替形成正梯形和倒梯形结构，以实现空气桥的制作，这样的技术方案与本发明提供的技术方案在技术思路上是一致的，应包含在本发明的保护范围之内。

[0068] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。