[发明专利]光蚀刻用复合显影液

说明书

技术领域

本发明涉及一种显影液，尤其涉及一种应用于窄线宽集成电路和高分辨率薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）的显影液。

背景技术

随着半导体集成电路产业规模的扩大与技术的不断进步，集成程度根据摩尔定律增加，线宽不断缩小，对微细图形的加工技术要求日益提高。虽然干法蚀刻比湿法蚀刻对微细加工的准确性高，但其蚀刻时间长，较适用于浅表精细加工，因而成熟可靠的湿法光蚀刻仍然是占主流的加工工艺。

微细加工及高集成技术对光刻胶的分辨率要求不断提高，这体现在曝光机曝光波长的不断减小，如大规模集成电路的曝光光源从紫外光向更细波长的g线（436nm）， i线（365nm）， KrF准分子激光（248nm）， ArF准分子激光（193nm）等的发展。同时体现在与之配套的光刻胶种类的更新换代和对光蚀刻工艺的精确控制。如酚醛树脂-重氮萘醌系的光刻胶可用于紫外光，g线，i线的制造工艺，可用于线宽为0.25μm的集成电路。用于0.25μm的248nm光刻胶通常采用聚对羟基苯乙烯衍生物为成膜树脂，芳基碘鎓盐或硫鎓盐作为光致产酸剂。而用于0.15μm以下的193nm光刻胶制备的主体树脂主要有丙烯酸树脂、马来酸酐共聚物、环化聚合物。

在这些光刻胶的显影蚀刻过程中，以四甲基氢氧化铵（TMAH）为代表的有机铵是应用最广泛的显影液。以紫外正性光刻胶为例，其显影的机理是：在光罩通过紫外光的图案的光刻胶感光剂部分生成了茚酸，同时破坏了同Novolak型酚醛树脂同感光剂之间主要以氢键和叠氮耦合作用为主的桥联作用，从而促使光刻胶溶解在碱液中。而248nm及以下的化学增幅法光刻胶是通过光致产酸剂催化聚合物链悬挂官能团在曝光光源照射的情况下发生- O-C-O键断裂，产生更多的酸性基团，从而使原先不溶于碱液的聚合物链溶解在碱液中来达到显示图案的目的。这种酸催化效应使得光刻胶光敏度大幅增强，所用碱液的浓度降低，而对显影液蚀刻速度及蚀刻形状的要求更加严苛。

光蚀刻技术同样大规模用于TFT-LCD产业中，目前应用最多的是紫外正性光刻胶，对应0.26N(2.38%)标准电子级四甲基氢氧化铵显影液，每年的用量超过8万吨（25%）。随着对显示图案品质要求的日益提高，以及全方位角度可见显示的技术发展，TFT-LCD产业应用了更多层光刻，更细线宽的光刻工艺，及更多种类的配套光刻胶体系。

广泛应用的2.38%或更低浓度的TMAH显影液产品同精细光刻技术发展的要求具有较大的差距。已发现对常用的涂布于硅晶圆上紫外正性光刻胶，TMAH对非曝光区的光阻有显著的溶解能力。从允许的最大光阻溶解（<10%)来说，TMAH浓度应小于1%，远低于通常应用的2.38%浓度值。这种显著的对非曝光区的光阻的溶胀溶解能力，使得单一TMAH溶液不能有效的防止光阻膜溶胀，从而防止图案坍塌。因而不适合应用于对线宽进一步细化要求的领域。TMAH所能达到的快速蚀刻能力与精细控制成为矛盾。

此外四甲基氢氧化铵极易吸收空气中的二氧化碳，从而使显影液的显影效果发生变化。通过应用适当分子量截留NF膜去除TMAH碳酸盐的方法，以减少因与环境二氧化碳接触生成碳酸盐而导致的显影性能劣化或以一种补加TMAH的办法以克服生成碳酸盐及溶解光刻胶浓度对显影线宽的影响。这些方法需要昂贵的在线检测设备投入以确定合适的TMAH浓度，也无法解决对非曝光区光阻的溶解问题。

另一方面，不断进步的光蚀刻技术减少了光刻次数，不同光刻胶的应用以及特定显影液的选取，可实现不同光刻胶层同时显影的目的。这种减少光刻次数能达到复杂图案的方法正在引起重视，但同时也有显影速率的要求与显影液配方成本控制的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种应用于窄线宽集成电路和高分辨率薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）的光蚀刻用复合显影液，该复合显影液显影效果好，使用寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种光蚀刻复合显影液，主要适用于窄线宽紫外正性胶显影场合，其组成比例为：包含重量百分比为0.1-25%TMAH，0.1-25%TEAH，其余为水。优选地，TMAH百分含量为0.3-20%，TEAH百分含量为0.2-12.5%，其中TMAH与TEAH的重量比在3-5:1。

本发明的有益效果是：

1、能够改善对非曝光区的光阻的溶胀溶解能力，减少图案崩塌的危险，因而适用于窄线宽的IC工艺或高分辨率的TFT-LCD领域。

2、可以显著增加曝光光阻的溶解能力，提高显影液处理能力。