阅读说明：本技术 一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物 (High-coating-uniformity negative photoresist composition for mesa device ) 是由 马骥 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物,包括环化聚异戊二烯：重均分子量范围为20W~30W,分子量分布Mw/Mn范围为1.0～2.0,环化率55%~85%；环化聚丁二烯：重均分子量范围为2W~4W,分子量分布Mw/Mn范围为1.2～2.4,环化率60%~80%；光敏剂：所述光敏剂为2,6-二[(4-叠氮基苯基)亚甲基]-4-甲基-环己酮；偶联剂。该组合物有效保护台面芯片各个位置的衬底,不出现腐蚀钻蚀问题且不出现浮胶、显影不净等质量异常问题。(The invention relates to a high coating uniformity negative photoresist composition for a mesa device, which comprises cyclized polyisoprene: the weight average molecular weight range is 20W-30W, the molecular weight distribution Mw/Mn range is 1.0-2.0, and the cyclization ratio is 55% -85%; cyclized polybutadiene: the weight average molecular weight range is 2W-4W, the molecular weight distribution Mw/Mn range is 1.2-2.4, and the cyclization rate is 60% -80%; photosensitizer: the photosensitizer is 2, 6-bis [ (4-azidophenyl) methylene ] -4-methyl-cyclohexanone; a coupling agent. The composition effectively protects the substrate at each position of the table-board chip, and has no corrosion and undercutting problems and no quality abnormity problems such as floating glue, incomplete development and the like.)

一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物

技术领域

本发明涉及一种组合物，尤其涉及一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物。

背景技术

环化橡胶——双叠氮负性光刻胶因具有优秀的透光性、粘合性、抗酸抗碱性、柔顺性等特性，在分立器件及功率器件芯片的生产中，仍具有不可替代的作用。特别是在台面功率芯片的制造中，因环化橡胶——双叠氮负性光刻胶的优秀的耐蚀刻性能，可以达成100um-150um的器件深槽腐蚀的要求。

但目前市场使用的环化橡胶——双叠氮负性光刻胶，因涂布后在台面管芯的不同位置的胶膜厚度均匀性差异过大，对台面形成后的芯片保护效果不佳，导致台面涂布时，台面边界位置的光刻胶厚度过薄，难以抵挡蚀刻液的侵蚀，导致衬底氧化层缺损，甚至蚀穿氧化层，引起保护环位置出现镀金现象，影响产品外观，严重时氧化层被穿透，导致芯片打火击穿，可靠性差。即使调整涂胶程序，也不能兼顾台面各个位置的厚度均达到合适水平，过低的涂胶转速还可能导致显影时胶膜溶胀严重，出现浮胶、钻蚀等现象。

因高台面导致的涂布均匀性差，衬底保护不良等问题是目前台面芯片制程面临的主要问题之一。

发明内容

本发明为了提高光刻胶组合物在台面芯片上的涂布均匀性，提供了一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物，即一种新的环化橡胶——双叠氮负性光刻胶组合物，该组合物在有效保护台面芯片各个位置的衬底，不出现腐蚀钻蚀问题的前提下，兼容现有的芯片生产工艺制程，不出现浮胶、显影不净等质量异常，解决台面器件因腐蚀导致的外观不良和电性异常问题。

本发明所采取的技术方案为：一种用于台面器件的高涂布均匀性负性光刻胶组合物，包括

环化聚异戊二烯：重均分子量范围为20W~30W，分子量分布Mw/Mn范围为1.0～2.0，环化率55%~85%；

环化聚丁二烯：重均分子量范围为2W~4W，分子量分布Mw/Mn范围为1.2～2.4，环化率60%~80%；

光敏剂：所述光敏剂为2，6-二[（4-叠氮基苯基）亚甲基]-4-甲基-环己酮

偶联剂。

进一步的，所述环化聚异戊二烯重均分子量范围为20W~30W，分子量分布Mw/Mn范围为1.0～1.5。

进一步的，所述环化聚异戊二烯的环化率为65%~80%。

进一步的，所述环化聚异戊二烯在组合物中的质量浓度范围为10～30%。

进一步的，所述的环化聚丁二烯，重均分子量为3.2~3.8W，分子量分布Mw/Mn范围为1.2～2.4。

进一步的，所述环化聚丁二烯环化率为70%~75%。

进一步的，所述环化聚丁二烯在组合物中的质量分数范围2～6%。

进一步的，所述光敏剂在组合物中的质量分数为0.2～0.6%。

进一步的，所述偶联剂包括但不限于氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙二胺丙基三乙氧基硅烷，乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合物。

本发明所产生的有益效果包括：本发明利用异戊二烯及丁二烯环化橡胶的搭配，实现同时提高光刻胶台面涂布均匀性及增高光刻胶膜单位厚度下的曝光交联密度的目的，增强胶膜的抗酸能力、抗溶胀能力，在不降低工艺效率的基础上，保护台面玻璃不受腐蚀液侵蚀。

附图说明

图1a 现有负性光刻胶台面涂布形态；

图1b台面交界处光刻胶涂布厚度示例；

图2a台面腐蚀后玻璃层破损光学显微镜放大图例；

图2b台面腐蚀后玻璃层破损SEM剖面放大图例

图3台面涂布形态图片；

图4 实施例1中光刻胶台面涂布情况；

图5实施例1显影后表面状态图片

图6实施例1样品腐蚀后玻璃形态；

图7实施例2台面涂布形态图片；

图8 实施例2中光刻胶台面涂布情况；

图9实施例2台面腐蚀后玻璃形态；

图10实施例3台面涂布形态图片；

图11 实施例3中光刻胶台面涂布情况；

图12台面腐蚀后玻璃形态；

图13 涂布条件a中RFJ-210-450TVS芯片台面涂布形态；

图14 涂布条件a中RFJ-210台面涂布膜厚数据；

图15 涂布条件a中RFJ-210-450台面腐蚀形态；

图16 涂布条件b中RFJ-210-450涂布形态；

图17涂布条件b中RFJ-210涂布形态；

图18 SC-450台面涂布形态；

图19 SC-450台面涂布膜厚数据；

图20 SC-450调整后涂布形态；

图21 SC-450台面涂布膜厚数据；

图22 SC-450 增厚涂布胶点残留图片；

图23 SC-450 增厚涂布腐蚀残留图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

实施例一

配方：环化聚异戊二烯，重均分子量24.4W，分子量分布Mw/Mn=1.09，质量分数含量16.3%；环化聚丁二烯，重均分子量3.6W，分子量分布Mw/Mn=1.35，质量分数含量3.6%；光敏剂（2，6-二[（4-叠氮基苯基）亚甲基]-4-甲基-环己酮）质量分数含量0.4%；氨丙基三乙氧基硅烷质量分数含量0.02%；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷质量分数含量0.02%。其余为溶剂二甲苯和乙苯，其中乙苯含量14%。

涂布条件：涂胶转速1000转，10秒；烘烤110度35分钟。

涂布效果及性能

如图3，实施例1的负性光刻胶在芯片台面涂布后的不同位置的胶膜厚度均匀性明显优于现有光刻胶。如图4，实施例1的负性光刻胶，在光阻法GPP台面芯片涂布后，顶部厚度平均6.1微米，底部厚度平均15.5微米，台面拐角厚度平均可达到3.6微米，完全可以满足台面衬底保护需求。如图5，显影后并不引入浮胶、显影不良等问题，与生产工艺完全兼容。如图6，芯片腐蚀后衬底保护良好，无玻璃腐蚀现象。

实施例二

配方：环化聚异戊二烯，重均分子量20.2W，分子量分布Mw/Mn=1.08，质量分数含量17.3%；环化聚丁二烯，重均分子量3.6W，分子量分布Mw/Mn=1.35，质量分数含量3.8%；光敏剂质量分数含量0.4%；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷质量分数含量0.03%。其他为溶剂二甲苯和乙苯，其中乙苯含量14%。

涂布条件：涂胶转速1100转，10秒；烘烤110度35分钟。

如图7，实施例2的负性光刻胶在芯片台面涂布后，不同位置的胶膜厚度均匀性比实施例1有所下降。如图8，实施例2的负性光刻胶，在光阻法GPP台面芯片涂布后，顶部厚度平均5.4微米，底部厚度平均19.4微米，台面拐角厚度平均达到2.25微米。如图9，仍可满足台面腐蚀保护需要，并不出现明显浮胶、胶点残留现象。

台面拐角厚度降低是因为为保证台面底部厚度不超过20微米而引起浮胶问题，需要增加涂胶转速所导致。

实施例三

配方：环化聚异戊二烯，重均分子量28.2W，分子量分布Mw/Mn=1.07，质量分数含量14.5%；环化聚丁二烯，重均分子量3.6W，分子量分布Mw/Mn=1.35，质量分数含量3.2%；光敏剂质量分数含量0.4%；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷质量分数含量0.03%。其他为溶剂二甲苯和乙苯，其中乙苯含量14%。

涂布条件：涂胶转速1100转，10秒；烘烤110度35分钟。

如图10，实施例3的负性光刻胶在芯片台面涂布后，整体涂膜厚度均有降低，台面各区域涂膜厚度均匀性提升。如图11，实施例3的负性光刻胶，在光阻法GPP台面芯片涂布后，顶部厚度平均4.2微米，底部厚度平均11.6微米，台面拐角厚度平均达到2.0微米。如图12，仍可满足台面腐蚀保护需要，并不出现明显浮胶、胶点残留现象。

整体厚度降低的原因是环化聚异戊二烯分子量增加，导致光刻胶粘度上升，达到600CP以上，过高的粘度会引起滴胶量上升，并容易出现表面光刻胶缺失问题，因此需要控制光刻胶整体粘度在600CP以下。

使用本配方配置的环化橡胶——双叠氮负性光刻胶，也可在沟槽深度60~70um的氧化隔离低压TVS芯片上涂布，提高台阶覆盖胶膜的均匀性及曝光显影后的胶膜致密性。

对比例1

对比品1：苏州瑞红电子化学品有限公司，RFJ-210产品。

1.1 涂布条件a：涂胶转速1500转，15秒；烘烤110度35分钟。

此工艺条件是光阻法GPP产品生产使用的现行程序，如降低涂胶转速，显影后将出现脱胶、显影不干净等问题。

如图13，在保证不出现浮胶、显影不净的条件下，现用程序下RFJ-210负性光刻胶在芯片台面涂布后，台面拐角位置的胶膜厚度不足。如图14，现用品台阶交界拐角位置平均膜厚只有0.3~0.5微米。如图15，腐蚀后玻璃层存在损伤现象。

1.2涂布条件b：涂胶转速1000转，10秒；烘烤110度35分钟。

如图16和图17所示，通过降低涂胶转速，将台面拐角胶膜平均厚度提升至2微米以上，RFJ-210光刻胶在台面底部的胶膜厚度大幅度增加，平均厚度达到35微米，此时显影后出现胶丝黏连和浮胶现象。调整曝光、烘烤等工艺条件不能彻底解决此问题，并且导致生产效率下降。

对比例2

对比品2：台湾富士药品有限公司，SC-450产品。

2.1涂布条件a：涂胶转速1500转，15秒；烘烤110度35分钟。

如图18-19所示，SC-450光刻胶现有程序涂布，台面各位置的胶膜厚度均匀性差，台面拐角位置的厚度只有0.3~0.5微米。

2.2涂布条件b：涂胶转速1000转，10秒；烘烤110度35分钟。

如图20-21所示，通过降低涂胶转速，将台面拐角胶膜平均厚度提升至2微米以上，SC-450光刻胶在台面底部的胶膜厚度大幅度增加，平均厚度达到30微米，

RFJ-210-450及SC-450两种光刻胶涂布形态及厚度分布无明显差异。如图22和23，显影后及腐蚀后存在胶点残留现象。

本发明中的负性光刻胶可以适用于GPP、TVS、二极管等台面器件的台面光刻和平面光刻，在台面的不同剖面位置，都具有良好的涂布膜厚均匀性。在保证台面顶部和底部胶膜厚度适中的条件下，大幅度提高台面拐角位置的胶膜厚度，有效的增加了光刻胶对衬底的保护能力。解决台面器件光刻胶难以良好保护衬底，导致外观及电性异常的问题。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。