含有乳酸酯的防腐剂的制作方法

专利名称：含有乳酸酯的防腐剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及的技术领域为微处理器上的液晶像素阵列，并且更确切地说涉及一种防止金属像素阵列腐蚀的工艺。
2、相关技术的讨论用于为数字高清电视(HDTV)产生和放映图像的硅基微处理器具有形成在单晶硅衬底上的高反射性金属像素的阵列。液晶被封装在像素上。这被称作用于数字电视的硅上液晶(LCOS)显示技术，因为液晶投映出由来自于微处理器控制的金属像素的输入所形成的图像，该微处理器由硅衬底表面上的像素阵列下面的层中制造的晶体管形成。
这些高反射性的金属像素由已经被蚀刻的铝或铝铜合金膜形成。铝或铝/铜合金膜形成在硅晶片上。利用通过用于形成图案的掩模来照射光刻胶材料并且之后对该光刻胶进行显影来形成用于该蚀刻的图案。该光刻胶图样在金属膜被蚀刻时充当掩模。利用剧烈腐蚀铝或铝/铜膜的氯等离子蚀刻剂来蚀刻该金属膜。腐蚀是由蚀刻剂中的氯和空气相结合形成盐酸而引起的。腐蚀可能形成超过1微米高的峰，并且也可能使金属膜变形和将其破坏。在将铝/铜合金膜蚀刻成像素阵列之后，用含有乙二醇的聚合物去除化学剂对该像素阵列进行清洗，以除去聚合物基的光刻胶。这种含有乙二醇的聚合物去除化学剂引起铝/铜合金膜的点蚀。

图1示出了了硅衬底100，在该硅衬底上已经通过上述方法由薄铝铜合金层120形成了金属像素阵列110。如上所述，产生金属像素110的晶界中的腐蚀峰130和金属点蚀140。
铝/铜合金像素阵列的腐蚀使数字电视中使用的LCOS微处理器的成品率和性能都下降了。这是因为这些像素必须是高反射性的，以便可以正常地工作。而且，像素的平坦性对于器件性能来说是必需的，以便允许将玻璃盖放置在像素上，从而在像素和玻璃盖之间产生密封的其中注入液晶的空间。如果存在高度大于像素和玻璃盖之间空间厚度的腐蚀峰，则玻璃盖将不会很好地吻合并且液晶将泄露出去。
附图简述图1是具有腐蚀峰和点蚀的现有技术金属像素阵列的剖面图的示意；图2a-2e示出了一种用含乳酸酯的溶液涂覆金属膜并且随后通过蚀刻形成金属像素阵列的方法的剖面图，该金属像素阵列由该金属膜形成；图3示出了硅微处理器上的液晶管芯的剖面图。
本发明的详细说明这里介绍的是通过用含乳酸酯的溶液涂覆铝基膜来防止该膜腐蚀的方法和用含乳酸酯的溶液涂覆该膜得到的衬底。在下面的说明中阐述了大量具体细节。然而本领域的普通技术人员将意识到这些具体细节对于实施本发明的实施方式不是必需的。尽管在附图中示出并且介绍了本发明的某些示例性的实施例，但是应当理解这些实施例只是示意性的而不是对本发明的限制，并且本发明不限于示出和介绍的具体构造和设置，这是因为本领域普通技术人员可以想到许多修改形式。在其它情况下，不特别具体地阐述公知的半导体制造工艺、技术、材料、设备等，以避免不必要地混淆本发明的实施例。
通过在蚀刻铝基金属膜之前向铝基金属膜施加含乳酸酯的溶液可以使铝基金属膜的腐蚀最小化。在用腐蚀性的蚀刻剂蚀刻铝基金属膜之前将所述含乳酸酯的溶液施加到该膜上。使铝基膜的腐蚀最小化可以增加高反射性像素阵列的成品率和性能，该像素阵列由用于数字电视的硅上液晶(LCOS)微处理器的铝基金属形成。
图2a示出了半导体衬底200，在该衬底上已经形成了铝基金属膜210的薄层。该半导体衬底200可以是单晶硅。铝基金属膜210可以具有大约在1000和1500范围内的厚度。该铝基金属膜210可以是纯铝或铝铜合金。该铝铜合金可以是约1％-5％的铜，更具体地说约5％的铜。将铜添加到铝中以防止铝的电迁移。有意义的是使用薄铝基金属膜210以使得膜210尽可能地具有反射性。通过将含乳酸酯溶剂220施加到铝基金属膜210上并且让含乳酸酯溶剂220自己散开或是旋转衬底200以分散含乳酸酯溶剂220，从而将含有乳酸酯的溶剂220施加到铝基金属膜210上。假如使用旋转来分散含乳酸酯溶剂220，则可以将衬底200在约1200rpm和1700rpm的范围内的速率下旋转约1秒-3秒。含乳酸酯溶剂220可以是乳酸乙酯。乳酸乙酯无毒并且便宜。施加到铝基金属膜210的乳酸乙酯的量可以是足以防止铝基金属膜210的腐蚀的量。含乳酸酯溶剂220被施加到铝基金属膜210的时间足以使得含乳酸酯溶剂220渗透铝基金属膜210的晶界。晶界是铝基金属膜210中不同晶体之间的边界。晶界常常是金属上腐蚀开始的地方。渗透铝基金属膜210的晶界是有利的，因为防止铝基金属膜210腐蚀的机制可以是乳酸酯填充在晶界中并且防止氯离子、水和其它含水污染物渗透金属晶粒从而引起腐蚀和点蚀反应。然后从铝基金属膜210的表面上部分或全部地蒸发含乳酸酯溶剂220。通过旋转衬底200可以有助于含乳酸酯的溶剂的蒸发。
如图2b中所示，在含乳酸酯溶剂220被施加到铝基金属层210之后，可以将如重氮萘醌(diazonapthalquinone)/Novolac型的光刻胶230淀积在铝基金属层210上。可以将光刻胶230旋涂到所需的厚度。光刻胶厚度可以大约在2500和4500的范围中。已经用含乳酸酯溶剂220处理过的铝基金属层210上使用的光刻胶230的量比没有用含乳酸酯溶剂处理过的金属层上使用的光刻胶230的量少约60％。然后对光刻胶230进行掩模并将其暴露于辐射，以改变被辐射部分中光刻胶230的溶解度。然后对光刻胶230进行显影，以形成图2c中所示的图案化的光刻胶230。图案化的光刻胶230产生将被蚀刻到铝基金属膜210中的图案以生成金属像素阵列。然后用氯等离子蚀刻剂来蚀刻该铝金属基膜210，以形成图2d中所示的结构。该氯等离子蚀刻剂可以由如BCl3、BCl4或SiCl4的含氯化合物的等离子体形成。在蚀刻铝金属基膜210之后，通过在灰化室中对光刻胶230进行灰化来除去光刻胶230。然后使用可以除去如光刻胶230的聚合物基材料的溶剂在湿式工作台上除去残余的光刻胶230。用于去除光刻胶230的溶剂可以是含有乙二醇、Microstrip(Arch Chemicals)或EG3(Air Products)的溶剂。将含乳酸酯溶液施加到铝基金属膜210也可以防止含有聚合物去除化学剂的乙二醇或用于相同目的的专用或指定的其他化学混合物引起的点蚀。图2e示出了在除去光刻胶230之后由被蚀刻过的铝基金属膜210形成的金属像素240。在一个实施例中，金属像素240可以是像素阵列的一部分，该像素阵列具有用于高清电视(HDTV)微芯片的1024像素×768像素。在一个8英寸的硅晶片上，约有64个管芯，其中每个管芯含有一个1024×768像素的像素阵列。
图3示出了由半导体衬底310形成的HDTV微芯片管芯，该衬底具有在金属像素阵列300下面的层中形成的CMOS晶体管。该半导体衬底可以是单晶硅衬底。金属像素阵列300可以由铝铜合金形成。为了形成HDTV微芯片管芯，将隔离物330放置在每个金属像素阵列300的周围并且将玻璃盖320放置在隔离物330和金属像素阵列300之上以包含已经放在每个金属像素阵列300上的液晶340。玻璃盖320和金属像素阵列300之间间隔的厚度大约为1微米。在玻璃盖320被粘合到适当的位置并固定之后，将金属像素阵列300切割成单个管芯以形成单个HDTV微芯片管芯，如图3所示的那样。该金属像素阵列300是高反射性的，并且可以反射入射光350。
如此已经介绍了本发明的几个实施例。然而，本领域的普通技术人员将意识到本发明不限于介绍的实施例，而是在下面所附权利要求的范围和精神内可以进行修改和变化。
权利要求
1.一种方法，包括在半导体衬底上提供铝基金属膜；将含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上；以及在将该含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上之后蚀刻该铝基金属膜。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在将该含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上之后将该含有乳酸酯的溶液从该铝基金属上蒸发掉。
3.如权利要求1所述的方法，其中将含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上包括用该含有乳酸酯的溶液填充该铝基金属膜的至少一个晶界。
4.如权利要求1所述的方法，其中在半导体衬底上提供铝基金属膜包括提供铝铜合金膜。
5.如权利要求1所述的方法，其中将该含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上包括将乳酸乙酯分布到该铝基金属膜上，并且旋转该衬底以将该乳酸乙酯散布在该金属像素阵列上。
6.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻该铝基金属膜包括用氯等离子蚀刻剂蚀刻该铝基金属膜。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括在将该含有乳酸酯的溶液施加到该铝基金属膜上之后将光刻胶分布到该铝基金属膜上。
8.一种方法，包括在硅衬底上提供具有形成的晶界的铝铜合金膜；将乳酸乙酯施加到该铝铜合金膜上以填充该铝铜合金膜的所述晶界；将该含有乳酸酯的溶液从该铝铜合金膜上蒸发掉；以及用氯等离子蚀刻剂蚀刻该铝铜合金膜，以形成像素阵列。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括在蚀刻该铝铜合金膜之前对该铝铜合金膜上的光刻胶树脂进行图案化。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括在蚀刻该铝铜合金膜之后用含有聚合物去除化学剂的乙二醇除去该光刻胶树脂。
11.一种方法，包括提供具有多个晶界的铝基金属膜；以及通过用乳酸酯填充该铝基金属膜的所述多个晶界来防止该铝基金属膜的腐蚀。
12.如权利要求11所述的方法，其中通过用乳酸酯填充该铝基金属膜的所述多个晶界来防止该铝基金属膜的腐蚀防止了用于蚀刻该铝基金属膜的氯等离子蚀刻剂引起的腐蚀峰的形成。
13.如权利要求11所述的方法，其中通过用乳酸酯填充该铝基金属膜的所述多个晶界来防止该铝基金属膜的腐蚀防止了用含有聚合物去除化学剂的乙二醇从该铝基金属膜上除去光刻胶而引起的点蚀。
14.一种装置，包括形成在半导体衬底上的多个晶体管；形成在该多个晶体管上的金属像素阵列，其中该金属像素阵列具有被乳酸酯填充的晶界；形成在该金属像素阵列上的液晶层，该液晶层被包含在该金属像素阵列和玻璃盖之间。
15.如权利要求14所述的装置，其中该液晶层的厚度约为1微米。
16.如权利要求14所述的装置，其中该金属像素阵列由铝铜合金形成。
全文摘要
通过在铝基金属膜被蚀刻之前向铝基金属膜施加含乳酸酯的溶液可以使铝基金属膜的腐蚀最小化。在用腐蚀性的蚀刻剂蚀刻铝基金属膜之前将含乳酸酯的溶液施加到该膜上。使铝基膜的腐蚀最小化可以增加高反射性的像素阵列的成品率和性能，所述像素阵列由用于数字电视的硅上液晶(LCOS)微处理器中的铝基金属形成。
文档编号G02F1/1335GK1961409SQ200580017351
公开日2007年5月9日 申请日期2005年6月14日 优先权日2004年6月28日
发明者亚当·R·斯蒂芬森, 休·D·昌 申请人:英特尔公司