CN101727022A

CN101727022A - 光敏性干膜的光刻方法

Info

Publication number: CN101727022A
Application number: CN200810201559A
Authority: CN
Inventors: 李德君; 佟大明; 张尔飚
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-06-09

Abstract

一种光敏性干膜的光刻方法，属于半导体制造领域，用于对焊料凸点构图成形，其主要特征在于包括在显影后对光敏性干膜进行第二次碾压处理步骤，从而能够消除现有光刻技术的边缘卷起效应。本发明提供的光敏性干膜的光刻方法能使光刻的图形能准确的转移到焊料凸点，并能提高焊料凸点质量。

Description

光敏性干膜的光刻方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，具体涉及一种焊料凸点的制造方法，尤其涉及一种用于焊料凸点制造中对焊料凸点构图成形的光敏性干膜的光刻方法。

背景技术

光刻技术在半导体制造领域中广泛应用，各种光敏性材料在半导体制造技术中用于构图。光刻胶是在光刻中常用的一种光敏性材料，为液态胶。光刻胶在光刻的过程中，一般包括旋涂、烘干、曝光、显影、定影、坚膜等过程，最终把掩膜版上的图案转移到光刻胶上。光刻胶有正胶、负胶两种。正胶在曝光后，被曝光的区域在光刻完毕后光刻胶被去除，负胶在曝光后，未被曝光的区域在光刻完毕后光刻胶被去除。

另一种用于光刻的材料是光敏性干膜，通常为一种光敏性聚合物材料，可以为聚酰亚胺(PI：polyimide)，苯并环丁烯(BCB：bis-BenzoCycloButene)，聚对亚苯基苯并双噁唑(PBO：P-phenylene-2，6-BenzobisOxazole)等。这种光刻材料适用于需要构图的薄膜比较厚时光刻应用，一般为负胶特性，通常用于焊料凸点(Solder Bump)制造中对焊料凸点构图成形的光刻过程中。

焊料凸点的制造过程中，光敏性干膜的现有光刻方法包括如下过程：

第一步，将光敏性干膜贴于金属种子层上，用滚轮碾压光敏性干膜使其接触贴紧金属种子层。

第二步，对光敏性干膜进行烘烤。

第三步，对光敏性干膜进行光照曝光。

第四步，通过特殊显影液对其显影，未曝光区域的光敏性干膜被去除。

第五步，干燥、坚膜，需电镀沉积焊料的区域构图形成。

图1光敏性干膜的光刻方法的起始步骤示意图。如图1所示，11为芯片上的接触焊盘(Pad)，12为钝化层，13为应力缓冲层，开孔后PVD沉积金属种子层17，金属种子层17较薄，覆盖于孔内壁形成凹孔14，焊料构图沉积于孔洞14中形成凸点。通常凹孔14比较深并且孔壁陡峭，在光敏性干膜的光刻过程中的第一步中，光敏性干膜很难紧贴于凹孔14的表面。图2所示为光敏性干膜贴膜后的结构示意图，15a为光敏性干膜，在滚轮碾压后，光敏性干膜15a并没有紧贴凹孔14内壁，因此会在凹孔14中残留空气。在光敏性干膜的光刻过程中的第二步中，烘烤过程会使凹孔14与光敏性干膜15a之间的残留空气受热膨胀，使原来置于凹孔14中的光敏性干膜向外凸起。图3所示为光敏性干膜烘烤过程后的结构示意图，光敏性干膜的形状改变，形成在14孔之上凸起的光敏性干膜15b。图5所示为未曝光区域的光敏性干膜被去除后的构示意图。如图5所示区域曝光显影后，凹孔14被打开暴露，进一步可用来电镀凸点下金属种子层(Under Bump Metallization)及焊料。但是同时也发现，光敏性干膜被曝光显影后形成光敏性干膜15c，曝光的边缘部分由于光敏性干膜的凸起而存在向上卷起的现象，这种卷起效应将会可能导致出现如下问题：(1)使焊料凸点的图形可能变大，各个焊料凸点的图形大小误差变大；(2)在电镀凸点下金属种子层时，一般先电镀铜薄膜在电镀镍薄膜，有可能在镀铜薄膜时，铜就填充满卷起下的间隙，从而卷起下的间隙中的部分铜上没有电镀上镍，从而使卷起部分下的间隙中的凸点下金属种子层不完全，进一步影响焊料凸点的特性。图8所示为用现有技术光敏性干膜光刻方法电镀后的结构示意图，其中，铜薄膜18与镍薄膜19构成凸点下金属种子层，卷起部分的光敏性干膜下的局部铜薄膜18并未完全被镍薄膜19覆盖。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为改进光敏性干膜的光刻方法对焊料凸点的构图大小可控性及构图均匀性，提供一种光敏性干膜的光刻方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于对焊料凸点构图成形的光敏性干膜的光刻方法包括步骤：

(1)提供半导体结构，所述半导体结构上具有一个或者以上的开口，

形成覆盖所述半导体结构以及开口表面的光敏性干膜；

(2)第一次碾压所述光敏性干膜；

(3)对光敏性干膜进行烘烤；

(4)进行曝光显影，去除半导体结构开口表面上的光敏性干膜；

(5)第二次碾压所述光敏性干膜。

根据本发明提供的光敏性干膜的光刻方法，其中，还包括在所述步骤(5)后对光敏性干膜进行干燥、坚膜。所述碾压通过滚轮下压光敏性干膜完成，碾压时，所述半导体结构及光敏性干膜加热至55℃～65℃温度范围，所述滚轮加热至65℃～75℃温度范围，滚轮对光敏性干膜的下压力范围为0.46Mpa～0.56Mpa。所述光敏性干膜覆盖于半导体结构的金属种子层上。

根据本发明提供的光敏性干膜的光刻方法，其中，所述光敏性干膜为负胶特性，所述光敏性薄膜为光敏性聚合物材料，可以为聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚对亚苯基苯并双噁唑中的任意一种或者几种的混合物。

本发明的技术效果是：通过增加在显影后进行第二次碾压处理，从而能够消除由于凹孔中的空气膨胀导致引起的光刻边缘卷起效应，卷起的边缘被压平、卷起下的间隙消除，从而使光刻的图形能准确的转移到焊料凸点，避免由于边缘卷起引起的焊料凸点图形大小误差。同时，能避免由于边缘卷起引起卷起部分下的间隙中的凸点下金属种子层不完全现象，提高焊料凸点质量。

附图说明

图1至图7是本实施例的光敏性干膜的光刻方法流程示意图；

图8是用现有技术光敏性干膜光刻方法电镀后的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。在附图中，为了清楚放大了层和区域的厚度。本发明所示的实施例不应该被认为仅限于附图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。例如干法刻蚀得到的曲线通常具有弯曲或圆润的特点，但在本发明实施例图示中，均以矩形表示，附图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

图1至图7所示为本实施例的光敏性干膜的光刻方法流程示意图。本实施例中，光敏性干膜具有负胶特性，即曝光后，被曝光区域的光敏性干膜得到图形保留；光敏性干膜为一种光敏性聚合物材料，可以为聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚对亚苯基苯并双噁唑。

结合图2至图7所示，对光敏性干膜的光刻方法实施例作如下详细描述：

步骤1，首先提供图1所示半导体结构。图1所示的半导体结构为焊料凸点制造过程中金属种子层沉积完毕以后的结构，其中，11为半导体衬底上的接触焊盘，通常为金属铜材料；12为钝化层，覆盖于接触焊盘之上并开孔暴露部分接触焊盘11，钝化层可以氮化硅材料；13为应力缓冲层，同构图形状覆盖于所述钝化层之上；17为金属种子层，通过PVD沉积覆盖于钝化层12上，金属种子层17较薄，同时覆盖于孔内壁形成凹孔14。焊料将构图沉积于半导体结构的孔洞14中形成凸点。通常凹孔14比较深并且孔壁陡峭，数量为一个或一个以上。

步骤2，在金属种子层17上贴光敏性干膜15a，光敏性干膜15a覆盖凹孔14；为使光敏性干膜15a更好地贴紧金属种子层17表面，如图2所示，通过滚轮16下压光敏性干膜15a，进行第一次碾压，碾压时，半导体结构及光敏性干膜加热15a至55℃～65℃温度范围，滚轮12加热至65℃～75℃温度范围，滚轮16对光敏性干膜15c的下压力范围为：0.46Mpa～0.56Mpa。第一次碾压后，除凹孔14处外，光敏性干膜15a与金属种子层17之间没有气泡。

步骤3，如图3所示，对光敏性干膜15b进行烘烤(烘烤温度范围为100～125℃，烘烤时间范围为5～30分钟)，烘烤过程中，受光敏性干膜15a覆盖的凹孔14中空气受热膨胀，烘烤结束后，形成在凹孔14之上凸起的光敏性干膜15b。

步骤4，如图4所示，对光敏性干膜进行区域曝光。

步骤5，如图5所示，对光敏性干膜15b进行显影，未被曝光的光敏性干膜在显影后被去除，形成光敏性干膜15c，原来被光敏性干膜15b覆盖的凹孔14被打开。

步骤6，如图6所示，通过滚轮16下压光敏性干膜15c，进行第二次碾压，碾压过程中，半导体结构及光敏性干膜加热15a至55℃～65℃温度范围，滚轮12加热至65℃～75℃温度范围，滚轮16沿一个方向运动，滚轮16对光敏性干膜15c的下压力范围为：0.46Mpa～0.56Mpa，在本发明实施例中优选为0.51Mpa。

步骤7，如图7所示，第二次碾压结束后，图6中所示的光敏性干膜边缘卷起将被压平，将样品置于固化炉里面，加热至90℃～110℃温度范围，保持5～10分钟，从而完成对光敏性干膜干燥、坚膜处理，形成光敏性干膜15d。

至此，光敏性干膜的光刻过程结束，在随后的焊料凸点制造过程中，进行凸点下金属层和焊料的电镀。

在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。

Claims

1.一种光敏性干膜的光刻方法，用于对焊料凸点构图成形，该方法包括步骤：

(1)提供半导体结构，所述半导体结构上具有一个或者以上的开口，形成覆盖所述半导体结构以及开口表面的光敏性干膜；

(2)第一次碾压所述光敏性干膜；

(3)对光敏性干膜进行烘烤；

(5)第二次碾压所述光敏性干膜。

2.根据权利要求1所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：还包括在所述步骤(5)后对光敏性干膜进行干燥、坚膜。

3.根据权利要求1所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：在所述步骤(1)中通过贴膜工艺使光敏性干膜覆盖所述半导体结构以及开口。

4.根据权利要求1所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：所述碾压通过滚轮下压光敏性干膜完成。

5.根据权利要求4所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：所述半导体结构及光敏性干膜加热至55℃～65℃温度范围，所述滚轮加热至65℃～75℃温度范围。

6.根据权利要求4所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：滚轮对光敏性干膜的下压力范围为0.46Mpa～0.56Mpa。

7.根据权利要求1所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：所述光敏性干膜为负胶特性。

8.根据权利要求7所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：所述光敏性薄膜为光敏性聚合物材料，可以为聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚对亚苯基苯并双噁唑中的任意一种或者几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的光敏性干膜的光刻方法，其特征在于：所述光敏性干膜覆盖于半导体结构的金属种子层上。