CN102412143A

CN102412143A - 一种聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺

Info

Publication number: CN102412143A
Application number: CN2011101336181A
Authority: CN
Inventors: 张亮; 胡友存; 陈玉文; 李磊; 姬峰
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明涉及一种半导体制备技术领域，更确切的说，本发明涉及一种聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺。在已生长有铝层并用聚酰亚胺作为基底的晶片上沉积绝缘阻挡层并使用光刻工艺将原金属区域上方的绝缘阻挡层去除；随后在所得的晶片上方沉积重分布铝层并光刻形成新的铝线和铝垫；然后在所得的晶片上方旋涂第二层聚酰亚胺；最终将形成的铝垫上方的第二层聚酰亚胺去除。本发明提高晶片良率，使晶片的聚酰亚胺层保留完整，降低了分层剥落的可能性，提高了芯片的可封装性能。

Description

一种聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺

技术领域

本发明涉及一种半导体制备技术领域，更确切的说，本发明涉及一种基于RDL（Re-Distribution Layer）技术的聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺。

背景技术

聚酰亚胺，英文名Polyimide (简称PI)。其作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是“解决问题的能手”（protion solver）。聚酰亚胺在微电子、半导体领域内应用非常广泛，甚至有“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”一说。

聚酰亚胺常常被生长在集成电路的晶圆的最表面，用于保护芯片、晶圆对机械刮伤，湿气和高能粒子射线的伤害。对于已使用聚酰亚胺保护膜的晶圆，由于实际应用的需要对封装连线的改动，有可能会出现改变铝垫布局的需求。直接用酸反应去掉聚酰亚胺或者将原来铝垫去除，都会对整个芯片的性能造成损害，造成良率下降，可靠性受到影响。因此，比较可行的且经常使用的办法是保留已有的聚酰亚胺层，然后在PI基底上制造新的铝垫和互连。利用该种技术的话，需采用光刻定义图形然后进行铝层的刻蚀，但是在刻蚀之后会留下光刻胶等残留物，光刻胶需要灰化操作才能去除。但是，新淀积的铝垫下面的聚酰亚胺层，作为一个有机聚合物，很容易在灰化过程中受到高温和氧化等因素损坏、侵蚀，造成窄铝连线的倒塌，最终导致整个互连的失效。图1所示的光刻后晶圆结构示意图，所述的聚酰亚胺101位于淀积的铝层102的下方，在铝层102的上方涂上光刻胶103，随后将该晶圆进行灰化操作以去除光刻胶。图2所示的为经过灰化操作后的晶圆结构示意图，其中，铝层202下方的聚酰亚胺201在经过灰化后，明显受到损坏，铝层202也因聚酰亚胺201的损坏而发生倒塌、翘曲等现象，最终导致短路等不良后果的发生。可见该种工艺在实际应用会造成对整个晶圆的损害，导致良率下降，可靠性受到影响。

基于上述问题，有必要研发新的在聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫的制造工艺。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺，包括以下步骤：

步骤1、在一包含有大量半导体器件的晶圆上覆盖有聚酰亚胺基底，作为半导体器件信号端子的铝垫通过聚酰亚胺基底上所设置的开口予以暴露，在聚酰亚胺之上沉积有绝缘阻挡层，绝缘阻挡层同时覆盖在铝垫上并完全覆盖晶圆表层；

步骤2、在沉积的绝缘阻挡层上旋涂光刻胶；

步骤3、使用光刻工艺将晶圆的铝垫区域上方的光刻胶去除以定义刻蚀图案，然后刻蚀去除定义的图案下的绝缘阻挡层；

步骤4、灰化去除光刻胶；

步骤5、在步骤4所得的晶圆上方沉积铝层；

步骤6、在步骤5中所沉积的铝层上方旋涂光刻胶并刻蚀铝层以形成新的铝线和重分布铝垫；

步骤7、对晶圆的铝层进行过刻蚀，使由于刻蚀铝层而暴露出来的绝缘阻挡层被进一步刻蚀，将该暴露出来的绝缘阻挡层在厚度上部分被刻蚀；

步骤8、灰化去除光刻胶；

步骤9、在步骤8所得的晶圆上方旋涂第二层聚酰亚胺；

步骤10、进行光刻工艺在步骤6中所形成的重分布铝垫上方的聚酰亚胺去除，以在第二层聚酰亚胺中暴露出重分布铝垫。

上述的工艺，其中，步骤1中的绝缘阻挡层的沉积方式采用化学气相沉积、原子层沉积及炉管生长中的一种。

上述的工艺，其中，所述的绝缘阻挡层为SiO₂、SiON、SiN或SiCN。

上述的工艺，其中，所述步骤5中采用物理气相沉积的方式沉积所述铝层。

上述的工艺，其中，所述步骤7的过刻蚀操作中，所述绝缘阻挡层的上部分被刻蚀去除后停止刻蚀操作。

上述的工艺，其中，所述步骤7中所采用的刻蚀操作为干法刻蚀或化学液湿法刻蚀。

上述的工艺，其中，所述绝缘阻挡层的厚度为50-800nm。

上述的工艺，其中，进行所述步骤3及步骤10的光刻操作时，刻蚀区域小于铝层的尺寸。

本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺，优点在于：

1.本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺所制备的晶圆的良率获得提高。

2.本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺所制备的晶圆的聚酰亚胺层保留完整。

3.本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺所制备的晶圆的分层剥落的可能性降低，提高了芯片的可封装性能。

本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明，并参照附图之后，本发明的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1-2是背景技术中传统的在聚酰亚胺机体上铝互连工艺的结构示意图。

图3-14是本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺的流程示意图。

具体实施方式

参见图3-14所示，在本发明聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺中，

1）在一包含有大量半导体器件的晶圆上覆盖有聚酰亚胺基底，作为半导体器件信号端子的铝垫通过聚酰亚胺基底上所设置的开口予以暴露，在聚酰亚胺之上沉积有绝缘阻挡层，绝缘阻挡层同时覆盖在铝垫上并完全覆盖晶圆表层；

2）在沉积的绝缘阻挡层上旋涂光刻胶；

3）使用光刻工艺将晶圆的铝垫区域上方的光刻胶去除以定义刻蚀图案，然后刻蚀去除定义的图案下的绝缘阻挡层；

4）灰化去除光刻胶；

5）在4)所得的晶圆上方沉积铝层；

6）在5）中所沉积的铝层上方旋涂光刻胶并刻蚀铝层以形成新的铝线和重分布铝垫；

7）对晶圆的铝层进行过刻蚀，使由于刻蚀铝层而暴露出来的绝缘阻挡层被进一步刻蚀，将该暴露出来的绝缘阻挡层在厚度上部分被刻蚀；

8）灰化去除光刻胶；

9）在8）所得的晶圆上方旋涂第二层聚酰亚胺；

10）进行光刻工艺在6）中所形成的重分布铝垫上方的聚酰亚胺去除，以在第二层聚酰亚胺中暴露出重分布铝垫。

如图3所示，这是一块已在铝垫302上完成聚酰亚胺301生长的晶圆，在此晶圆上进行铝垫布局的更改。

图4中，针对图3中已生长有铝垫402并用聚酰亚胺401作为基底的晶圆上沉积绝缘阻挡层403。所述的绝缘阻挡层403可为SiO₂、SiON、SiN或SiCN，其中SiON、SiN及SiCN并不局限于化学式表达的构成，可包括含有所述元素的各类化合物；本例中，所述绝缘阻挡层403由SiO₂构成，并且采用化学气相沉积的方式进行沉积，沉积操作时，控制其厚度在50-800nm之间。

在图5中，在从下往上依次沉积有铝垫502、聚酰亚胺501、绝缘阻挡层503的晶圆上，再涂上光刻胶504，并为后续的光刻操作进行准备。

图6所示，在光刻胶604的阻挡区域下进行光刻操作，打开原先的铝垫区域605，使的绝缘阻挡层603暴露在外。光刻时，刻蚀区域小于铝垫602的尺寸以保证包覆聚酰亚胺层601的完整性。

图7中，采用干刻技艺，进一步对图6所得的晶圆进行刻蚀，打开绝缘阻挡层703，是铝垫702暴露在外，以便与后续操作中沉积的铝连通。

如图8所示，将前述操作后的晶圆灰化去除光刻胶，使铝垫802与绝缘阻挡层803暴露在最上方。

如图9所示，在前序操作所得到的晶圆上采用物理气相沉积的方式沉积新的重分布铝层906，所得新的铝层将绝缘阻挡层903包覆在其下方并与原有铝垫902相连通。

图10中，在沉积有新的重分布铝层1006的晶圆上方涂上光刻胶1007并光刻定义新的铝线和铝垫。

图11中，沿着光刻胶1107定义的新的铝线和铝垫的位置对新的重分布铝层1106进行干刻操作，将铝层1106刻蚀掉并且刻蚀停止于绝缘阻挡层1103上以避免铝线的短路。

图12中，采用灰化去除光刻胶，使绝缘阻挡层1203与经刻蚀后的重分布铝层1206暴露在外。

如图13所示，将前序操作所得的晶圆表面，涂上第二层聚酰亚胺层1308，以保护新刻蚀的重分布铝层1306免受机械刮伤及湿气和高能粒子射线等的伤害。

图14中，将涂有第二层聚酰亚胺1408的晶圆进行光刻操作，将重分布铝垫1406上方的聚酰亚胺去除，同图6所示的操作，光刻时的刻蚀区域小于重分布铝层1406的尺寸以保证包覆第二层聚酰亚胺1408的完整性。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，例如，本案是中绝缘阻挡层为SiO₂且沉积方式为化学气相沉积，过刻蚀时采用干刻等，基于本发明精神，上述材质还可用其他物质的转换，上述操作可用其他方法实施。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims

1.一种聚酰亚胺基底上覆阻挡层的铝垫制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2、在沉积的绝缘阻挡层上旋涂光刻胶；

步骤4、灰化去除光刻胶；

步骤5、在步骤4所得的晶圆上方沉积铝层；

步骤8、灰化去除光刻胶；

步骤9、在步骤8所得的晶圆上方旋涂第二层聚酰亚胺；

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤1中的绝缘阻挡层的沉积方式采用化学气相沉积、原子层沉积及炉管生长中的一种。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的绝缘阻挡层为SiO₂、SiON、SiN或SiCN。

4.根据权利要求1 所述的工艺，其特征在于，所述步骤5中采用物理气相沉积的方式沉积所述铝层。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤7的过刻蚀操作中，所述绝缘阻挡层的上部分被刻蚀去除后停止刻蚀操作。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤7中所采用的刻蚀操作为干法刻蚀或化学液湿法刻蚀。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述绝缘阻挡层的厚度为50-800nm。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进行所述步骤3及步骤10的光刻操作时，刻蚀区域小于铝层的尺寸。