CN102543686A - 半导体衬底聚酰亚胺工艺 - Google Patents

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吴正泉
李鹏
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Abstract

本发明提供一种半导体衬底聚酰亚胺工艺，在湿法去胶后增加一步干法去胶，其等离子气体能够彻底将钝化层表面残留的副产物去除干净，以最终达到在聚酰亚胺光刻工艺显影后无聚酰亚胺残留物的良好结果，实现了产品在该步骤零返工的目的，减少了产品的产出时间，节省制造成本。

Description

半导体衬底聚酰亚胺工艺
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种半导体衬底处理工艺。
背景技术
聚酰亚胺(Polyimide，PI)是一种高分子材料，具有耐高温、耐辐射、绝缘性能好、耐腐蚀、化学性质稳定等特点，是半导体技术中特别是针对高压器件抗静电损伤的保护材料，但由于其化学性质的特殊性致使其对物体表面的清洁度要求比较高。
如图1所示，现有的硅片预处理工艺流程一般是：首先对硅片进行钝化层刻蚀；接着，依次进行干法去胶和EKC湿法去胶，然后进行聚酰亚胺光刻工艺。
如图2所示，现有的硅片预处理工艺流程中，在EKC湿法去胶后，实际上并未完全去除钝化层表面的光刻胶等聚合物，因此，钝化层表面往往会残留一种目检看不到的副产物，这种副产物会与后续的聚酰亚胺光刻工艺中的聚酰亚胺反应，产生显影液不能溶解的聚酰亚胺残留物101，从而导致硅片返工或报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体衬底聚酰亚胺工艺，将钝化层刻蚀副产物去除干净，使得聚酰亚胺光刻工艺显影后无聚酰亚胺残留物。
为解决上述问题，本发明提供一种半导体衬底聚酰亚胺工艺，包括以下步骤：
对半导体衬底依次进行钝化层刻蚀、第一干法去胶以及湿法去胶；
对所述半导体衬底进行第二干法去胶；
对所述半导体衬底进行聚酰亚胺光刻工艺。
进一步的，所述半导体衬底为硅片。
进一步的，所述第一干法去胶为等离子去胶法，去胶气体为氧气，去胶时间为150～300秒，去胶温度为220～300摄氏度。
进一步的，所述湿法去胶为EKC湿法去胶。
进一步的，所述第二干法去胶为等离子去胶法，去胶气体为氧气，去胶时间为150～300秒，去胶温度为220～300摄氏度。
进一步的，所述聚酰亚胺光刻工艺包括：
在所述半导体衬底上涂敷聚酰亚胺膜；
对涂敷后的半导体衬底依次进行前烘；
对前烘后的半导体衬底进行曝光；
对前烘后的半导体衬底进行显影；
对显影后的半导体衬底进行坚膜与热固化。
进一步的，所述钝化层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝。
与现有技术相比，本发明的半导体衬底聚酰亚胺工艺，在湿法去胶后增加一步干法去胶，其等离子气体能够彻底将钝化层表面残留的副产物去除干净，以最终达到在聚酰亚胺光刻工艺显影后无聚酰亚胺残留物的良好结果，实现了产品在该步骤零返工的目的，减少了产品的产出时间，节省制造成本。
附图说明
图1是现有的硅片预处理工艺流程图；
图2是现有的硅片预处理工艺流程中的钝化层表面及其聚酰亚胺残留物示意图；
图3是本发明的半导体衬底聚酰亚胺工艺流程图；
图4是本发明半导体衬底聚酰亚胺工艺流程中湿法去胶后的钝化层表面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体衬底聚酰亚胺工艺作进一步详细说明。
如图3所示，本发明提供一种半导体衬底聚酰亚胺工艺，包括以下步骤：
S1，对所述半导体衬底进行钝化层刻蚀；
S2，对所述半导体衬底进行第一干法去胶；
S3，对所述半导体衬底进行湿法去胶；
S4，对所述半导体衬底进行第二干法去胶；
S5，对所述半导体衬底进行聚酰亚胺光刻工艺。
本发明所述的半导体衬底可以为硅片，也可以为其他材料。
步骤S1中，所述的钝化层可以是二氧化硅、氮化硅、氧化铝等，用作阻挡可动离子、水汽、沾污以及防止划伤、抗辐射等用途。对钝化层进行干法刻蚀后可形成钝化层图案。
步骤S2中，所述的第一干法去胶的目的主要是去除步骤S1的钝化层刻蚀时所用的光刻胶，去胶气体为氧气，其工作原理是将半导体衬底置于真空反应系统中，通入适量氧气，加低压(1.3～13Pa)，由高频信号发生器产生高频信号，使石英管内形成强的电磁场，使氧气电离，形成氧离子、活化的氧原子、氧分子和电子等混合物的等离子体的辉光柱，通过调节功率、流量等工艺参数，可得到不同的去胶速率。活化氧(活泼的原子态氧)可以与光刻胶反应，生成易挥发性气体，随机被机械泵抽走，这样就把钝化层上的光刻胶去除。本实施例中，所述第一干法去胶的时间为150～300秒，温度为220～300摄氏度。
步骤S3中，所述的湿法去胶目的是去除因干法去胶而残留在钝化层等图案边缘的光刻胶，即去除残胶。本实施例中，所述湿法去胶为EKC湿法去胶，工作原理是：将第一干法去胶后的半导体衬底放入湿法去胶设备中，用EKC化学试剂喷洒至半导体衬底表面，并维持半导体衬底转动，转速可以为300～500转/分；在去胶过程中可采用去离子水作为冲洗液，以清洗掉半导体衬底表面的EKC化学试剂及其去除的残胶。其中，EKC化学试剂为羟基多巴胺类有机溶剂，一般包含羟胺或其衍生物、季胺化合物的至少一种极性有机溶剂的组合物。
步骤S4中，所述的第二干法去胶的目的是去除湿法去胶后钝化层表面残留的目检看不到的副产物，其操作与步骤S2中所述的第一干法去胶基本相同，一般采用等离子去胶法，去胶气体为氧气。其工作原理是将半导体衬底置于真空反应系统中，通入适量氧气，加低压，由高频信号发生器产生高频信号，使石英管内形成强的电磁场，使氧气电离，形成氧离子、活化的氧原子、氧分子和电子等混合物的等离子体的辉光柱。活化氧(活泼的原子态氧)可以与钝化层表面残留的目检看不到的副产物反应，生成易挥发性气体物质，被机械泵抽走，这样就把钝化层上残留的目检看不到的副产物彻底去除了。该第二干法去胶的时间为150～300秒，温度为220～300摄氏度，操作简单、去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保。
步骤S5中，所述聚酰亚胺光刻工艺包括：
在所述半导体衬底上涂敷聚酰亚胺膜；
对涂敷后的半导体衬底依次进行前烘；
对前烘后的半导体衬底进行曝光；
对前烘后的半导体衬底进行显影；
对显影后的半导体衬底进行坚膜与热固化。
由于步骤S4已经彻底清除了钝化层表面残留的目检看不到的副产物，所以该聚酰亚胺光刻工艺的显影后，如图4所示，将不会再有显影液不能溶解的聚酰亚胺残留物产生。
综上所述，本发明的半导体衬底聚酰亚胺工艺，在湿法去胶后增加一步干法去胶，其等离子气体能够彻底将钝化层表面残留的副产物去除干净，以最终达到在聚酰亚胺光刻工艺显影后无聚酰亚胺残留物的良好结果，实现了产品在该步骤零返工的目的，减少了产品的产出时间，节省制造成本，适用于有聚酰亚胺工艺参与的半导体器件制造过程。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，包括：
对半导体衬底依次进行钝化层刻蚀、第一干法去胶以及湿法去胶；
对所述半导体衬底进行第二干法去胶；
对所述半导体衬底进行聚酰亚胺光刻工艺。
2.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述半导体衬底为硅片。
3.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述第一干法去胶为等离子去胶法，去胶气体为氧气，去胶时间为150～300秒，去胶温度为220～300摄氏度。
4.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述湿法去胶为EKC湿法去胶。
5.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述第二干法去胶为等离子去胶法，去胶气体为氧气，去胶时间为150～300秒，去胶温度为220～300摄氏度。
6.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述聚酰亚胺光刻工艺包括：
在所述半导体衬底上涂敷聚酰亚胺膜；
对涂敷后的半导体衬底依次进行前烘；
对前烘后的半导体衬底进行曝光；
对前烘后的半导体衬底进行显影；
对显影后的半导体衬底进行坚膜与热固化。
7.如权利要求1所述的半导体衬底聚酰亚胺工艺，其特征在于，所述钝化层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝。
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