CN103123896B - 非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，该方法在非感光性聚酰亚胺旋涂步骤后，固化步骤前，进行以下步骤：1)在非感光性聚酰亚胺上旋涂、烘烤一层光敏性物质；2)曝光，显影，去除曝光区域的光敏性物质，不去除或部分去除非感光性聚酰亚胺，部分形成非感光性聚酰亚胺钝化层开孔；3)使用干法回刻的方法刻蚀去除非曝光区域的光敏性物质和钝化层开孔区域的非感光性聚酰亚胺。该方法通过在非感光性聚酰亚胺钝化层的制备工艺中引入干法回刻步骤，使显影液不会直接接触金属铝线，避免了金属铝线在显影过程中被显影液腐蚀，同时通过控制显影时间，可以获得不同形貌的非感光性聚酰亚胺钝化层，以满足不同产品工艺的需求。

Description

非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法。

背景技术

非感光性聚酰亚胺(对G-line(436纳米)、I-line(365纳米)、KrF(248纳米)和ArF(193纳米)波长的任意一种光不具有光敏性)材料由于其良好的耐高温特性、机械性能、电学性能以及化学稳定性，已被广泛的应用于半导体器件的钝化层工艺中，以减少各种自然环境和工作环境对半导体器件造成的损害，提高器件的可靠性和稳定性。

传统的非感光性聚酰亚胺钝化层制备工艺如图1所示，主要包括步骤：

(1)在半导体器件1上形成顶层金属铝线2和介质层钝化膜3，如图1(A)所示；

(2)在顶层金属铝线2和介质层钝化膜3的上面旋涂一层非感光性聚酰亚胺4，如图1(B)所示；

(3)在非感光性聚酰亚胺4的上面旋涂一层光刻胶5，如图1(C)所示；

(4)曝光，显影(光刻胶5和非感光性聚酰亚胺4同时显影)，形成钝化层开孔6，如图1(D)所示；

(5)去除未曝光的光刻胶5，对非感光性聚酰亚胺4进行固化，获得非感光性聚酰亚胺钝化层，如图1(E)所示。

上述工艺方法存在以下缺点：一是在显影过程中，为了保证非感光性聚酰亚胺4的充分显影，通常需要较长的显影时间，这样在非感光性聚酰亚胺4厚度较小的地方会因为过显影而使显影液腐蚀非感光性聚酰亚胺4底部的顶层金属铝线2，如图2所示，进而影响到半导体器件1的性能；二是在显影过程中，由于显影液显影能力的各向同性的特征，在显影液对非感光性聚酰亚胺4在厚度方向进行显影时，非感光性聚酰亚胺4的侧向也会受到来自显影液的同样程度的显影(即显影液对下层非感光性聚酰亚胺4的纵向和横向可同时显影)，这就导致了非感光性聚酰亚胺4的形貌会非常斜且不可控，如图1(E)所示，这种很斜的形貌不仅 影响最终器件的性能，同时也使得钝化层的开孔(PAD)与开孔之见的距离不能太小，这不利于器件的小型化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，它可以避免金属铝线被显影液腐蚀，且可以获得不同形貌的非感光性聚酰亚胺钝化层。

为解决上述技术问题，本发明的非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，在非感光性聚酰亚胺旋涂步骤后，固化步骤前，进行以下步骤：

1)在非感光性聚酰亚胺上旋涂、烘烤一层光敏性物质；

2)曝光，显影，去除曝光区域的光敏性物质，不去除或部分去除曝光区域的非感光性聚酰亚胺，部分形成钝化层开孔；

3)使用干法回刻(Etch Back)的方法，刻蚀去除剩余的非曝光区域的光敏性物质和钝化层开孔区域的非感光性聚酰亚胺。

步骤1)，所述光敏性物质是对波长为436纳米的G-Line、365纳米的I-Line、248纳米的KrF或者193纳米的ArF任意一种光具有光敏性的正性光刻胶或负性光刻胶。旋涂、烘烤后的光敏性物质的厚度为1～50微米，且与步骤2)显影后剩余的非感光性聚酰亚胺的厚度的比值为0.9～1.1。

步骤2)，曝光的光源可以采用波长为436纳米的G-Line、365纳米的I-Line、248纳米的KrF或者193纳米的ArF。显影去除的非感光性聚酰亚胺的厚度为0～49微米，该厚度可以通过显影时间来控制。

步骤3)，干法回刻的方法采用以氧气为主要刻蚀气体的等离子体干法刻蚀，其氧气流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟(SCCM)，源射频功率为100～1500瓦，气体压力为20～3000毫托,干法回刻的过刻蚀(Over Etch)量为1％～50％。

与传统制备工艺相比，本发明的非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，具有以下优点和有益效果：

1.在显影过程中，不需要完全去除非感光性聚酰亚胺，因此，显影液不会直接接触非感 光性聚酰亚胺薄膜下面的金属铝线，从而避免了金属铝线被显影液腐蚀的问题。

2.通过调节非感光性聚酰亚胺薄膜被显影去除的厚度，可以获得不同形貌的非感光性聚酰亚胺钝化层，从而能够方便的满足不同产品工艺的需求。

附图说明

图1是传统的非感光性聚酰亚胺钝化层制备工艺示意图。

图2是采用图1的传统工艺制备非感光性聚酰亚胺钝化层时，金属铝线被显影液腐蚀。

图3是本发明的非感光性聚酰亚胺钝化层制备工艺示意图。

图4是采用本发明的方法能够制备的另外两种形貌的非感光性聚酰亚胺钝化层示意图。其中，(A)是c＝0时的形貌；(B)是c<a，且a-c的值较小时的形貌。

图中附图标记说明如下：

1：半导体器件

2：顶层金属铝线

3：介质层钝化膜

4：非感光性聚酰亚胺

5：光刻胶

6：钝化层开孔

7：光敏性物质

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

如图3所示，本发明的非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，其主要工艺步骤如下：

步骤1，在半导体器件1上形成顶层金属铝线2和介质层钝化膜3的图形，如图3(A)所示。介质层钝化膜3可以是氮化硅、氮氧化硅、二氧化硅或它们的任意组合物。根据工艺的具体需求，也可以不制作介质层钝化膜3图形。

步骤2，在制作了顶层金属铝线2和介质层钝化膜3的半导体器件1上旋涂、烘烤一层 厚度为a(a为1～50微米)的非感光性聚酰亚胺4，如图3(B)所示。

步骤3，在非感光性聚酰亚胺4上旋涂、烘烤一层厚度为b(b为1～50微米)的光敏性物质7，如图3(C)所示，且满足：(1-10％)×(a-c)≤b≤(1+10％)×(a-c)。所述光敏性物质7可以是对波长为436纳米的G-Line、365纳米的I-Line、248纳米的KrF(氟化氪)或193纳米的ArF(氟化氩)任意一种光具有光敏性的正性或负性的光刻胶。

步骤4，曝光，显影(光敏性物质7和非感光性聚酰亚胺4同时显影)，去除曝光区域的光敏性物质7和曝光区域厚度为c(c为0～49微米，且c＜a)的非感光性聚酰亚胺4，部分形成非感光性聚酰亚钝化层开孔6，如图3(D)所示。与光敏性物质相对应，曝光光源的波长可以采用G-line(436纳米)、I-line(365纳米)、KrF(248纳米)或ArF(193纳米)。c值可以根据对非感光性聚酰亚胺钝化层形貌的要求，通过控制显影时间来进行调整(见图4)。

步骤5，采用以氧气(O₂)为主要刻蚀气体的等离子体干法刻蚀的回刻方法，刻蚀去除剩余的非曝光区域的光敏性物质7和钝化层开孔6区域的非感光性聚酰亚胺4，如图3(E)所示。干法刻蚀的氧气流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟(SCCM)，源射频功率为100～1500瓦，气体压力为20～3000毫托,为保证光敏性物质7和非感光性聚酰亚胺4被充分刻蚀去除，回刻时需要有1％～50％的过刻蚀量。

步骤6，对非感光性聚酰亚胺4进行固化，形成钝化层。热固化的温度为200～500℃，固化时间为30～120分钟。

Claims (5)

1.非感光性聚酰亚胺钝化层的制备方法，其特征在于，在非感光性聚酰亚胺旋涂步骤后，固化步骤前，包括以下步骤：

1)在非感光性聚酰亚胺上旋涂、烘烤一层光敏性物质；

2)曝光，显影，去除曝光区域的光敏性物质，不去除或部分去除曝光区域的非感光性聚酰亚胺，部分形成钝化层开孔；

3)使用干法回刻的方法，刻蚀去除剩余的非曝光区域的光敏性物质和钝化层开孔区域的非感光性聚酰亚胺；

所述光敏性物质是对波长为436纳米的G-Line、365纳米的I-Line、248纳米的KrF或者193纳米的ArF光具有光敏性的正性光刻胶或负性光刻胶；所述光敏性物质的厚度与步骤2)剩余的非感光性聚酰亚胺的厚度的比值为0.9～1.1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)，所述光敏性物质的厚度为1～50微米；步骤2)，去除的非感光性聚酰亚胺的厚度为0～49微米。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)，通过显影时间控制去除的非感光性聚酰亚胺的厚度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)，干法回刻的方法采用以氧气为主要刻蚀气体的等离子体干法刻蚀，其氧气流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟，源射频功率为100～1500瓦，气体压力为20～3000毫托。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤3)，干法回刻的过刻蚀量为1％～50％。