CN103871869B - 非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法 - Google Patents

非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法，包括步骤：提供一基片；对基片表面进行通氧气的等离子体处理；或者在基片表面生长一层二氧化硅层或氮氧化硅层；在基片表面上旋涂一层非感光性聚酰亚胺；对非感光性聚酰亚胺进行两段式软烘；光刻胶涂布和软烘；进行曝光；进行显影；用光刻胶剥离工艺去除光刻胶；对非感光性聚酰亚胺进行固化。本发明能消除非感光性聚酰亚胺的掀起问题，能提高生产效率，减少显影过程中显影液对金属腐蚀的风险。

Description

非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法。
背景技术
聚酰亚胺因其具有优异的耐热性、抗化学腐蚀性、电绝缘性及力学机械性能，被广泛地应用于微电子器件中的芯片保护钝化膜，以减少各种自然环境和工作环境对半导体器件造成的影响，提高芯片的成品率，增强器件的可靠性和稳定性，随着高压器件耐压性能的提高，其对非感光性聚酰亚胺的厚度也是要求越来越高。
如图1所示，是现有非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法中非感光性聚酰亚胺显影后的示意图。现有非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法包括如下步骤为：
提供需要制作非感光性聚酰亚胺钝化层的基片101。
在基片101上旋涂超厚非感光性聚酰亚胺102。该非感光性聚酰亚胺102的厚度要根据高压器件耐压性能进行设置，高压器件耐压性能越高，非感光性聚酰亚胺102的厚度也要求越高。
进行一步较高温度、时间较长的软烘。该软烘的温度和时间要求能够将非感光性聚酰亚胺102中的溶剂大部分挥发，避免溶剂过多时造成后续显影过程中形成掀起（Peeling）问题。。
进行光刻胶103的涂布、软烘。
进行曝光。
进行曝光后烘烤（PEB）。
显影，形成所需要的光刻胶103和非感光性聚酰亚胺102图形。
用光刻胶剥离工艺去除光刻胶103。
对非感光性聚酰亚胺102进行固化形成非感光性聚酰亚胺钝化层。
由上可知，现有方法中，非感光性聚酰亚胺102的厚度增加时，非感光性聚酰亚胺102中所含的溶剂也增加，现有方法必须要增加非感光性聚酰亚胺102的软烘温度和时间来将大部分溶剂挥发掉，从而避免后续显影中出现掀起问题。如当非感光性聚酰亚胺厚度大于15μm时，通常需要4分钟～20分钟的软烘时间才能避免非感光性聚酰亚胺在显影过程中出现掀起的问题。但是非感光性聚酰亚胺102的软烘时间不能太长，因为长时间的烘烤会使得聚酰亚胺的显影速率降低，需要更长时间的显影，这种情况增加了非感光性聚酰亚胺在显影液中的浸泡时间，从而使其更容易出现掀起问题。当非感光性聚酰亚胺厚度大于20μm时，将很难单纯的通过增加软烘时间来解决这一问题。如图2所示，是现有非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法形成的非感光性聚酰亚胺钝化层照片，在虚线框104所示的区域处，非感光性聚酰亚胺出现了掀起。
另外，较长的软烘时间和显影时间，一方面降低了相关设备的生产效率，同时也增加了显影液对金属腐蚀的风险。
发明内容
本发明所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作方法，能消除非感光性聚酰亚胺的掀起问题，能提高生产效率，减少显影过程中显影液对金属腐蚀的风险。
为解决上述技术问题，本发明提供的非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法包括如下步骤：
步骤一、提供一需要在表面制作非感光性聚酰亚胺钝化层的基片。
步骤二、对所述基片表面进行等离子体处理，在所述等离子体处理过程中通入氧气；或者在所述基片表面生长一层二氧化硅层或氮氧化硅层，并采用光刻刻蚀工艺对所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层进行处理形成图形结构，刻蚀后所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层仅位于需要形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层的区域。
步骤三、在所述基片表面上旋涂一层非感光性聚酰亚胺。
步骤四、采用两段式软烘法对所述非感光性聚酰亚胺进行软烘，所述两段式软烘法包括主烘和辅烘，所述辅烘的温度高于所述主烘的温度。
步骤五、在所述非感光性聚酰亚胺的表面上涂布光刻胶，对所述光刻胶进行软烘。
步骤六、对所述光刻胶进行曝光，该曝光定义出所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的图形结构。
步骤七、进行显影，该显影工艺将所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域外的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺去除，仅保留所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺。
步骤八、用光刻胶剥离工艺去除显影后的所述光刻胶。
步骤九、对去除光刻胶后的所述非感光性聚酰亚胺进行固化并形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层。
进一步的改进是，步骤一中的所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述顶层金属连线上方并作为所述半导体器件的钝化层；或者，步骤一中的所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕、且在所述顶层金属连线上形成有介质层钝化层，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述介质层钝化层上方并和所述介质层钝化层一起作为所述半导体器件的钝化层。
进一步的改进是，步骤二中所述等离子体处理中通入氧气的流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟，源射频功率为100瓦～1500瓦，气体压强为20毫托～3000毫托。
进一步的改进是，步骤二中所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层的厚度为大于且小于等于2000步骤二中的所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层含有掺杂杂质。
进一步的改进是，步骤三中的所述非感光性聚酰亚胺对波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种光不具有光敏性；所述非感光性聚酰亚胺涂布的厚度为15μm～50μm。
进一步的改进是，步骤四中所述主烘的温度不高于110℃、时间不少于2分钟，所述辅烘的温度不高于130℃、时间不高于5分钟。
进一步的改进是，步骤四中所述主烘的温度为110℃、时间为3分钟，所述辅烘的温度为120℃、时间为1.5分钟。
进一步的改进是，步骤五中涂布的所述光刻胶为曝光波长为波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种的正性或负性光刻胶。
进一步的改进是，步骤六的所述曝光和步骤七的所述显影之间不包括曝光后烘烤工艺。
和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在旋涂非感光性聚酰亚胺之前对基片进行通氧气的等离子体处理，或者在基片表面形成较薄的二氧化硅层或氮氧化硅层，能够增加后续形成的非感光性聚酰亚胺和基片之间的粘附力，从而能消除现有技术中当非感光性聚酰亚胺较厚时的掀起问题，尤其是解决了非感光性聚酰亚胺的厚度为15μm以上尤其是20μm以上现有工艺方法中很难解决的非感光性聚酰亚胺掀起问题。
2、本发明通过增加非感光性聚酰亚胺和基片之间的粘附力，消除了非感光性聚酰亚胺掀起问题对软烤温度及时间的依赖，减少了工艺参变量，稳定了工艺条件。
3、本发明采用两段式软烘法对非感光性聚酰亚胺进行软烘，从而能够降低非感光性聚酰亚胺的高温烘烤时间，高温烘烤时间的降低，能够大大提高非感光性聚酰亚胺的显影速率。如对于22μm厚度的非感光性聚酰亚胺，其显影时间能有由现有工艺中360秒降低到本发明中的180秒。
4、本发明中非感光性聚酰亚胺的显影时间的降低能够减少显影过程中显影液对金属腐蚀的风险。
5、本发明中非感光性聚酰亚胺的软烘时间的降低、显影时间的降低以及不需要曝光后烘烤工艺，能够提高能提高制备非感光性聚酰亚胺的生产效率，同时也提高了显影设备的生产效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法中非感光性聚酰亚胺显影后的示意图；
图2是现有非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法形成的非感光性聚酰亚胺钝化层照片；
图3是本发明实施例非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法的流程图；
图4是本发明实施例方法形成的非感光性聚酰亚胺钝化层照片。
具体实施方式
如图3所示，是本发明实施例非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法的流程图；本发明实施例非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法包括如下步骤：
步骤一、提供一需要在表面制作非感光性聚酰亚胺钝化层的基片。
所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述顶层金属连线上方并作为所述半导体器件的钝化层；或者，所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕、且在所述顶层金属连线上形成有介质层钝化层，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述介质层钝化层上方并和所述介质层钝化层一起作为所述半导体器件的钝化层。
步骤二、对所述基片表面进行等离子体处理，在所述等离子体处理过程中通入氧气，所述等离子体处理中通入氧气的流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟，源射频功率为100瓦～1500瓦，气体压强为20毫托～3000毫托。
或者，在所述基片表面生长一层二氧化硅层或氮氧化硅层，即在所述基片表面可以为二氧化硅层或氮氧化硅层中的一种或两种的组合。采用光刻刻蚀工艺对所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层进行处理形成图形结构，刻蚀后所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层仅位于需要形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层的区域。所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层的厚度为大于且小于等于所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层能够通过掺杂而含有掺杂杂质。
在所述基片表面进行了通氧气的等离子体处理、或形成了二氧化硅层或氮氧化硅层之后，能够增加后续形成的非感光性聚酰亚胺和所述基片之间的粘附力。从而能够
步骤三、在所述基片表面上旋涂一层非感光性聚酰亚胺。
所述非感光性聚酰亚胺对波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种光不具有光敏性。
所述非感光性聚酰亚胺的厚度要满足形成于所述基片中的半导体器件的耐压需要，所述基片中的半导体器件的耐压性能越高，非感光性聚酰亚胺的厚度也要求越高。较佳为，所述非感光性聚酰亚胺涂布的厚度为15μm～50μm。
步骤四、采用两段式软烘法对所述非感光性聚酰亚胺进行软烘，所述两段式软烘法包括主烘和辅烘，所述辅烘的温度高于所述主烘的温度。所述主烘的温度不高于110℃、时间不少于2分钟，所述辅烘的温度不高于130℃、时间不高于5分钟；更优选择为，所述主烘的温度为110℃、时间为3分钟，所述辅烘的温度为120℃、时间为1.5分钟。
步骤五、在所述非感光性聚酰亚胺的表面上涂布光刻胶，对所述光刻胶进行软烘。所述光刻胶为曝光波长为波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种的正性或负性光刻胶。
步骤六、对所述光刻胶进行曝光，该曝光定义出所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的图形结构。
步骤七、进行显影，该显影工艺将所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域外的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺去除，仅保留所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺。在所述曝光和所述显影之间不包括曝光后烘烤工艺（PEB）。
步骤八、用光刻胶剥离工艺去除显影后的所述光刻胶。
步骤九、对去除光刻胶后的所述非感光性聚酰亚胺进行固化并形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层。
本发明实施例方法良好的解决了现有方法中存在的非感光性聚酰亚胺的掀起问题，如图4所示，是本发明实施例方法形成的非感光性聚酰亚胺钝化层照片，在虚线框105所示区域中没有出现非感光性聚酰亚胺的掀起。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种非感光性聚酰亚胺钝化层的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、提供一需要在表面制作非感光性聚酰亚胺钝化层的基片；
所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述顶层金属连线上方并作为所述半导体器件的钝化层；或者，所述基片中形成有半导体器件且所述半导体器件的顶层金属连线已经制作完毕、且在所述顶层金属连线上形成有介质层钝化层，所述非感光性聚酰亚胺钝化层用于形成在所述介质层钝化层上方并和所述介质层钝化层一起作为所述半导体器件的钝化层；
步骤二、对所述基片表面进行等离子体处理，在所述等离子体处理过程中通入氧气，用以增加后续形成的非感光性聚酰亚胺和所述基片之间的粘附力；或者在所述基片表面生长一层二氧化硅层或氮氧化硅层，并采用光刻刻蚀工艺对所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层进行处理形成图形结构，刻蚀后所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层仅位于需要形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层的区域，用以增加后续形成的非感光性聚酰亚胺和所述基片之间的粘附力；
步骤三、在所述基片表面上旋涂一层非感光性聚酰亚胺；
所述非感光性聚酰亚胺的厚度要满足形成于所述基片中的半导体器件的耐压需要，所述基片中的半导体器件的耐压性能越高，非感光性聚酰亚胺的厚度也要求越高；
步骤四、采用两段式软烘法对所述非感光性聚酰亚胺进行软烘，所述两段式软烘法包括主烘和辅烘，所述辅烘的温度高于所述主烘的温度；
所述主烘的温度不高于110℃、时间不少于2分钟，所述辅烘的温度不高于130℃、时间不高于5分钟；温度较高的所述辅烘时间的设置用于降低高温烘烤时间，提高所述非感光性聚酰亚胺的显影速率；
步骤五、在所述非感光性聚酰亚胺的表面上涂布光刻胶，对所述光刻胶进行软烘；
步骤六、对所述光刻胶进行曝光，该曝光定义出所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的图形结构；
步骤七、进行显影，该显影工艺将所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域外的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺去除，仅保留所述非感光性聚酰亚胺钝化层的形成区域的所述光刻胶以及所述非感光性聚酰亚胺；
步骤八、用光刻胶剥离工艺去除显影后的所述光刻胶；
步骤九、对去除光刻胶后的所述非感光性聚酰亚胺进行固化并形成所述非感光性聚酰亚胺钝化层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述等离子体处理中通入氧气的流量为50～3000标准状态的立方厘米/分钟，源射频功率为100瓦～1500瓦，气体压强为20毫托～3000毫托。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层的厚度为大于且小于等于步骤二中的所述二氧化硅层或所述氮氧化硅层含有掺杂杂质。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中的所述非感光性聚酰亚胺对波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种光不具有光敏性；所述非感光性聚酰亚胺涂布的厚度为15μm～50μm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中所述主烘的温度为110℃、时间为3分钟，所述辅烘的温度为120℃、时间为1.5分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五中涂布的所述光刻胶为曝光波长为波长436nm的G-line、365nm的I-line、248nm的KrF和193nm的ArF中的任意一种或多种的正性或负性光刻胶。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六的所述曝光和步骤七的所述显影之间不包括曝光后烘烤工艺。
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