CN105374697A - 一种形成器件正面金属图形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种形成器件正面金属图形的方法，包括：形成器件内部互连金属层；形成覆盖晶圆正面的第一光刻胶层；对第一光刻胶层实施无器件正面金属图形的曝光处理；形成覆盖第一光刻胶层的第二光刻胶层；实施有器件正面金属图形的曝光处理，并对经过所述曝光的区域的自下而上层叠的第一光刻胶层和第二光刻胶层进行显影处理；形成覆盖晶圆正面的器件正面金属层；对晶圆依次实施贴膜处理和揭膜处理，依靠纯物理属性的粘附力将所述光刻胶层以及位于所述光刻胶层上方的器件正面金属层部分一起撕拉掉；对晶圆进行表观检查。根据本发明，可以提高工艺的稳定性，降低制造成本。

Description

一种形成器件正面金属图形的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种形成器件正面金属图形的方法。

背景技术

随着集成电路集成度的不断提高，贴片封装工艺已得到了很好的发展，采用贴片工艺时要求器件的正面金属由不同的金属层构成，例如铝、钛、镍、银、锰、钒等金属层的组合。上述金属层的形成方法可以采用溅射或蒸发工艺，通过溅射或蒸发工艺形成的大面积金属需要断开以形成单个的器件或器件的不同接触点，实施所述大面积金属断开的传统方法是采用依次实施的涂胶-曝光-显影-湿法腐蚀-去胶工艺，由于湿法腐蚀蚀刻不同的金属材料需要不同的腐蚀液，且相同的腐蚀液对不同金属材料的腐蚀速率也不一样，因而造成在几层金属腐蚀后，会出现参差不齐的腐蚀断面而影响后续工艺的进行或造成器件可靠性的降低。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种形成器件正面金属图形的方法，包括：形成器件内部互连金属层；形成覆盖晶圆正面的第一光刻胶层；对所述第一光刻胶层实施无所述器件正面金属图形的曝光处理；形成覆盖所述第一光刻胶层的第二光刻胶层；实施有所述器件正面金属图形的曝光处理，并对经过所述曝光的区域的自下而上层叠的第一光刻胶层和第二光刻胶层进行显影处理；形成覆盖所述晶圆正面的器件正面金属层；对所述晶圆依次实施贴膜处理和揭膜处理，依靠纯物理属性的粘附力将所述光刻胶层以及位于所述光刻胶层上方的器件正面金属层部分一起撕拉掉；对所述晶圆进行表观检查。

在一个示例中，形成所述器件内部互连金属层之后，还包括形成覆盖所述器件内部互连金属层的钝化层的步骤，以避免实施后续工艺时所述器件内部互连金属层的表面发生氧化。

在一个示例中，形成所述钝化层之后，还包括图案化并蚀刻所述钝化层以在其中形成开口图案的步骤，通过所述开口图案露出部分所述器件内部互连金属层。

在一个示例中，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层的厚度为2微米-4微米。

在一个示例中，分别形成所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层之前，还包括对所述晶圆实施涂胶之前的预处理步骤。

在一个示例中，分别形成所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层之后，还包括实施热处理的步骤，以保证所述光刻胶层的保型和附着力。

在一个示例中，实施所述显影处理之后，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层构成屋檐结构。

在一个示例中，采用金属蒸发工艺形成所述器件正面金属层，所述金属蒸发的温度下不高于80℃。

在一个示例中，在对所述晶圆进行表观检查之前，还包括对所述晶圆再依次实施所述贴膜处理和所述揭膜处理的步骤，以确保完全去除所述光刻胶层及其上方的器件正面金属层的残余部分。

在一个示例中，所述器件正面金属层的构成材料为包括铝、钛、镍、银、锰、钒在内的金属及其组合。

根据本发明，实施所述金属蒸发形成所述器件正面金属层之后，通过所述揭膜处理仅需要一次物理性撕拉就可完成所有的金属处理，相比现有技术，无需使用不同的化学腐蚀液和腐蚀槽，避免漂胶现象的发生，降低工艺成本；只要控制好所述金属蒸发的温度和金属外溅，就可以很好地确保工艺的稳定性，提升工艺的可重复性。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图；

图2为根据本发明示例性实施例的方法实施显影后自下而上层叠的第一光刻胶层和第二光刻胶层构成屋檐结构的示意图；

图3A-图3G为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的形成器件正面金属图形的方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[示例性实施例]

形成器件的正面金属时采用的金属腐蚀方法属于传统的化学方法，即对晶圆圆片涂胶后，进行曝光和显影，将需要保留的正面金属的部分用光刻胶保护起来，再采用适宜的化学腐蚀液对各层金属进行从上至下的腐蚀。由于腐蚀不同的金属材料需要不同的腐蚀液，光刻胶需要经受不同化学液和清洗液的浸泡，因而要求光刻胶有足够的粘附力，保证不发生漂胶现象，或者在腐蚀后增加烘焙等固胶工艺来改善胶的粘附性，造成工艺成本的提升。为了解决以上不足之处，本发明提出一种纯物理属性的方法来形成器件的正面金属图形。

下面，参照图1和图3A至图3G来描述根据本发明示例性实施例的方法形成器件正面金属图形的详细步骤。

首先，执行步骤101，形成器件内部互连金属层。如图3A所示，提供半导体衬底300，在半导体衬底300上形成有前端器件，为了简化，图例中未予示出。所述前端器件是指在实施半导体器件的后段制程(BEOL)之前形成的器件，在此并不对前端器件的具体结构进行限定。在半导体衬底300上形成有金属间绝缘层301，作为示例，金属间绝缘层301的构成材料可以为具有低介电常数(k值)的材料，包括但不限于k值为2.5-2.9的硅酸盐化合物、k值为2.2的甲基硅酸盐化合物、k值为2.8的HOSP^TM(Honeywell公司制造的基于有机物和硅氧化物的混合体的低介电常数材料)以及k值为2.65的SiLK^TM(DowChemical公司制造的一种低介电常数材料)等等。在金属间绝缘层301中形成器件内部互连金属层302，互连金属层302通常具有采用例如双镶嵌工艺制成的多层布线结构，为了简化，图例中仅示出多层布线结构中的最上层金属图形。在形成互连金属层302之后，形成覆盖互连金属层302的钝化层303，以避免实施后续工艺时互连金属层302的表面发生氧化。然后，图案化并蚀刻钝化层303以在其中形成开口图案304，露出下方的互连金属层302。

接着，执行步骤102，形成覆盖晶圆正面的第一光刻胶层。如图3B所示，采用旋涂工艺形成第一光刻胶层305，覆盖钝化层303并填充开口图案304。作为示例，第一光刻胶层305的厚度可以为2微米-4微米。形成第一光刻胶层305之前，还包括对晶圆实施第一次涂胶之前的预处理步骤。

接着，执行步骤103，实施第一次热处理，以保证第一光刻胶层305的保型和一定的附着力。

接着，执行步骤104，实施无器件正面金属图形的曝光处理，以确保在形成覆盖第一光刻胶层305的第二光刻胶层之后实施的显影可以使自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层构成如图2所示的屋檐结构。

接着，执行步骤105，形成覆盖第一光刻胶层305的第二光刻胶层306。如图3C所示，采用旋涂工艺形成第二光刻胶层306，作为示例，第二光刻胶层306的厚度可以为2微米-4微米。形成第二光刻胶层306之前，还包括对晶圆实施第二次涂胶之前的预处理步骤。

接着，执行步骤106，实施第二次热处理，以保证第二光刻胶层306的保型和一定的附着力。

接着，执行步骤107，实施有器件正面金属图形的曝光处理，并对经过曝光的区域的自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层306进行显影处理。如图3D所示，实施显影处理之后，自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层306构成如图2所示的屋檐结构，通过相邻的两个屋檐结构之间露出形成于钝化层303中的开口图案304。

接着，执行步骤108，形成覆盖晶圆正面的器件正面金属层。如图3E所示，器件正面金属层307覆盖第二光刻胶层306的顶部以及通过开口图案304露出的互连金属层302的顶部，在上述光刻胶层构成的屋檐结构的顶角，器件正面金属层307存在断痕。作为示例，采用金属蒸发工艺形成器件正面金属层307，其构成材料为包括铝、钛、镍、银、锰、钒在内的金属及其组合。所述金属蒸发工艺需要在低温下实施，以避免高温使自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层306光刻胶层硬化，导致后续实施的揭膜工艺无法剥离上述光刻胶层，作为示例，实施所述金属蒸发工艺的温度不高于80℃，优选40℃-50℃。

接着，执行步骤109，对晶圆实施贴膜处理，以获得后续去除自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层306以及位于第二光刻胶层306的顶部的器件正面金属层307的载体。如图3F所示，通过贴膜处理形成的膜层308覆盖器件正面金属层307，作为示例，膜层308可以由减薄晶圆正面所常规采用的膜(例如型号为BT135的膜)构成。

接着，执行步骤110，实施揭膜处理，依靠纯物理属性的粘附力将自下而上层叠的第一光刻胶层305和第二光刻胶层306以及位于第二光刻胶层306的顶部的器件正面金属层307一起撕拉掉。如图3G所示，实施揭膜处理之后，位于通过开口图案304露出的互连金属层302的顶部的器件正面金属层307构成用于后续器件封装的焊盘。

接着，执行步骤111，对晶圆再依次实施贴膜处理和揭膜处理，以确保完全去除上述光刻胶层及其上方的器件正面金属层的残余部分。

接着，执行步骤112，对晶圆进行表观检查。

至此，完成了根据本发明示例性实施例的方法实施的工艺步骤，接下来，可以实施后续的半导体器件制造工艺，包括晶圆的切割和贴面封装。

相比传统的属于化学属性的金属腐蚀方法，本发明提出的形成金属图形的方法属于纯物理属性的方法，其具有以下优点：

(1)工艺简单，所有的金属蒸发完成后，只需要一次物理性撕拉就可完成所有的金属处理，不会造成传统的湿法化学腐蚀后金属断面的参差不齐，确保金属的导电性不受影响；

(2)成本相对更低：由于无需使用不同的化学腐蚀液和腐蚀槽，工艺成本也会相应的降低；

(3)工艺的稳定性好，由于实施传统工艺中的湿法腐蚀处理时光刻胶需要多次浸泡在腐蚀液和去离子水中，漂胶现象经常发生，无法保持工艺的重复性和稳定性，本发明提出的方法不对光刻胶进行湿法腐蚀处理，只要控制好金属蒸发的温度和金属外溅，就可以很好地确保工艺的稳定性。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种形成器件正面金属图形的方法，包括：

形成器件内部互连金属层；

形成覆盖晶圆正面的第一光刻胶层；

对所述第一光刻胶层实施无所述器件正面金属图形的曝光处理；

形成覆盖所述第一光刻胶层的第二光刻胶层；

实施有所述器件正面金属图形的曝光处理，并对经过所述曝光的区域的自下而上层叠的第一光刻胶层和第二光刻胶层进行显影处理；

形成覆盖所述晶圆正面的器件正面金属层；

对所述晶圆依次实施贴膜处理和揭膜处理，依靠纯物理属性的粘附力将所述光刻胶层以及位于所述光刻胶层上方的器件正面金属层部分一起撕拉掉；

对所述晶圆进行表观检查。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述器件内部互连金属层之后，还包括形成覆盖所述器件内部互连金属层的钝化层的步骤，以避免实施后续工艺时所述器件内部互连金属层的表面发生氧化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述钝化层之后，还包括图案化并蚀刻所述钝化层以在其中形成开口图案的步骤，通过所述开口图案露出部分所述器件内部互连金属层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层的厚度为2微米-4微米。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别形成所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层之前，还包括对所述晶圆实施涂胶之前的预处理步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别形成所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层之后，还包括实施热处理的步骤，以保证所述光刻胶层的保型和附着力。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施所述显影处理之后，所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层构成屋檐结构。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用金属蒸发工艺形成所述器件正面金属层，所述金属蒸发的温度下不高于80℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述晶圆进行表观检查之前，还包括对所述晶圆再依次实施所述贴膜处理和所述揭膜处理的步骤，以确保完全去除所述光刻胶层及其上方的器件正面金属层的残余部分。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件正面金属层的构成材料为包括铝、钛、镍、银、锰、钒在内的金属及其组合。