CN109461652B - 一种改善厚金属层lift off工艺图形异常的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体集成电路工艺技术领域，涉及一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，具体为光刻胶涂布‑光刻胶曝光‑光刻胶显影‑厚金属层沉积‑贴蓝膜‑蓝膜剥离‑光刻胶剥离；本发明LIFT OFF工艺方法，在金属沉积过程中，采用低温工艺避免了光刻胶塌胶，采用低转速的多次蒸发工艺，结合蓝膜辅助剥离法，不仅降低了光刻胶的厚度，而且避免了较厚的金属层（3um以上）在光刻胶上倾斜倒塌和光刻胶裂纹所导致的图形异常，从而最终实现厚金属层LIFT OFF工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种LIFT OFF工艺的方法，具体为一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，属于半导体集成电路工艺技术领域。
背景技术
在集成电路工艺中，金属钛镍银（Ti-Ni-Ag）需选择性覆盖（即需做出图形化），而干法腐蚀无法腐蚀去除金属镍银，得不到图形化的金属钛镍银，湿法腐蚀由于圆片表面存在金属铝，同时会腐蚀掉铝，腐蚀的均匀性较差，难以实现量产工艺。为了解决这个问题，目前加工工艺采用金属LIFT OFF工艺，即金属光刻胶剥离技术。
常规的金属LIFT OFF工艺方法为采用涂胶显影后进行常规钛镍银金属蒸发工艺，钛镍银金属蒸发完成后使用去胶液剥离光刻胶和光刻胶上方金属达到金属选择性覆盖的目的。但是在实际钛镍银金属蒸发工艺过程中，均是在高温环境中进行，光刻胶在长时间的高温作业情况下容易形成塌胶，而且为了实现剥离，光刻胶厚度会远超3um，当钛镍银金属蒸发层厚度达到3um以上，由于蒸发角度不能够完全垂直，导致金属蒸发层有倾斜，而较厚的光刻胶中，涂胶无法完全驱赶胶中的溶剂，在金属沉积过程中，容易产生放气导致光刻胶出现裂纹，最终导致金属无法正常完全剥离，光刻胶残留在光刻基板上，导致基板上的厚金属层图形异常，进而影响基板所形成器件的电性参数。
常规钛镍银厚金属层LIFT OFF步骤明细如下：
步骤一. 光刻胶涂布（图1所示）：在需要形成金属图形化的基板上涂布一层较厚的光刻胶，胶厚8±0.5um；
步骤二. 光刻胶曝光（图2所示）：对光刻胶进行曝光；
步骤三. 光刻胶显影（图3所示）：对完成曝光的光刻胶进行显影形成图形；
步骤四. 厚金属层沉积（图4所示）：采用高温、高转速蒸发工艺沉积厚金属层，金属沉积后，厚光刻胶出现塌胶或裂纹，光刻图形异常；
步骤五. 剥离液超声辅助剥离（图5所示）：将圆片放入去胶剥离液中，使用超声波清洗剥离光刻胶和胶上金属层，选择性保留金属，由于光刻胶裂纹和塌胶，导致部分区域金属和光刻胶出现残留，进而影响基板所形成器件的电性参数。
发明内容
本发明的目的是针对目前半导体集成电路工艺中的LIFT OFF工艺的问题，提供一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，在金属沉积过程中，采用低温工艺避免了光刻胶塌胶，采用低转速的多次蒸发工艺，结合蓝膜辅助剥离法，不仅降低了光刻胶的厚度，而且避免了较厚的金属层（3um以上）在光刻胶上倾斜倒塌和光刻胶裂纹所导致的图形异常，从而最终实现厚金属层LIFT OFF工艺。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 光刻胶涂布：选取一正面工艺图形化后的晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面涂布光刻胶；
步骤二. 光刻胶曝光：在图形化光刻板的遮挡下，对光刻胶进行曝光；
步骤三. 光刻胶显影：对光刻胶通过显影液进行显影，去掉曝光部分的光刻胶，保留晶圆衬底正面图形区上方的光刻胶；
步骤四. 厚金属层沉积：使用蒸发台设备，采用低温烘烤工艺和多层金属沉积工艺，控制放置晶圆衬底的行星盘转速为5±1 RPM/min，在晶圆衬底正面依次蒸发Ti-Ni-Ag-Ag金属层；
步骤五. 贴蓝膜：在Ti-Ni-Ag-Ag金属层正面贴蓝膜；
步骤六. 蓝膜剥离；将粘附在Ti-Ni-Ag-Ag金属层上的蓝膜剥离，利用蓝膜的粘附力剥离光刻胶上的Ti-Ni-Ag-Ag金属层，在晶圆衬底正面得到图形化的Ti-Ni-Ag-Ag金属层；
步骤七. 光刻胶剥离：采用剥离液超声辅助剥离图形区上方的光刻胶，完成LIFTOFF工艺。
进一步地，在所述步骤一中，所述光刻胶的厚度为6±0.5 um。
进一步地，在所述步骤四中，低温烘烤工艺的温度为50±2℃。
进一步地，在所述步骤四中，蒸发沉积Ti-Ni-Ag-Ag金属层中Ti 的厚度为100±10nm，Ni 的厚度为200±20nm，两次沉积Ag 的厚度均为1500±150nm。
进一步地，在所述步骤六中，在蓝膜剥离的过程中，所述Ti-Ni-Ag-Ag金属层与晶圆衬底的粘附力大于蓝膜与Ti-Ni-Ag-Ag金属层的粘附力，蓝膜与Ti-Ni-Ag-Ag金属层的粘附力大于Ti-Ni-Ag-Ag金属层与光刻胶的粘附力。
与传统的LIFT OFF工艺相比，本发明的LIFT OFF工艺具有以下优点：
1）与现有LIFT OFF工艺相比，本发明采用低温烘烤工艺，避免了长时间高温环境导致光刻胶3的塌胶现象；
2）与现有LIFT OFF工艺相比，本发明采用低转速的多次蒸发工艺，减小了蒸发过程中金属对光刻胶3的应力，进而改善了光刻胶3在金属蒸发过程中产生的裂纹现象；
3）本发明结合蓝膜辅助剥离法，不仅降低了光刻胶3的厚度，还能降低光刻胶3剥离的难度，具体是先采用蓝膜5将金属层剥离，再采用剥离液超声辅助剥离光刻胶，大大降低了光刻胶难度，保证光刻胶完全剥离；
4）本发明的LIFT OFF工艺能够得到良好图形化的厚金属层，有效改善了在图形区上残留光刻胶和金属的现象，进而改善晶圆衬底上所形成器件的电性参数。
附图说明
图1为现有技术和本发明在图形化衬底（或基板）上涂布光刻胶的剖视结构示意图。
图2为现有技术和本发明对光刻胶进行曝光的剖视结构示意图。
图3为现有技术和本发明对光刻胶进行显影形成图形后的剖视结构示意图。
图4为现有技术对圆片表面进行高温厚金属层沉积，厚光刻胶出现裂纹塌胶的剖视结构示意图。
图5现有技术光刻胶和金属剥离后，在图形化衬底上残留金属和光刻胶的结构示意图。
图6为本发明厚金属层沉积后的剖面结构示意图。
图7为本发明在基板正面贴上蓝膜后的剖视结构示意图。
图8为本发明蓝膜剥离后的剖视结构示意图。
图9为本发明剥离液超声辅助剥离光刻胶后的剖视结构示意图。
附图标记说明：1—晶圆衬底；2—图形区；3—光刻胶；4—Ti-Ni-Ag-Ag金属层；5—蓝膜。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明不限于以下的实施方式，在以下的说明中所参照的各图是为了能够对本发明的内容进行理解而设置的，即本发明不限于各图所举例的结构。
一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，包括如下步骤：
如图1所示，步骤一. 光刻胶涂布：选取一正面工艺图形化后的晶圆衬底1，在所述晶圆衬底1表面涂布光刻胶3，所述光刻胶3的厚度为6±0.5um；
如图2所示，步骤二. 光刻胶曝光：在图形化光刻板的遮挡下，对光刻胶3进行曝光；
如图3所示，步骤三. 光刻胶显影：对光刻胶通过显影液进行显影，去掉曝光部分的光刻胶，保留晶圆衬底1正面图形区2上方的光刻胶3；
如图6所示，步骤四. 厚金属层沉积：使用蒸发台设备，采用低温烘烤工艺和多层金属沉积工艺，低温烘烤工艺的温度为50±2℃，控制放置晶圆衬底1的行星盘转速为5±1RPM/min，在晶圆衬底1正面依次蒸发Ti-Ni-Ag-Ag金属层4；
在金属沉积过程中，采用低温烘烤工艺，能够避免光刻胶3在高温环境中产生的塌胶现象，同时降低行星盘的转速，结合采用依次蒸发Ti-Ni-Ag-Ag金属的方式，能够减小金属层间的应力及金属层对下方光刻胶3的应力，避免光刻胶3在厚金属层的压迫下产生裂纹的现象；
本实施例中蒸发沉积Ti-Ni-Ag-Ag金属层4中Ti 的厚度为100±10nm，Ni 的厚度为200±20nm，两次沉积Ag 的厚度均为1500±150nm；
如图7所示，步骤五. 贴蓝膜：在Ti-Ni-Ag-Ag金属层4正面贴蓝膜5；
如图8所示，步骤六. 蓝膜剥离；将粘附在Ti-Ni-Ag-Ag金属层4上的蓝膜5剥离，利用蓝膜5的粘附力剥离光刻胶3上的Ti-Ni-Ag-Ag金属层4，在晶圆衬底1正面得到图形化的Ti-Ni-Ag-Ag金属层4；
在蓝膜5剥离的过程中，所述Ti-Ni-Ag-Ag金属层4与晶圆衬底1的粘附力大于蓝膜5与Ti-Ni-Ag-Ag金属层4的粘附力，蓝膜5与Ti-Ni-Ag-Ag金属层4的粘附力大于Ti-Ni-Ag-Ag金属层4与光刻胶3的粘附力，保证在蓝膜5剥离的过程中，将光刻胶3上的金属层一起剥离掉；
如图9所示，步骤七. 光刻胶剥离：采用剥离液超声辅助剥离图形区2上方的光刻胶3，完成LIFT OFF工艺。
与现有的LIFT OFF工艺相比，本发明的LIFT OFF工艺，在厚金属层蒸发过程中，采用低温烘烤工艺，避免了长时间高温环境导致光刻胶3的塌胶现象，同时采用低转速的多次蒸发工艺，减小了蒸发过程中金属对光刻胶3的应力，进而改善了光刻胶3在金属蒸发过程中产生的裂纹现象，另外结合蓝膜辅助剥离法，不仅降低了光刻胶3的厚度，还能较小光刻胶3剥离的难度，先采用蓝膜5将金属层剥离，再采用剥离液超声辅助剥离光刻胶，难度大大降低了；本发明的LIFT OFF工艺能够得到良好图形化的厚金属层，有效改善了在图形区2上残留光刻胶3和金属的现象，进而改善晶圆衬底1上所形成器件的电性参数。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 光刻胶涂布：选取一正面工艺图形化后的晶圆衬底（1），在所述晶圆衬底（1）表面涂布光刻胶（3）；
步骤二. 光刻胶曝光：在图形化光刻板的遮挡下，对光刻胶（3）进行曝光；
步骤三. 光刻胶显影：对光刻胶通过显影液进行显影，去掉曝光部分的光刻胶，保留晶圆衬底（1）正面图形区（2）上方的光刻胶（3）；
步骤四. 厚金属层沉积：使用蒸发台设备，采用低温烘烤工艺和多层金属沉积工艺，控制放置晶圆衬底（1）的行星盘转速为5±1 R/min，在晶圆衬底（1）正面依次蒸发Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）；
步骤五. 贴蓝膜：在Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）正面贴蓝膜（5）；
步骤六. 蓝膜剥离；将粘附在Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）上的蓝膜（5）剥离，利用蓝膜（5）的粘附力剥离光刻胶（3）上的Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4），在晶圆衬底（1）正面得到图形化的Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）；
步骤七. 光刻胶剥离：采用剥离液超声辅助剥离图形区（2）上方的光刻胶（3），完成LIFT OFF工艺；
在所述步骤一中，所述光刻胶（3）的厚度为6±0.5um；
在所述步骤四中，低温烘烤工艺的温度为50±2℃；
在所述步骤四中，蒸发沉积Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）中Ti 的厚度为100±10nm，Ni 的厚度为200±20nm，两次沉积Ag 的厚度均为1500±150nm。
2.根据权利要求1所述的一种改善厚金属层LIFT OFF工艺图形异常的方法，其特征在于：在所述步骤六中，在蓝膜（5）剥离的过程中，所述Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）与晶圆衬底（1）的粘附力大于蓝膜（5）与Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）的粘附力，蓝膜（5）与Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）的粘附力大于Ti-Ni-Ag-Ag金属层（4）与光刻胶（3）的粘附力。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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