CN109686654B - 一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法 - Google Patents

一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种改善Lift‑off工艺划片道形貌的方法，包括：在衬底上形成有划片道凹槽的面上涂负胶层；对负胶层曝光并显影，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；在衬底及负胶层上表面蒸发金属膜；去除负胶层上的金属膜及负胶层；形成透过金属膜暴露于外界环境的划片道凹槽。该方案解决了划片道金属膜层断裂导致封装成品率低的问题，改善划片道形貌，提高封装成品率。

Description

一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法
技术领域
本发明涉及肖特基半导体制造工艺技术领域，尤其是一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法。
背景技术
肖特基芯片制造工艺中，为了满足封装要求，利用Lift-off工艺在原有的正面Al电极基础上增加Ti/Ni/Ag金属层。现有技术通常采用负胶与产品的Metal正胶版来实现Lift-off工艺，产品Metal正胶版曝光后，负胶形貌顶部尺寸与划片道尺寸相近，划片道两侧与负胶之间形成间隙10，参见图1；划片道两侧因没有负胶覆盖导致在蒸发Ti/Ni/Ag时，部分金属蒸发到了划片道两侧，在具有台阶差的负胶上形成了具有台阶差的金属层20，参见图2；后续利用蓝膜粘性将负胶上的金属随蓝膜一起撕掉，最后用丙酮去除负胶，从而实现特定区域Ti/Ni/Ag的蒸发，参见图3，在后段划片时，划片道两侧的Ti/Ni/Ag会通过管芯边缘30与衬底40相连，金属相连会造成肖特基器件正反极相连短路，从而降低产品封装成品率。
发明内容
本发明提供一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，用于克服现有技术中封装成品率较低等缺陷，通过改善Lift-off工艺划片道形貌，从而提高产品的封装成品率。
为实现上述目的，本发明提出一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，包括：
步骤1，在衬底上形成有划片道凹槽的面上涂负胶层；
步骤2，对负胶层曝光并显影，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；
步骤3，在衬底及负胶层上表面蒸发金属膜；
步骤4，去除负胶层上的金属膜及负胶层；
步骤5，形成透过金属膜暴露于外界环境的划片道凹槽。
本发明提供的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，通过对负胶层曝光并显影，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；负胶层与划片道凹槽之间没有间隙，蒸发金属膜后，金属膜不会形成在划片道凹槽内，在去除负胶层后，形成形貌整洁的划片道，在后续的切割及封装过程中不存在金属膜的断裂，从而提高封装成品率，并且形成上述完全覆盖划片道凹槽的负胶层的手段极其简单，只需要增加一张光刻版，该光刻版的管芯边缘的尺寸根据前面在衬底上形成划片道凹槽工艺中使用的光刻版统一缩小一个预定的尺寸(例如5～15um)即可，从而让负胶可以覆盖到管芯边缘近5～15um，工艺上易于实施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为现有技术中在衬底上形成负胶层的结构示意图；
图2为图1中的结构在蒸发工艺后形成的金属膜覆盖结构；
图3为图2中的结构在去除负胶层后形成的结构示意图；
图4发明实施例一提供的改善工艺中在衬底上涂负胶的结构示意图；
图5为对图4中的负胶光刻工艺中曝光的示意图；
图6为在衬底上形成负胶层的结构示意图；
图7为图6中的结构在蒸发工艺后形成的金属膜覆盖结构；
图8为图7中的结构在贴蓝膜后的结构示意图；
图9为图8中的结构在揭除蓝膜后形成的结构示意图；
图10为图9中的结构在去除负胶层后形成的结构示意图；
图11为本发明实施例的工艺处理流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法。
实施例一
请参照图4～10，本发明提供一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，包括以下步骤：
步骤S1，参见图4，在衬底上形成有划片道凹槽的面上涂负胶层1；图中的衬底包括Fox(场氧，二氧化硅)和Al层；划片道凹槽的形成详见下面的步骤S10、S20；
步骤S2，图5、图6，对负胶层1曝光并显影，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；通过在曝光过程结束后加入显影液，正光刻胶的感光区、负光刻胶的非感光区，会溶解于显影液中。这一步完成后，光刻胶层中的图形就可以显现出来。
所述步骤S2包括：
步骤S21，将负胶光刻版50放置于负胶层1上方；
步骤S22，在负胶光刻版50上方照射预定波长范围的光，光透过负胶光刻版上的透光区域对负胶层照射；
所述负胶光刻版50采用不透光材质，负胶光刻版上对应于衬底上的划片道凹槽位置均设置有透光区，所述透光区的面积完全覆盖所述划片道凹槽。所述透光区在负胶层上的投影两侧11分别比所述划片道凹槽的两侧宽5～15微米,优选为10微米。
步骤S23，负胶层1接受光照后，未被照射的区域发生光化学反应；
步骤S24，将衬底及负胶层均放置显影液中，未被照射的区域的负胶层溶解，被照射的区域的负胶层保留在衬底上，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层。在这一步中，将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应，从而使正光刻胶被照射区域(感光区域)、负光刻胶未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域，在下一步的能够溶解于特定的显影液中。
负胶光刻版50通过改版金属正胶版(即另外增加一张负胶光刻版，该负胶光刻版的形成工艺是对下面步骤S20中用到的正胶光刻版进行改版)，将步骤S20中用到的正胶光刻版的透光区各扩大10um以上，制成一张Lift-off工艺专用的光刻版，用新金属版曝光显影后，负胶覆盖了管芯边缘近10um，蒸发Ti/Ni/Ag膜时，就不会再有金属蒸发到了划片道两侧，从而可以彻底解决因划片道两侧无胶覆盖导致部分金属蒸发到了划片道两侧的问题。
步骤S3，参见图7，在衬底及负胶层1上表面蒸发金属膜2(本实施例中自上而下依次包括Ag、Ni、Ti层)；
步骤S4，参见图8、图9，去除负胶层1上的金属膜2及负胶层1；
所述步骤S4包括：
步骤S41，在负胶层1及衬底上表面覆盖蓝膜3；
步骤S42，揭掉蓝膜3，覆盖在负胶层1上的金属膜2随着蓝膜3一起被揭掉；
步骤S43，去除负胶层。
步骤S5，参见图10，形成透过金属膜暴露于外界环境的划片道凹槽。
所述划片道凹槽的两侧面呈台阶状4，所述台阶面由平面形成、平面与曲面共同形成，或由曲面形成，所述平面包括水平面、垂直面或斜面。其实是形成干净的划片道，划片道凹槽不要有该层Ti/Ni/Ag金属，该层金属蒸发随蓝膜撕掉就不会残留在划片道凹槽，不会造成器件正负极相连，短路失效。
步骤S6，按照划片道凹槽分割形成晶圆并封装。
所述步骤S1之前包括：
步骤S10，对基层上设有第一划片道凹槽的一面进行金属溅射处理，在基底上表面形成金属层；
步骤S20，对金属层光刻、刻蚀并去除光刻胶后，在金属层上形成若干第二划片道凹槽，每个第二划片道凹槽对应在一个所述第一划片道凹槽上，所述第一划片道凹槽与第二划片道凹槽共同形成所述划片道凹槽。
所述步骤S20包括：
步骤S201，在金属层上涂光刻胶层；
步骤S202，对光刻胶层曝光并显影后，对金属层刻蚀；
步骤S203，去除光刻胶层。
步骤20中的光刻胶采用正胶，所述步骤202包括：
步骤202A，将正胶光刻版放置于正胶层上方；
步骤202B，在正胶光刻版上方照射预定波长范围的光，光透过正胶光刻版上的透光区域对正胶层照射；
步骤202C，正胶层接受光照后，被照射的区域发生光化学反应；
步骤202D，将衬底及正胶层均放置显影液中，被照射的区域的正胶层溶解，未被照射的区域的正胶层保留在衬底上，在正对第一划片道凹槽的位置形成镂空，所述金属层通过该镂空暴露于外界环境中；
在接受光照后，正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应，变为乙烯酮，并进一步水解为茚并羧酸(Indene-Carboxylic-Acid,CA)，羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍，产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。
步骤202E，对金属层刻蚀，将裸露在镂空中的金属层腐蚀掉，在金属层上形成第二划片道凹槽。
所述步骤S1之前步骤S20之后还包括：
步骤S30，将正胶光刻版的遮光区宽度方向的参数均缩小10微米以上形成负胶光刻版的工艺参数；
步骤S40，按照负胶光刻版的工艺参数制备负胶光刻版。
本发明提供的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，彻底解决因划片道两侧无胶覆盖导致部分金属蒸发到了划片道两侧而引起的产品封装成品率问题，极大地提高了芯片封装成品良率；实现简单，客户(设计公司)只需将金属层光罩Dark区做缩小10um以上的技术操作。
如果客户芯片设计公司技术选择使用改版metal正胶版技术的设计规则，只需在芯片tape out(出制造光罩版图形文件)时，增加一块新metal光罩版(将Metal正胶版管芯边缘dark区各缩小10um)，晶圆厂工艺处理整套方案流程如图11所示，
本专利通过改版metal正胶版，正式在process technology design rule(制造工艺设计规则)中加入metal正胶版设计规则，设计公司拿到标准的design rule(设计规则)进行设计，最终光罩公司为晶圆厂工艺(客户产品)制版出专属Metal正胶版光罩，从而彻底解决因划片道两侧无胶覆盖导致部分金属蒸发到了划片道两侧而引起的产品封装成品率问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，包括：
步骤1，在衬底上形成有划片道凹槽的面上涂负胶层；
步骤2，对负胶层曝光并显影，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；
步骤3，在衬底及负胶层上表面蒸发金属膜；
步骤4，去除负胶层上的金属膜及负胶层；
步骤5，形成透过金属膜暴露于外界环境的划片道凹槽；
所述步骤2包括：
步骤21，将负胶光刻版放置于负胶层上方；
步骤22，在负胶光刻版上方照射预定波长范围的光，光透过光刻版上的透光区域对负胶层照射；
步骤23，负胶层接受光照后，将衬底及负胶层均放置显影液中，未被照射的区域的负胶层溶解，被照射的区域的负胶层保留在衬底上，形成完全覆盖划片道凹槽的负胶层；
所述负胶光刻版采用不透光材质，光刻版上对应于衬底上的划片道凹槽位置均设置有透光区，所述透光区的面积完全覆盖所述划片道凹槽；
所述透光区在负胶层上的投影两侧分别比所述划片道凹槽的两侧宽10微米以上。
2.如权利要求1所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤41，在负胶层及衬底上表面覆盖蓝膜；
步骤42，揭掉蓝膜，覆盖在负胶层上的金属膜随着蓝膜一起被揭掉；
步骤43，去除负胶层。
3.如权利要求1~2任一项所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，所述划片道凹槽的两侧面呈台阶状，所述台阶的台阶面由平面形成、平面与曲面共同形成，或由曲面形成，所述平面包括水平面、垂直面或斜面。
4.如权利要求1所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，所述步骤1之前包括：
步骤10，对基层上设有第一划片道凹槽的一面进行金属溅射处理，在基底上表面形成金属层；
步骤20，对金属层光刻、刻蚀并去除光刻胶后，在金属层上形成若干第二划片道凹槽，每个第二划片道凹槽对应在一个所述第一划片道凹槽上，所述第一划片道凹槽与第二划片道凹槽共同形成所述划片道凹槽。
5.如权利要求4所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，所述步骤20包括：
步骤201，在金属层上涂光刻胶层；
步骤202，对正胶光刻胶层曝光并显影后，对金属层刻蚀；
步骤203，去除光刻胶层。
6.如权利要求5所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，步骤20中的光刻胶采用正胶，所述步骤202包括：
步骤202A，将正胶光刻版放置于正胶层上方；
步骤202B，在正胶光刻版上方照射预定波长范围的光，光透过正胶光刻版上的透光区域对正胶层照射；
步骤202C，正胶层接受光照后，被照射的区域发生光化学反应；
步骤202D，将衬底及正胶层均放置显影液中，被照射的区域的正胶层溶解，未被照射的区域的正胶层保留在衬底上，在正对第一划片道凹槽的位置形成镂空，所述金属层通过该镂空暴露于外界环境中；
步骤202E，对金属层刻蚀，将裸露在镂空中的金属层腐蚀掉，在金属层上形成第二划片道凹槽。
7.如权利要求6所述的改善Lift-off工艺划片道形貌的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括：
步骤30，将正胶光刻版的遮光区宽度方向的参数均缩小10微米以上形成负胶光刻版的工艺参数；
步骤40，按照负胶光刻版的工艺参数制备负胶光刻版。
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