CN110600376B - 聚合物的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚合物的去除方法，所述方法包括：提供一半导体基底，所述半导体基底包括重叠形成的顶层金属层以及钝化层，所述钝化层中形成有开口，所述开口贯穿所述钝化层，以暴露出所述顶层金属层，并且在所述开口的底部残留有聚合物；以所述钝化层为掩膜，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，以刻蚀所述开口底部的聚合物。本发明提供的聚合物的去除方法的速率较高，还可以防止半导体基底的其他部位被拨快，确保半导体基底的性能。

Description

聚合物的去除方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种聚合物的去除方法。
背景技术
在半导体制造技术领域中，通常会在半导体晶圆上制备焊盘结构，以便后续基于焊盘结构实现半导体晶圆与其他元器件的键合。其中，在制备焊盘结构的过程中，通常会先形成顶层金属层，再在该顶层金属层上形成一钝化层，并刻蚀所述钝化层形成一开口，以暴露出所述顶层金属层，之后通过在该开口填充导电材料来引出顶层金属层，以构成焊盘结构。但是，通常情况下在刻蚀钝化层形成开口后，会在该开口底部残留含氟的聚合物，其中氟离子会与开口暴露出的顶层金属层表面的金属发生反应形成金属氟化物(也即聚合物)，而造成结晶缺陷，其会使得半导体晶圆在后段封装工艺中键合失效，因此，通常情况下，在形成开口后，需要去除残留在所述开口中的金属氟化物。
相关技术中，通常是通过如下两种方法来去除开口底部聚合物的。方法一：利用光刻工艺去除，具体的，在焊盘结构表面形成一图案化的光刻胶层，所述光刻胶层暴露出所述开口，再以该光刻胶为掩膜刻蚀去除位于开口底部的聚合物。方法二：采用湿法刻蚀工艺去除聚合物。
但是，相关技术中，在利用方法一去除所述聚合物时，在去除所述聚合物之后，通常需要利用包括有氟离子的清洗液清洗半导体晶圆来去除光刻胶层，其中，该清洗液中的氟离子会与开口底部的顶层金属层反应而重新形成聚合物，会再次引起结晶缺陷，还会使得半导体晶圆在后段封装工艺中键合失效，影响半导体晶圆的性能。以及，在利用方法二去除所述结晶时，由于湿法刻蚀的刻蚀速率较低，刻蚀周期较长，同时由于所述湿法刻蚀无法实现定向刻蚀，则在长时间执行湿法刻蚀时，极易导致焊盘结构的其他部位也被刻蚀掉，同样会影响所述焊盘结构的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物的去除方法，以解决现有的聚合物去除方法影响焊盘结构的性能的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种聚合物的去除方法，所述方法包括：
提供一半导体基底，所述半导体基底包括重叠形成的顶层金属层以及钝化层，所述钝化层中形成有开口，所述开口贯穿所述钝化层，以暴露出所述顶层金属层，并且在所述开口的底部残留有聚合物；
以所述钝化层为掩膜，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，以刻蚀所述开口底部的聚合物。
可选的，对所述半导体交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺的方法包括：
步骤一、对所述半导体基底执行化学刻蚀工艺，以刻蚀部分聚合物和疏松所述聚合物；
步骤二、对所述疏松的聚合物执行物理轰击工艺；
重复执行所述步骤一和步骤二，直至所述聚合物被完全去除。
可选的，所述化学刻蚀工艺包括：
通入刻蚀气体，所述刻蚀气体包括碳氟气体，以及，所述刻蚀气体中的碳/氟离子比大于等于0.3。
可选的，所述刻蚀气体包括CHF3或者C4F6。
可选的，对所述半导体基底执行物理轰击工艺的方法包括：
在功率介于200～400瓦的工艺环境下，采用等离子体轰击所述聚合物。
可选的，所述等离子体包括氩气的等离子体、氧气的等离子体、氮气的等离子体中的一种或多种。
可选的，当所述等离子体轰击所述开口底部的聚合物时，对所述聚合物进行刻蚀，并与所述开口中暴露出的顶层金属层表面的金属反应形成保护膜。
可选的，在执行完化学刻蚀工艺和物理轰击工艺之后，所述方法还包括：
采用湿法清洗工艺清洗所述半导体基底，以去除刻蚀残留物。
可选的，所述湿法清洗工艺包括：
利用包含有氨气、双氧水、硫酸或硝酸的溶液清洗所述半导体基底。
可选的，所述钝化层包括依次层叠的抗反射层、氧化物层和氮化物层。
综上所述，本发明提供的聚合物的去除方法中，是直接以半导体基底中的钝化层为掩膜，通过对半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，来刻蚀残留在半导体基底开口中的聚合物。即，本发明中不是如现有技术中以光刻胶层为研磨进行刻蚀的，因此后续可以无需执行去除光刻胶层的工艺，也即，后续可以无需用含氟的液体清洗所述半导体基底，从而可以避免氟离子与半导体基底中的顶层金属层反应而再次形成聚合物，确保了所述半导体基底的性能。并且，由于本实施例中所采用的交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺的刻蚀速率相对较高，刻蚀周期较短，则在确保了所述聚合物被完全去除的前提下，还可以避免半导体基底的其他部位被刻蚀破坏，进一步确保了半导体基底的性能。
附图说明
图1是本发明一实施例的一种聚合物的去除方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例的一种半导体基底的结构示意图；
图3为本发明一实施例中对图2中的聚合物执行完步骤一后半导体基底的结构示意图；
图4为本发明一实施例中对图3中的聚合物执行完步骤二后半导体基底的结构示意图；
图5为本发明一实施例中对图4中的聚合物执行完步骤一后半导体基底的结构示意图；
图6为本发明一实施例中对图5中的聚合物执行完步骤二后半导体基底的结构示意图；
图7为本发明一实施例的一种执行完湿法清洗工艺后半导体基底结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的聚合物的去除方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1是本发明一实施例的一种聚合物的去除方法的流程示意图，如图1所示，所述聚合物的去除方法包括：
步骤100、提供一半导体基底。
所述半导体基底可以如图2所示，所述半导体基底可以包括重叠形成的顶层金属层11和钝化层12，以及，所述半导体基底还包括一开口A，所述开口A贯穿所述钝化层12，并暴露出所述顶层金属层11，以及，所述开口A底部残留有聚合物B1。
进一步地，参考图2可知，所述钝化层12具体可以包括有依次层叠的抗反射层121、氧化物层122和氮化物层123，以及，所述抗反射层121具体可以形成在所述顶层金属层上方。
步骤200、以所述钝化层为掩膜，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，以刻蚀所述开口底部的聚合物。
具体的，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺的方法可以为：
步骤一、先对所述半导体基底执行化学刻蚀工艺，以刻蚀部分聚合物和疏松所述聚合物。
其中，所述化学刻蚀工艺具体可以为：向所述半导体基底通入刻蚀气体，所述刻蚀气体与所述聚合物发生化学反应，生成可挥发性物质，从而达到刻蚀目的。以及，所述刻蚀气体与部分聚合物发生反应后，会使得所述聚合物中的化学键发生断裂，从而会致使所述聚合物的致密性降低，达到疏松所述聚合物的目的，其中，所述刻蚀气体具体可以包括碳氟气体。
以及，示例的，图3为本发明一实施例中在对图2中的聚合物执行完步骤一后半导体基底的结构示意图，对比图2和图3可知，对图2中聚合物B1被部分刻蚀后得到图3中的聚合物B2，并且，图3中聚合物B2的致密性明显低于图2中聚合物B1的致密性。
进一步地，需要说明的是，由于所述半导体基底中还包括有氮化物层123，而氟离子极易与氮化物发生反应，因此，为了防止碳氟气体中的氟离子与氮化物层123剧烈反应而破坏所述氮化物层123，本实施例的刻蚀气体的碳/氟离子比应较高(例如碳/氟离子比大于等于0.3)，如此可以确保所述刻蚀气体中的氟离子含量相对较低。则在利用刻蚀气体刻蚀聚合物层时，可以降低所述刻蚀气体与所述氮化物层的反应程度，防止其破坏所述氮化物层123，确保了所述半导体基底的性能。其中，所述刻蚀气体例如可以为CHF3或者C4F6。
之后，可以执行步骤二、对所述半导体基底执行物理轰击工艺。
其中，所述物理轰击工艺可以包括：在功率介于200～400瓦的工艺环境下，采用等离子体轰击所述半导体基底的开口，当所述等离子体轰击至所述开口中的聚合物时，会使得所述聚合物离子化并溢出，从而达到刻蚀的目的。其中，所述等离子体可以包括氩气的等离子体、氧气的等离子体、氮气的等离子体中的一种或多种。
示例的，图4为本发明一实施例中对图3中的聚合物执行完步骤二后半导体基底的结构示意图；如图3和图4所示，图3中聚合物B2被部分刻蚀得到图4中的聚合物B3。
以及，本实施例中，在经过了步骤一中的化学刻蚀后，所述聚合物的致密性会降低，较为疏松，则当对所述疏松的聚合物执行物理轰击工艺时，其极易被离子化，从而可以大大提升物理轰击工艺的刻蚀速率。
此外，由于所述物理轰击工艺的定向性较强，则当对所述半导体基底中的开口执行物理轰击工艺时，还可以确保半导体基底的其他部位不被等离子体破坏，从而保证了所述半导体基底的性能。
进一步地，循环执行步骤一和步骤二，直至所述开口底部的聚合物被完全去除。
示例的，图5-图6为本发明一实施例中对聚合物循环执行步骤一和步骤二后半导体基底结构示意图，具体的，图5为对图4中的聚合物执行完步骤一后半导体基底的结构示意图，对比图4和图5可知，图4中聚合物B3被部分刻蚀后得到图5中的聚合物B4，并且，相对于聚合物B3而言，所述聚合物B4明显更为疏松；以及，图6为对图5中的聚合物执行完步骤二后半导体基底的结构示意图，如图6所示，图5中聚合物B4被部分刻蚀得到图6中的聚合物B5。
此外，还需要说明的是，本实施例中，残留在所述半导体基底开口底部的聚合物可能没有完全覆盖所述开口底部，如此，会使得所述开口底部暴露出顶层金属层。基于此，当执行物理轰击工艺时，该等离子体难免会轰击到顶层金属层表面，此时，所述等离子体会与所述顶层金属层表面的金属发生反应，在所述开口暴露出的顶层金属层的表面形成保护膜，以保护所述顶层金属层，防止后续执行的化学刻蚀工艺刻蚀所述暴露出的顶层金属层。以及，应当强调的是，对于所述保护膜，在后续封装半导体基底过程中应将其去除，以防止其影响半导体基底的键合。
综上可知，本实施例中主要是通过对半导体基底先执行化学刻蚀工艺，再执行物理轰击工艺来去除残留在所述开口中的聚合物。其中，由于所述化学刻蚀工艺可以疏松所述聚合物，使得其致密性降低，基于此，后续再执行物理轰击工艺时，由于轰击的是疏松后的聚合物，则会使得物理轰击工艺的刻蚀速率较高，刻蚀周期较短。如此，当采用所述化学刻蚀工艺和所述物理刻蚀工艺刻蚀所述聚合物时，所述刻蚀气体或所述等离子体与半导体的其他部位(例如钝化层)的接触时间也会较短，则可以避免所述刻蚀气体或所述等离子体破坏所述半导体基底的其他部位。同时，本实施例中通过采用碳/氟离子比较高的刻蚀气体，以及基于形成在暴露的顶层金属层表面的保护膜，可以进一步避免所述刻蚀气体或所述等离子体破坏所述半导体基底的其他部位，确保了半导体基底的性能。
最后，当去除完所述残留的聚合物时，还需采用湿法清洗工艺对半导体基底进行清洗，以去除化学刻蚀工艺和物理攻击工艺的刻蚀残留物，防止其影响半导体基底的性能，其中，具体可以利用包含有氨气或双氧水或硫酸或硝酸的溶液清洗所述半导体基底。以及，图7为本发明一实施例的一种执行完湿法清洗工艺后半导体基底结构示意图。
最后，需要说明的是，介于所述聚合物是由氟离子和顶层金属层反应所生成的，因此所述湿法清洗工艺中的清洗液中应不包括氟离子，以避免重新生成聚合物。
综上所述，本发明提供的聚合物的去除方法中，是直接以半导体基底中的钝化层为掩膜，通过对半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，来刻蚀残留在半导体基底开口中的聚合物。即，本发明中不是如现有技术中以光刻胶层为研磨进行刻蚀的，因此后续可以无需执行去除光刻胶层的工艺，也即，后续可以无需用含氟的液体清洗所述半导体基底，从而可以避免氟离子与半导体基底中的顶层金属层反应而再次形成聚合物，确保了所述半导体基底的性能。并且，由于本实施例中所采用的交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺的刻蚀速率相对较高，刻蚀周期较短，则在确保了所述聚合物被完全去除的前提下，还可以避免半导体基底的其他部位被刻蚀破坏，进一步确保了半导体基底的性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚合物的去除方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一半导体基底，所述半导体基底包括重叠形成的顶层金属层以及钝化层，所述钝化层中形成有开口，所述开口贯穿所述钝化层，以暴露出所述顶层金属层，并且在所述开口的底部残留有聚合物，其中，所述钝化层包括氮化物层；
以所述钝化层为掩膜，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺，以刻蚀所述开口底部的聚合物，其中，对所述半导体基底交替执行化学刻蚀工艺和物理轰击工艺的方法包括：
步骤一、对所述半导体基底执行化学刻蚀工艺，所述化学刻蚀工艺包括通入刻蚀气体，所述刻蚀气体包括碳氟气体，并且所述刻蚀气体中的碳/氟离子比大于等于0.3，以刻蚀部分聚合物和疏松所述聚合物；
步骤二、对所述疏松的聚合物执行物理轰击工艺，以采用等离子体轰击所述聚合物，所述等离子体包括氧气的等离子体和/或氮气的等离子体；以及，
重复执行所述步骤一和步骤二，直至所述聚合物被完全去除。
2.如权利要求1所述的聚合物的去除方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括CHF3或者C4F6。
3.如权利要求1所述的聚合物的去除方法，其特征在于，对所述半导体基底执行物理轰击工艺时：
在功率介于200～400瓦的工艺环境下，采用所述等离子体轰击所述聚合物。
4.如权利要求3所述的聚合物的去除方法，其特征在于，当所述等离子体轰击所述开口底部的聚合物时，对所述聚合物进行刻蚀，并与所述开口中暴露出的顶层金属层表面的金属反应形成保护膜。
5.如权利要求1所述的聚合物的去除方法，其特征在于，在执行完化学刻蚀工艺和物理轰击工艺之后，所述方法还包括：
采用湿法清洗工艺清洗所述半导体基底，以去除刻蚀残留物。
6.如权利要求5所述的聚合物的去除方法，其特征在于，所述湿法清洗工艺包括：
利用包含有氨气、双氧水、硫酸或硝酸的溶液清洗所述半导体基底。
7.如权利要求1所述的聚合物的去除方法，其特征在于，所述钝化层还包括位于氮化层与顶层金属层之间依次层叠的抗反射层和氧化物层。
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