CN111710605A - 一种半导体台面金属剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光、显影，保留外围的高黏度光刻胶；S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶；S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶，得到电极。本发明使用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，曝光显影保留外围的涂胶，高黏度光刻胶固化形成衬底；采用低黏度负性光刻胶直接在衬底上涂敷，低黏度负性光刻胶和固化的高黏度光刻胶配合对晶圆侧壁进行完整包裹，能够避免蒸发金属环节污染晶圆侧壁，保证胶层平整均匀，有助于后续的金属剥离。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种半导体台面金属剥离方法。
背景技术
台面金属剥离方法是通过光刻胶覆盖在整个台面上作为衬底，经过曝光将未受掩模遮挡部分的光刻胶发生曝光反应，实现电路图从掩模到硅片上的转移；使用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶可溶解区域，使可见图形出现在硅片上；热烘去除剩余溶剂后，蒸发金属，之后通过去胶液超声，将胶去除，同时剥离掉胶上的金属，保留台面上的金属形成电极；剥离方法可以有效解决不易用光刻腐蚀方法制备微细图形及有些多层金属用不同的腐蚀液交替使用时会发生严重的横向钻蚀的问题。
申请号为CN201710518693.7的发明专利公开了如下技术方案：一种蒸发金属时保护芯片四边及其侧壁的方法，所述方法包括：在芯片上端面的非器件区域和侧壁上覆设光刻胶层；于所述芯片上蒸镀金属；以有机溶剂进行金属剥离并除去所述光刻胶层，而仅于所述芯片上端面的器件区域保留蒸镀金属层。
上述方案通过在芯片侧壁涂敷光刻胶来实现蒸发金属时芯片四边的保护，然而上述方案操作过于复杂，需要人工用画笔蘸取光刻胶涂敷在芯片侧面，费时费力并且难以保证光刻胶的平整，膜厚均匀性差，会影响之后的金属剥离过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体台面金属剥离方法，以解决现有技术中人工用画笔蘸取光刻胶涂敷在芯片侧面，费时费力并且难以保证光刻胶的平整，膜厚均匀性差，会影响之后的金属剥离过程的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光和显影操作，保留外围的高黏度光刻胶；
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶；
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极。
在上述方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步的，所述高黏度光刻胶的黏度为1400-1600cP，所述高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为5-7um。
进一步的，所述低黏度负性光刻胶的黏度为200-300cP，所述低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为12-14um。
进一步的，所述步骤S1中曝光、显影、去胶操作还保留台面划片道内高黏度光刻胶。
进一步的，所述高黏度光刻胶为正性光刻胶，所述步骤S1中曝光操作通过掩膜遮挡划片道实现划片道内高黏度光刻胶的保留。
通过采用上述方案，保留划片道内高黏度光刻胶，保证晶圆台面为平整面，便于后续的低黏度负性光刻胶的涂胶等操作。
进一步的，所述步骤S2中的加热烘烤温度为120-180℃，加热烘烤时间为20-40min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明首先使用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，并通过曝光显影保留外围的涂胶，外围的涂胶包裹晶圆一部分侧壁；之后将高黏度光刻胶固化在晶圆外围形成平整的衬底；之后采用低黏度负性光刻胶二次晶圆台面和外围涂胶，外围的低黏度负性光刻胶直接在衬底上涂敷，低黏度负性光刻胶和固化的高黏度光刻胶配合对晶圆侧壁进行完整包裹，从而能够避免蒸发金属环节污染晶圆侧壁，并且可以保证胶层平整均匀，有助于后续的金属剥离；
2、本发明第二次涂胶采用负性光刻胶，经过曝光和显影后制备的光刻胶剖面能够控制为倒梯形或倒“凸”字形，在后续金属剥离环节，上宽下窄的光刻胶更便于剥离，不会损坏晶圆台面的电极；
3、本发明首先采用高黏度光刻胶对晶圆的台面和外围涂胶，经过曝光、显影操作后保留外围的高黏度光刻胶，固化高黏度光刻胶形成外围的基底；在外围高黏度光刻胶基底的基础上进行后续的负性光刻胶涂胶、曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，因此对外围涂胶厚度要求大大减少，无需采用高黏度负性光刻胶形成的较厚胶层来整体覆盖台面，避免了由于厚膜的膜厚均匀性差导致的不易金属剥离，同时避免了由于高黏度厚膜坚膜热烘过程中水分不易挥发，应力释放不充分，导致若烘烤时间过长，形貌会发生变化，不易于金属剥离，若烘烤时间短胶层极易开裂的问题；
4、本发明低黏度负性光刻胶固化后在外围形成平整基底，能够有效防止低黏度负性光刻胶涂胶后出现胶裂现象，同时保证了金属剥离过程的正常进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明的实施例的方法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光和显影操作，保留外围的高黏度光刻胶；
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶；
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极。
上述半导体台面金属剥离方法，优选：
所述高黏度光刻胶的黏度为1400-1600cP，所述高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为5-7um。
所述低黏度负性光刻胶的黏度为200-300cP，所述低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为12-14um。
所述步骤S1中曝光、显影、去胶操作还保留台面划片道内高黏度光刻胶。
所述高黏度光刻胶为正性光刻胶，所述步骤S1中曝光操作通过掩膜遮挡划片道实现划片道内高黏度光刻胶的保留。
所述步骤S2中的加热烘烤温度为120-180℃，加热烘烤时间为20-40min。
本发明首先使用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，并通过曝光显影保留外围的涂胶，外围的涂胶包裹晶圆一部分侧壁；之后将高黏度光刻胶固化在晶圆外围形成平整的衬底；之后采用低黏度负性光刻胶二次晶圆台面和外围涂胶，外围的低黏度负性光刻胶直接在衬底上涂敷，低黏度负性光刻胶和固化的高黏度光刻胶配合对晶圆侧壁进行完整包裹，从而能够避免蒸发金属环节污染晶圆侧壁，并且可以保证胶层平整均匀，有助于后续的金属剥离；
本发明第二次涂胶采用负性光刻胶，经过曝光和显影后制备的光刻胶剖面能够控制为倒梯形或倒“凸”字形，在后续金属剥离环节，上宽下窄的光刻胶更便于剥离，不会损坏晶圆台面的电极；
本发明首先采用高黏度光刻胶对晶圆的台面和外围涂胶，经过曝光、显影操作后保留外围的高黏度光刻胶，固化高黏度光刻胶形成外围的基底；在外围高黏度光刻胶基底的基础上进行后续的负性光刻胶涂胶、曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，因此对外围涂胶厚度要求大大减少，无需采用高黏度负性光刻胶形成的较厚胶层来整体覆盖台面，避免了由于厚膜的膜厚均匀性差导致的不易金属剥离，同时避免了由于高黏度厚膜坚膜热烘过程中水分不易挥发，应力释放不充分，导致若烘烤时间过长，形貌会发生变化，不易于金属剥离，若烘烤时间短胶层极易开裂的问题；
本发明低黏度负性光刻胶固化后在外围形成平整基底，能够有效防止低黏度负性光刻胶涂胶后出现胶裂现象，同时保证了金属剥离过程的正常进行。
本发明步骤S1中曝光、显影、去胶操作还保留台面划片道内高黏度光刻胶，保证晶圆台面为平整面，便于后续的低黏度负性光刻胶的涂胶等操作。
下面结合本发明的较佳实施例作进一步详细说明：
实施例一：
本实施例公开了一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、去胶操作，保留外围的高黏度光刻胶以及台面划片道内高黏度光刻胶；
其中高黏度光刻胶的黏度为1400cP，高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为1um，外围涂胶厚度为5um。
高黏度光刻胶为正性光刻胶，在曝光过程中仅针对台面区域进行曝光，并且采用掩膜对划片道进行遮挡。
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶，加热温度为140℃，时间为40min。
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极；
其中低黏度负性光刻胶的黏度为200cP，低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为2um，外围涂胶厚度为14um。
低黏度负性光刻胶的曝光过程采用掩膜对电极区域进行遮挡，之后显影去除电极区域的低黏度负性光刻胶，暴露电极区域，坚膜后蒸发金属，在电极区域形成电极，之后通过去胶操作去除剩余光刻胶，得到电极，完成金属剥离操作。
实施例二：
本实施例公开了一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、去胶操作，保留外围的高黏度光刻胶以及台面划片道内高黏度光刻胶；
其中高黏度光刻胶为聚纤PI正性光刻胶，具体型号为PW-1500，黏度为1500cP，具有耐高温特性，高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为2um，外围涂胶厚度为6um。
在曝光过程中仅针对台面区域进行曝光，并且采用掩膜对划片道进行遮挡。
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶，加热温度为150℃，时间为30min。
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极；
其中低黏度负性光刻胶的具体型号为ENPI305，黏度为260cP，该胶具有耐高温，光刻后形貌好等特点；低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1um，外围涂胶厚度为13um。
低黏度负性光刻胶的曝光过程采用掩膜对电极区域进行遮挡，之后显影去除电极区域的低黏度负性光刻胶，暴露电极区域，坚膜后蒸发金属，在电极区域形成电极，之后通过去胶操作去除剩余光刻胶，得到电极，完成金属剥离操作。
实施例三：
本实施例公开了一种半导体台面金属剥离方法，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、去胶操作，保留外围的高黏度光刻胶以及台面划片道内高黏度光刻胶；
其中高黏度光刻胶的黏度为1600cP，具有耐高温特性，高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为3um，外围涂胶厚度为7um。
在曝光过程中仅针对台面区域进行曝光，并且采用掩膜对划片道进行遮挡。
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶，加热温度为160℃，时间为20min。
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极；
其中低黏度负性光刻胶的黏度为300cP，低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为3um，外围涂胶厚度为12um。
低黏度负性光刻胶的曝光过程采用掩膜对电极区域进行遮挡，之后显影去除电极区域的低黏度负性光刻胶，暴露电极区域，坚膜后蒸发金属，在电极区域形成电极，之后通过去胶操作去除剩余光刻胶，得到电极，完成金属剥离操作。
对比例一：
本对比例包括如下步骤：
S1采用低黏度负性光刻胶在晶圆台面涂胶，其中低黏度负性光刻胶的具体型号为ENPI305，黏度为260cP，该胶具有耐高温，光刻后形貌好等特点；低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1um；
S2人工用画笔蘸取步骤S1中的低黏度负性光刻胶涂敷晶圆侧壁，涂抹均匀；
S3依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶，得到电极。
对比例二：
本对比文件包括如下步骤：
S1采用低黏度负性光刻胶在晶圆台面和外围涂胶，其中低黏度负性光刻胶的具体型号为ENPI305，黏度为260cP，该胶具有耐高温，光刻后形貌好等特点；低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1um，外围涂胶厚度为14um；
S2依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶，得到电极。
由于单一低黏度负性光刻胶最大涂胶厚度仅能做到14um，导致晶圆侧面部分外露，在蒸发金属环节，金属污染了裸露的晶圆侧面。
对比例三：
本对比例包括如下步骤：
S1采用高黏度负性光刻胶在晶圆台面和外围涂胶，其中高黏度负性光刻胶的具体型号为NP9–1500P，黏度为1500cP；高黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1um，外围涂胶厚度为19um；
S2依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶，得到电极。
由于外围高黏度负性光刻胶的厚度过高，膜厚不均匀，内部应力不均匀，在坚膜烘烤环节难以控制烘烤时间，烘烤时间短导致胶层开裂，烘烤时间长则改变了胶层形貌，在后续去胶环节由于膜厚不均匀，也无法完整实现金属剥离，影响电极纹路。
对比例四：
本对比例包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、去胶操作，保留外围的高黏度光刻胶以及台面划片道内高黏度光刻胶；
其中高黏度光刻胶为聚纤PI正性光刻胶，具体型号为PW-1500，黏度为1500cP，具有耐高温特性，高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为2um，外围涂胶厚度为6um。
在曝光过程中仅针对台面区域进行曝光，并且采用掩膜对划片道进行遮挡。
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶，加热温度为150℃，时间为30min。
S3采用低黏度正性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次进行曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶操作，得到电极；
其中低黏度正性光刻胶的黏度为260cP，低黏度正性光刻胶的台面涂胶厚度为1um，外围涂胶厚度为13um。
在步骤S3中的去胶环节，由于低黏度正性光刻胶形成的光刻胶剖面为下宽上窄的凸形，在剥离光刻胶时会影响电极边缘纹路。
效果例：
表1实施例与对比例参数对照表
表2实施例与对比例效果对照表
效果分析：
对比例一的S2过程中，人工涂胶效率很低，并且胶液涂敷难以保证均匀，胶厚不一，导致在S3的坚膜过程中出现侧壁胶层破裂情况，导致蒸发金属环节金属污染了晶圆侧壁，并且在去胶环节也难以完整的金属剥离，影响台面电极纹路。
对比例二中由于单一低黏度负性光刻胶最大涂胶厚度仅能做到14um，导致晶圆侧面部分外露，在蒸发金属环节，金属污染了裸露的晶圆侧面。
对比例三中由于外围高黏度负性光刻胶的厚度过高，膜厚不均匀，内部应力不均匀，在坚膜烘烤环节难以控制烘烤时间，烘烤时间短导致胶层开裂，烘烤时间长则改变了胶层形貌，在后续去胶环节由于膜厚不均匀，也无法完整实现金属剥离，影响电极纹路。
对比例四中在步骤S3中的去胶环节，由于低黏度正性光刻胶形成的光刻胶剖面为下宽上窄的凸形，在剥离光刻胶时会影响电极边缘纹路。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种半导体台面金属剥离方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1采用高黏度光刻胶对晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光、显影，保留外围的高黏度光刻胶；
S2加热烘烤经过S1步骤得到的晶圆，固化高黏度光刻胶；
S3采用低黏度负性光刻胶对经过S2步骤得到的晶圆台面和外围涂胶，之后依次曝光、显影、坚膜、蒸发金属和去胶，得到电极。
2.根据权利要求1所述的半导体台面金属剥离方法，其特征在于，所述高黏度光刻胶的黏度为1400-1600cP，所述高黏度光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为5-7um。
3.根据权利要求1所述的半导体台面金属剥离方法，其特征在于，所述低黏度负性光刻胶的黏度为200-300cP，所述低黏度负性光刻胶的台面涂胶厚度为1-3um，外围涂胶厚度为12-14um。
4.根据权利要求1所述的半导体台面金属剥离方法，其特征在于，所述步骤S1中曝光、显影、去胶操作还保留台面划片道内高黏度光刻胶。
5.根据权利要求4所述的半导体台面金属剥离方法，其特征在于，所述高黏度光刻胶为正性光刻胶，所述步骤S1中曝光操作通过掩膜遮挡划片道实现划片道内高黏度光刻胶的保留。
6.根据权利要求1所述的半导体台面金属剥离方法，其特征在于，所述步骤S2中的加热烘烤温度为120-180℃，加热烘烤时间为20-40min。
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