CN116344330A - 一种半导体器件的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括以下步骤：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。本发明通过增加步骤旋转处理半导体衬底，以去除部分副产物，以在冲洗工艺之前先行清除一部分的副产物，减小了冲洗处理工艺的负担，这样有利于完全清除掉显影后的副产物，从而解决显影工艺所产生的大量副产物造成的单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。
背景技术
当前，在半导体器件的焊盘设计时，可能会出现单个巨大通孔以形成焊垫，该单个巨大通孔的尺寸例如大于60μm*60μm，其远大于当前常规的通孔尺寸(即0.3μm*0.3μm)。
在单个巨大通孔的光刻工艺中，由于光刻胶材料的批次不同，使得有些活化能低的光刻胶不稳定，在光刻工艺时很容易受到来自周围环境和光刻时曝光后烘焙(PEB)工艺的影响。而单个巨大通孔的尺寸大，显影工艺所产生的大量副产物无法在显影后的冲洗工艺中被完全去除，使得单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题，这些问题使得焊垫消失或不符合设计规格等一系列的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种半导体器件的形成方法，可以解决显影工艺所产生的大量副产物造成的单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；
步骤S2：旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；
步骤S3：冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。
可选的，步骤S2中，旋转处理所述半导体衬底的工艺时间为7秒～9秒，旋转速率约为2000转/分钟。
进一步的，所述开口的尺寸大于或等于10μm*10μm。
进一步的，所述开口的尺寸大于或等于60μm*60μm。
可选的，所述半导体衬底和光刻胶层之间还形成有底部抗反射涂层。
进一步的，步骤S1包括：
提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底上涂覆一底部抗反射涂层；
在所述底部抗反射涂层上通过旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料，以形成光刻胶层；
依次通过软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理所述光刻胶层。
进一步的，依次通过软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理所述光刻胶层包括：
经过软烘处理所述光刻胶层，以去除所述光刻胶中的溶剂；
将具有第一通孔图形的掩模板与所述半导体衬底上的正确位置对准，并将所述掩模板和所述半导体衬底曝光，以将所述掩模板图形转移到所述光刻胶层中；
对曝光后的所述光刻胶层进行烘焙处理；以及
采用化学显影剂溶解所述光刻胶层中的可溶解区，以显影处理所述半导体衬底上的光刻胶层。
可选的，步骤S3包括：
采用去离子水冲洗处理所述光刻胶层，以去除剩余所述副产物；
甩干所述去离子水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；步骤S2：旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；步骤S3：冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。本发明通过增加步骤旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物，以在冲洗工艺之前先行清除一部分的副产物，减小了冲洗处理工艺的负担，这样有利于完全清除掉显影后的副产物，从而解决显影工艺所产生的大量副产物造成的单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种半导体器件的形成方法的流程示意图；
图2a-图2e为本发明一实施例提供的一种半导体器件在形成过程中的结构示意图。
附图标记说明：
10-半导体衬底；11-底部抗反射涂层；20-光刻胶层；21-开口；a-副产物。
具体实施方式
以下将对本发明的一种半导体器件的形成方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的一种半导体器件的形成方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供一种半导体器件的形成方法，用于改善光刻胶材料因批次不稳定造成的刻蚀缺陷，可以满足单个巨大通孔设计需求。所述半导体器件的形成方法包括以下步骤：
步骤S1：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；
步骤S2：旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；
步骤S3：冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。
以下结合图2a-图2e对本实施例提供的一种半导体器件的形成方法进行详细说明。
如图2a-图2b所示，首先执行步骤S1，提供一半导体衬底10，在所述半导体衬底上形成光刻胶层20，所述光刻胶层20经过旋涂、软烘、对准曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底10上具有显影后的副产物a。
本步骤具体包括：
如图1所示，首先，提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10可为后续工艺提供操作平台，其可以是本领域技术人员熟知的任何用以承载半导体集成电路组成元件的底材，可以是裸片，也可以是经过外延生长工艺处理后的晶圆，在本实施例中，所述半导体衬底10例如是硅衬底。所述半导体衬底10中可以形成有金属互连结构，在所述半导体衬底10的表面需要形成制备焊盘的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大于或等于10μm*10μm，具体例如所述第一通孔的尺寸大于或等于60μm*60μm。
接着，在所述半导体衬底10上涂覆一底部抗反射涂层(BARC)11，以增加光刻胶层和半导体衬底10之间的粘附力，并吸收光刻时反射光的物质。
接着，在所述底部抗反射涂层11上通过旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料，以形成光刻胶层20；
接着，经过软烘处理所述光刻胶层20，以去除所述光刻胶中的溶剂，并从而提高光刻胶层20的粘附性，提升了所述光刻胶层20的均匀性，并使得后续刻蚀工艺中可以得到更好的线宽控制。
接着，将具有第一通孔图形的掩模板与所述半导体衬底10上的正确位置对准，并将掩模板和所述半导体衬底10曝光，以将掩模板图形(例如第一通孔图形)转移到光刻胶层20中。其中，光能激活了光刻胶层20中的光敏成分。
接着，对曝光后的所述光刻胶层20进行烘焙(PEB)处理。
如图2b-图2c所示，接着，采用化学显影剂溶解所述光刻胶层20中的可溶解区，以显影处理所述半导体衬底10上的光刻胶层20。此时，所述光刻胶层20的可溶解区中存在副产物a。而由于第一通孔图形的尺寸大，这就使得曝光后第一通孔图形位置处的显影负载高，副产物较大，显影后的副产物大量粘附在半导体衬底表面，若仅采用冲洗处理这些出产物将无法完全清除副产物，使得副产物附着在单个巨大通孔附近的正常开孔中，在半导体衬底上诱导的块蚀刻。
如图2d所示，接着执行步骤S2，旋转处理所述半导体衬底10，以去除部分所述副产物a。本步骤通过物理旋转，将可溶解区中的副产物a甩出至可溶解区外侧的所述光刻胶层20的表面上或者甩至半导体衬底10外侧的腔室中，使得第一通孔所在位置的副产物大量被甩出。相较于现有技术，本实施例增加了该步骤可以在冲洗工艺之前先行清除一部分的副产物a，减小了冲洗处理工艺的负担，这样有利于完全清除掉显影后的副产物。
在本实施的光刻胶材料对应的本步骤中的旋转处理所述半导体衬底的工艺时间为7秒～9秒，旋转速率约为2000转/分钟。需要说明的是，若旋转速率变大，那么工艺时间将会适当的减少，旋转速率变小，那么工艺时间将会适当的增加。若光刻胶材料发生变化，即光刻胶特性不同时，对应的工艺参数将会发生变化。具体需要根据实际的光刻胶材料进行调整。
如图2e所示，接着执行步骤S3，冲洗处理所述半导体衬底10，以去除剩余所述副产物a，以形成图形化的光刻胶层20，其中，图形化的所述光刻胶层20具有尺寸大于预设尺寸的开口21。
本步骤具体包括：
首先，采用去离子水(DI)冲洗处理所述光刻胶层20，以去除剩余所述副产物a，从而形成图形化的光刻胶层20，图形化的所述光刻胶层20具有开口21，所述开口21用于形成第一通孔，所述开口21的尺寸大于或等于10μm*10μm，具体例如所述开口的尺寸大于或等于60μm*60μm。此时，由于单个巨大通孔中的显影后副产物a大大减少，在该步骤时没有副产物附着在单个巨大通孔附近的正常开孔中，这样就没有对单个巨大通孔附近的正常开孔造成影响，因此，解决显影工艺所产生的大量副产物造成的单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题。
接着，甩干所述去离子水。
综上所述，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；步骤S2：旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；步骤S3：冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。本发明通过增加步骤旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物，以在冲洗工艺之前先行清除一部分的副产物，减小了冲洗处理工艺的负担，这样有利于完全清除掉显影后的副产物，从而解决显影工艺所产生的大量副产物造成的单个巨大通孔附近的正常开孔缩小或消失的问题。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成光刻胶层，所述光刻胶层经过旋涂、软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理，所述半导体衬底上具有显影后的副产物；
步骤S2：旋转处理所述半导体衬底，以去除部分所述副产物；
步骤S3：冲洗处理所述半导体衬底，以去除剩余所述副产物，并形成图形化的光刻胶层，其中，图形化的所述光刻胶层具有尺寸大于预设尺寸的开口。
2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，步骤S2中，旋转处理所述半导体衬底的工艺时间为7秒～9秒，旋转速率约为2000转/分钟。
3.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述开口的尺寸大于或等于10μm*10μm。
4.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述开口的尺寸大于或等于60μm*60μm。
5.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底和光刻胶层之间还形成有底部抗反射涂层。
6.如权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，步骤S1包括：
提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底上涂覆一底部抗反射涂层；
在所述底部抗反射涂层上通过旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料，以形成光刻胶层；
依次通过软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理所述光刻胶层。
7.如权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，依次通过软烘、曝光、曝光后烘焙和显影处理所述光刻胶层包括：
经过软烘处理所述光刻胶层，以去除所述光刻胶中的溶剂；
将具有第一通孔图形的掩模板与所述半导体衬底上的正确位置对准，并将所述掩模板和所述半导体衬底曝光，以将所述掩模板图形转移到所述光刻胶层中；
对曝光后的所述光刻胶层进行烘焙处理；以及
采用化学显影剂溶解所述光刻胶层中的可溶解区，以显影处理所述半导体衬底上的光刻胶层。
8.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，步骤S3包括：
采用去离子水冲洗处理所述光刻胶层，以去除剩余所述副产物；
甩干所述去离子水。
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