半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方法，该方法在钝化层工艺发生故障时，在对钝化层薄膜表面进行刷洗处理后，进行钝化层刻蚀及涂布聚酰亚胺前，生长一层与钝化层膜质相同的薄膜。本发明通过在钝化层薄膜表面经过刷洗后，生长一层较薄的同质薄膜，阻挡了衬底水汽和聚酰亚胺涂层的直接接触，从而解决了在钝化层工艺设备发生故障情况下，采用刷片机处理钝化层表面后，因聚酰亚胺涂层吸水膨胀造成的最终光刻形状异常的问题。
【专利说明】半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及钝化层工艺设备发生故障情况下的半 导体材料表面钝化层结构的形成工艺。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺作为钝化层和保护层在半导体制造中应用广泛。聚酰亚胺涂层可有效地 阻滞电子迁移、防止腐蚀、同时增加器件的机械性能，防止化学腐蚀，有效地增加元器件的 抗潮湿能力。聚酰亚胺薄膜具有缓冲功能，可有效地降低由于热应力引起的电路崩裂断 路，减少元器件在后续的加工、封装和后处理过程中的损伤。但因为聚酰亚胺材料有明显 的吸水膨胀的特性，所以如果衬底残留有水汽未被及时处理时，当聚酰亚胺涂布、光刻、直 至加热烘培时，水汽会被蒸发被聚酰亚胺涂层吸收，聚酰亚胺涂层吸水膨胀造成最终光刻 形状异常。
[0003] 而在钝化层结构中，一般会在涂布聚酰亚胺前，先生长一层氮氧化硅或氮化硅，经 过刻蚀后，再涂布聚酰亚胺涂层。但当氮氧化硅或氮化硅工艺设备发生故障时，往往需要用 刷片机将氮氧化硅或氮化硅表面颗粒去除后，再进行刻蚀，以避免氮氧化硅或氮化硅颗粒 对后续工艺以及制品的影响（工艺流程参见图1)。但经过刷片机刷片后，由于刷片后最后 表面的水分是通过硅片旋转甩干的，在中心区域因为离心力最小，所以中心区域的水分较 难被去除干净，这样在后续的聚酰亚胺的工艺中，硅片中心区域由于底部的水渍导致聚酰 亚胺涂层吸水膨胀，造成最终光刻形状异常。例如，在一实际工艺中，在氮化硅钝化层生长 过程中，由于设备发生故障，为了去除表面的颗粒，使用了正面JET(喷射）冲洗、背面尼龙 刷刷洗的工艺，但在后续聚酰亚胺涂布后发现光刻形状异常，如图2所示，形状异常的区域 集中在硅片中心，在中心区域聚酰亚胺的涂布形状异常（见图3)，而在中心以外的区域聚 酰亚胺的涂布形状正常（见图4)，这是正面JET冲洗后，硅片中心表面水分未被清除所导致 的。
[0004] 目前，解决以上问题的方法是提高刷片机的甩干效率，但收效甚微，而且改动较复 杂。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方 法，它可以避免聚酰亚胺涂层吸水膨胀，保证最终光刻形状正常。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方法，在 钝化层工艺发生故障时，在对钝化层薄膜表面进行刷洗处理后，进行钝化层刻蚀及涂布聚 酰亚胺前，生长一层与钝化层膜质相同的薄膜。
[0007] 所述钝化层的材料包括氮化硅或氮氧化硅。
[0008] 所述与钝化层膜质相同的薄膜的厚度在400埃米以下。
[0009] 本发明通过在钝化层薄膜表面经过刷洗后，生长一层较薄的同质薄膜，阻挡了衬 底水汽和聚酰亚胺涂层的直接接触，从而解决了在钝化层工艺设备发生故障情况下，采用 刷片机处理钝化层表面后，因聚酰亚胺涂层吸水膨胀造成的最终光刻形状异常的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是目前在钝化层工艺设备发生故障情况下，半导体材料表面钝化层结构的形 成工艺流程。
[0011] 图2是在氮化硅钝化层生长过程中，使用正面JET冲洗、背面尼龙刷刷洗工艺去除 氮化硅表面颗粒后，在后续聚酰亚胺涂布后发现硅片中心光刻形状异常；
[0012] 图3是在硅片中心区域聚酰亚胺的涂布形状异常。
[0013] 图4是在硅片中心以外区域聚酰亚胺的涂布形状正常。
[0014] 图5是本发明在钝化层工艺设备发生故障情况下的半导体材料表面钝化层结构 的形成工艺流程。
[0015] 图6?图8是不同批次的硅片制品，在采用图5的处理流程后，聚酰亚胺在硅片中 心区域的光刻形状。
【具体实施方式】
[0016] 为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下：
[0017] 在钝化层工艺设备发生故障时，为了改善聚酰亚胺涂布后的光刻形状，本发明采 用了如图5所示的工艺流程来完成钝化层结构的制作：首先按照常规工艺在半导体衬底表 面生长一层氮氧化硅或氮化硅钝化层，然后用刷片机刷洗氮氧化硅或氮化硅钝化层表面， 接着在氮氧化硅或氮化硅钝化层表面再生长一层与原始钝化层相同膜质的薄膜层，最后按 照常规工艺进行钝化层的刻蚀和聚酰亚胺的涂布。
[0018] 追加生长的钝化层同质薄膜层应该较薄，厚度一般在400A以下，以方便后续钝化 层刻蚀时，无需改动刻蚀时间。例如，原始钝化层是厚度为7000A的氮化硅，则当钝化层表面 用水刷洗后，可生长一层厚度为350A的氮化硅薄膜。
[0019] 为了保证良好的均一性，钝化层同质薄膜层生长的工艺条件应该在原始钝化层生 长的工艺条件基础上进行优化。例如，7K SiN工艺中采用的条件是：SiH4400?600sccm， NH32000 ?8000sccm，HF:LF = (100 ?700)w: (100 ?700)w ;则追加的35〇A SiN 可以采用 如下条件：SiH4200 ?400sccm，NH31000 ?500sccm，HF:LF = (400 ?700)w: (100 ?300) w，以保证良好的均一性。
[0020] 由于硅片表面尤其是硅片中心残留的水分被追加生长的钝化层同质薄膜层覆盖， 因此，在后续涂布聚酰亚胺时，聚酰亚胺不会接触到衬底的水分，从而保证了聚酰亚胺特别 是在中心区域的涂布形状正常，如图6?图8所示。
【权利要求】
1. 半导体材料表面钝化层结构的形成工艺方法，其特征在于，当钝化层工艺发生故障 时，在对钝化层薄膜表面进行刷洗处理后，进行钝化层刻蚀及涂布聚酰亚胺前，生长一层与 钝化层膜质相同的薄膜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化层的材料包括氮化硅或氮氧化 硅。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述与钝化层膜质相同的薄膜的厚度在 400埃米以下。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钝化层的材料为氮化硅，所述与钝化 层膜质相同的薄膜为350埃米厚的氮化硅。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述350埃米厚的氮化硅薄膜的生长条件 为：SiH4200 ?400sccm，NH31000 ?500sccm，HF:LF 为 400 ?700w: 100 ?300w。
【文档编号】H01L21/02GK104282531SQ201410208799
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】王剑敏 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司