光刻并刻蚀引线孔的方法
【专利摘要】本发明公开了一种光刻并刻蚀引线孔的方法，包括下列步骤：在晶圆上形成铝布线，铝布线包括铝层和位于铝层上表面的保护层；在铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻；进行钝化腐蚀，在引线孔处的保护层于钝化腐蚀中部分或全部余留；在晶圆表面涂布聚酰亚胺；在聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影；再次进行钝化腐蚀，直至将保护层完全去除；固化聚酰亚胺。本发明在淀积钝化介质后的第一次钝化腐蚀步骤中，保留了引线孔处铝层上方的保护层，使得铝层不会在聚酰亚胺光刻步骤中被显影液所腐蚀，且若聚酰亚胺光刻完成后发现需要进行聚酰亚胺的返工，则保留的保护层也能在返工时对铝层进行保护，因此可以实现聚酰亚胺工艺的在线返工。
【专利说明】光刻并刻蚀引线孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种光刻并刻蚀引线孔的方法。【背景技术】
[0002]半导体器件制造工艺中最后一步光刻工艺一般是聚酰亚胺(Polyimide, PI)光刻，其最终结果是器件只有引线孔露出，以供后续进行金线或硅铝线的键合，其它区域被钝化介质和聚酰亚胺覆盖保护。引线孔实质就是器件顶层的铝布线，在钝化腐蚀后纯铝裸露在外。
[0003]传统的一种光刻和刻蚀引线孔的工艺如图1所示，其中钝化介质光刻和钝化腐蚀的目的是将引线孔中铝层上方的介质腐蚀掉。半导体铝布线一般是由氮化钛+铝+氮化钛的三层结构组成，为保证后续封装键合工艺中，引线材料(一般为金线或硅铝线)和引线孔中铝的键合，铝布线上层的氮化钛需要被腐蚀掉，即在钝化腐蚀后将铝暴露出来。
[0004]非感光型的聚酰亚胺在光刻胶显影时，显影液会将聚酰亚胺一并去除。但是由于显影液为碱性溶液，因此引线孔处的铝极易和显影液反应，导致引线孔处的铝在聚酰亚胺工艺结束后变薄，为了在显影过程中彻底去除聚酰亚胺，会采用长时间的显影工艺，因此铝层损失的厚度较大，影响后续的引线键合。
[0005]另外，聚酰亚胺工艺由于设备故障或在线缺陷等，可能会需要进行返工，返工后重新进行聚酰亚胺和光刻胶的涂布，并进行曝光显影，因此引线孔处的铝会被显影液腐蚀两次，造成很大一部分铝层被显影液腐蚀掉。
[0006]传统的解决方法，一是增加铝层的厚度，但这会造成相应光刻工艺的质量下降；另一种是优化显影程序，减少显影时间，但潜在风险是引线孔中聚酰亚胺的残留。
【发明内容】
[0007]基于此，为了解决引线孔光刻过程中铝层被显影液腐蚀得过薄的问题，有必要提供一种光刻并刻蚀引线孔的方法。
[0008]一种光刻并刻蚀引线孔的方法，包括下列步骤:在晶圆上形成铝布线，所述铝布线包括铝层和位于所述铝层上表面的保护层；在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻；进行钝化腐蚀，在引线孔处的所述保护层于钝化腐蚀中部分或全部余留；在所述晶圆表面涂布聚酰亚胺；在所述聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影；再次进行钝化腐蚀，直至将所述保护层完全去除；固化所述聚酰亚胺。
[0009]在其中一个实施例中，所述进行钝化腐蚀的步骤中，在引线孔处的所述钝化层被全部腐蚀，所述保护层的腐蚀量为100埃。
[0010]在其中一个实施例中，所述进行钝化腐蚀的步骤中，所述钝化层仍余留有100至500 埃。
[0011]在其中一个实施例中，所述在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层的步骤中，所述钝化层的材质为二氧化硅或氮化硅。[0012]在其中一个实施例中，所述在晶圆上形成铝布线的步骤中，所述保护层的厚度为350埃至600埃。
[0013]还有必要提供一种适用于聚酰亚胺固化工艺尚不稳定的生产线的光刻并刻蚀引线孔的方法。
[0014]一种光刻并刻蚀引线孔的方法，包括下列步骤:在晶圆上形成铝布线，所述铝布线包括铝层和位于所述铝层上表面的保护层；在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻；进行钝化腐蚀，在引线孔处的所述保护层于钝化腐蚀中部分或全部余留；在所述晶圆表面涂布聚酰亚胺；在所述聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影；固化所述聚酰亚胺；再次进行钝化腐蚀，直至将所述保护层完全去除。
[0015]在其中一个实施例中，所述进行钝化腐蚀的步骤中，在引线孔处的所述钝化层被全部腐蚀，所述保护层的腐蚀量为100埃。
[0016]在其中一个实施例中，所述进行钝化腐蚀的步骤中，所述钝化层仍余留有100埃至500埃。
[0017]在其中一个实施例中，所述在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层的步骤中，所述钝化层的材质为二氧化硅或氮化硅。
[0018]在其中一个实施例中，所述在晶圆上形成铝布线的步骤中，所述保护层的厚度为350埃至600埃。
[0019]上述两种光刻并刻蚀引线孔的方法，在淀积钝化介质后的第一次钝化腐蚀步骤中，保留了引线孔处铝层上方的保护层，使得引线孔处的铝层不会在聚酰亚胺光刻步骤中被显影液所腐蚀，且若聚酰亚胺光刻完成后发现需要进行聚酰亚胺的返工，则保留的保护层也能在返工时对铝层进行保护，因此有效解决了引线孔光刻过程中铝层被显影液腐蚀得过薄的问题，可以实现聚酰亚胺工艺的在线返工。且该方法对聚酰亚胺显影程序无特殊要求，增加显影时间不会导致引线孔铝层过腐蚀的问题，显影时间如过短导致引线孔有少量聚酰亚胺残留，则可以于钝化腐蚀之前，先通过干法刻蚀去除该聚酰亚胺残留，然后再进行钝化腐蚀。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一种传统的光刻和刻蚀引线孔工艺的流程图；
[0021]图2为实施例1中光刻并刻蚀引线孔的方法的流程图；
[0022]图3是一实施例中淀积形成钝化层后，进行光刻之前器件的剖面示意图；
[0023]图4是引线孔处的钝化层仅被腐蚀一部分的实施例中，钝化腐蚀完成并去除光刻胶后器件的剖面示意图；
[0024]图5是引线孔处的钝化层被全部腐蚀的实施例中，钝化腐蚀完成并去除光刻胶后器件的剖面示意图；
[0025]图6为实施例2中光刻并刻蚀引线孔的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。[0027]实施例1:
[0028]图2为实施例1中光刻并刻蚀引线孔的方法的流程图，包括下列步骤:
[0029]SI I，在晶圆上形成铝布线。
[0030]铝布线包括铝层和位于铝层上表面的保护层。在本实施例中，铝布线为氮化钛+铝+氮化钛的三层结构。
[0031]S12，在铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻。
[0032]图3是淀积形成钝化层110后，进行光刻之前器件的剖面示意图，包括铝层130、铝层130表面的保护层120以及保护层120表面的钝化层110。钝化层110淀积完成后光刻出引线孔图形。注意图中铝层130下方的结构均被省略了。
[0033]S13，进行钝化腐蚀。
[0034]通过控制腐蚀的程度，使得引线孔处铝层130上方的介质只是被部分腐蚀，引线孔处的保护层120在钝化腐蚀中部分或全部余留。在本实施例中，只腐蚀一部分钝化层110，其余的钝化层110被保留(这种情况钝化层110下的保护层120被全部保留)。腐蚀完后去除光刻胶。图4是腐蚀完成并去除光刻胶后器件的剖面示意图，图4所示为引线孔处的钝化层110仅被腐蚀了一部分的实施例。
[0035]钝化层110的钝化介质可以选用二氧化硅或氮化硅。在本实施例中，钝化腐蚀后钝化层110保留100 A -500A,
[0036]S14，在晶圆表面涂布聚酰亚胺。
[0037]聚酰亚胺是一种耐高温、抗磨损和抗腐蚀的合成聚合树脂，主要用作电子元器件的覆面或覆膜，以提高产品的稳定性。
[0038]S15，在聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影。
[0039]引线孔处的光刻胶和聚酰亚胺被显影液去除。
[0040]S16，再次进行钝化腐蚀，直至将铝布线的保护层完全去除。
[0041]步骤S13中如果保留了部分钝化层110，则本步骤中将引线孔处的钝化层110和保护层120全部腐蚀掉；如果只保留了部分保护层120，则本步骤中将引线孔处的保护层120全部腐蚀掉。
[0042]可以于步骤S15后检查聚酰亚胺的光刻是否有异常，如果检测到异常则进行聚酰亚胺的返工处理，如无异常再执行步骤S16。
[0043]步骤S16中的钝化腐蚀是以步骤S15中显影后的光刻胶为掩膜进行腐蚀。
[0044]S17，固化聚酰亚胺。
[0045]固化之前要先去除光刻胶。
[0046]上述光刻并刻蚀引线孔的方法，在淀积钝化介质后的第一次钝化腐蚀步骤(S13)中，保留了引线孔处铝层上方的保护层，使得引线孔处的铝层不会在聚酰亚胺光刻步骤中被显影液所腐蚀，且若聚酰亚胺光刻完成后发现需要进行聚酰亚胺的返工，则保留的保护层也能在返工时对铝层进行保护，因此可以实现聚酰亚胺工艺的在线返工。且该方法对聚酰亚胺显影程序无特殊要求，增加显影时间不会导致引线孔铝层过腐蚀的问题，显影时间如过短导致引线孔有少量聚酰亚胺残留，则可以于步骤S16中的钝化腐蚀之前，先通过干法刻蚀去除该聚酰亚胺残留，然后再进行钝化腐蚀。
[0047]实施例2:[0048]图6为实施例2中光刻并刻蚀引线孔的方法的流程图，包括下列步骤:
[0049]S21，在晶圆上形成铝布线。
[0050]铝布线包括铝层和位于铝层上表面的保护层。在本实施例中，铝布线为氮化钛+铝+氮化钛的三层结构。
[0051 ] S22，在铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻。
[0052]图3是淀积形成钝化层110后，进行光刻之前器件的剖面示意图，包括铝层130、铝层130表面的保护层120以及保护层120表面的钝化层110。钝化层110淀积完成后光刻出引线孔图形。注意图中铝层130下方的结构均被省略了。
[0053]S23，进行钝化腐蚀。
[0054]通过控制腐蚀的程度，使得引线孔处铝层130上方的介质只是被部分腐蚀，引线孔处的保护层120在钝化腐蚀中部分或全部余留。在本实施例中，引线孔处的钝化层110被全部腐蚀，但保护层120只腐蚀一部分。腐蚀完后去除光刻胶。图5是腐蚀完成并去除光刻胶后器件的剖面示意图，图5所示为引线孔处的钝化层110被全部腐蚀，保护层120仅被腐蚀了一部分的实施例。
[0055]钝化层110的钝化介质可以选用二氧化硅或氮化硅。在本实施例中，保护层120的厚度为350 A -600A,钝化腐蚀将引线孔处的钝化层Iio全部腐蚀掉，并将保护层120 (材质为氮化钛)腐蚀掉100埃。
[0056]S24，在晶圆表面涂布聚酰亚胺。
[0057]S25，在聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影。
[0058]引线孔处的光刻胶和聚酰亚胺被显影液去除。
[0059]S26，固化聚酰亚胺。
[0060]固化之前要先去除光刻胶。
[0061]S27，再次进行钝化腐蚀，直至将铝布线的保护层完全去除。
[0062]步骤S23中如果保留了部分钝化层110，则本步骤中将引线孔处的钝化层110和保护层120全部腐蚀掉；如果只保留了部分保护层120，则本步骤中将引线孔处的保护层120全部腐蚀掉。
[0063]实施例2适用于聚酰亚胺固化工艺尚不稳定的生产线，可以于步骤S26完成后对固化的聚酰亚胺进行检查，固化检查无异常后再进行步骤S27的钝化腐蚀，钝化腐蚀以固化的聚酰亚胺为掩膜，不需要涂布光刻胶。
[0064]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种光刻并刻蚀引线孔的方法，包括下列步骤: 在晶圆上形成铝布线，所述铝布线包括铝层和位于所述铝层上表面的保护层； 在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻； 进行钝化腐蚀，在引线孔处的所述保护层于钝化腐蚀中部分或全部余留； 在所述晶圆表面涂布聚酰亚胺； 在所述聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影； 再次进行钝化腐蚀，直至将所述保护层完全去除； 固化所述聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述进行钝化腐蚀的步骤中，在引线孔处的所述钝化层被全部腐蚀，所述保护层的腐蚀量为100埃。
3.根据权利要求1所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述进行钝化腐蚀的步骤中，所述钝化层仍余留有100埃至500埃。
4.根据权利要求1所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层的步骤中，所述钝化层的材质为二氧化硅或氮化硅。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述在晶圆上形成铝布线的步骤中，所述保护层的厚度为350埃至600埃。
6.一种光刻并刻蚀引线孔的方法，包括下列步骤: 在晶圆上形成铝布线，所述铝布线包括铝层和位于所述铝层上表面的保护层； 在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层，并进行光刻； 进行钝化腐蚀，在引线孔处的所述保护层于钝化腐蚀中部分或全部余留； 在所述晶圆表面涂布聚酰亚胺； 在所述聚酰亚胺表面涂布光刻胶并进行曝光和显影； 固化所述聚酰亚胺； 再次进行钝化腐蚀，直至将所述保护层完全去除。
7.根据权利要求6所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述进行钝化腐蚀的步骤中，在引线孔处的所述钝化层被全部腐蚀，所述保护层的腐蚀量为100埃。
8.根据权利要求6所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述进行钝化腐蚀的步骤中，所述钝化层仍余留有100埃至500埃。
9.根据权利要求6所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述在所述铝布线上淀积钝化介质形成钝化层的步骤中，所述钝化层的材质为二氧化硅或氮化硅。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的光刻并刻蚀引线孔的方法，其特征在于，所述在晶圆上形成铝布线的步骤中，所述保护层的厚度为350埃至600埃。
【文档编号】H01L21/02GK103996650SQ201310051876
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月17日 优先权日:2013年2月17日
【发明者】黄玮 申请人:无锡华润上华科技有限公司