一种半导体器件及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体制备领域，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。


背景技术：

2.半导体器件，尤其是以氮化镓、碳化硅材料为代表的第三代半导体器件，在雷达、航空航天和功率电子等多个领域都具有广阔的应用前景，随着5g时代的到来，在通讯领域也展现出优异的性能。
3.在实际应用过程中，半导体器件经常要同时面对高温和高湿等一系列影响稳定性和可靠性的因素，例如在塑封器件应用中更是如此，为了防止水分子进入器件的栅条周围造成腐蚀，影响器件性能，现有技术中往往会在器件表面制备一定厚度的介质膜保护层(总厚度范围一般为300
‑
500nm)，用以阻挡潮气和离子沾污等环境影响因素。
4.然而，由于半导体器件表面的金属电镀层底部经常出现倒角结构(如图1所示)，电镀层布线边缘的底部与衬底之间形成楔形夹角区域，这会导致倒角结构处的介质膜因应力集中而容易开裂，或者，在后续封装过程中，介质膜在受到机械冲击时也容易产生微裂纹，从而严重影响器件整体的可靠性。


技术实现要素：

5.本发明实施例提出了一种半导体器件及其制备方法，以解决现有技术中半导体器件金属电镀布线层底部由于存在倒角结构而导致介质膜保护层容易开裂的问题。
6.第一方面，本发明实施例提出了一种半导体器件制备方法，包括：
7.在晶圆表面用电镀方法完成金属布线，形成底部为倒角结构的电镀布线层；电镀布线层底部倒角结构与衬底之间形成楔形夹角的倒角区域；
8.在晶圆表面涂覆一层光敏聚合物并进行第一次高温固化，形成覆盖电镀布线层底部倒角结构的光敏聚合物层；
9.利用电镀布线层作为掩膜进行泛曝光，倒角区域外的光敏聚合物无掩膜掩蔽被曝光，倒角区域内的光敏聚合物因为有电镀层的掩蔽形成掩膜未曝光；显影以去掉光敏聚合物层在倒角区域之外的光敏聚合物，然后再对保留的倒角区域内的光敏聚合物进行第二次高温固化；
10.在晶圆表面淀积介质膜保护层，所述介质膜保护层覆盖所述电镀布线层及光敏聚合物层的外表面；
11.刻蚀电极区域介质膜保护层，露出电极区域金属表面。
12.在一种可能的实现方式中，所述第二次高温固化的温度高于第一次高温固化的温度，所述第一次高温固化温度范围为80℃
‑
150℃，第二次高温固化温度范围为200℃
‑
350℃。
13.在一种可能的实现方式中，所述光敏聚合物层的厚度范围为0.2μm
‑
2μm。
14.在一种可能的实现方式中，所述介质膜保护层的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧
化硅。
15.在一种可能的实现方式中，所述介质膜保护层的厚度范围为0.5μm
‑
1μm。
16.在一种可能的实现方式中，所述刻蚀电极区域介质膜保护层的方法包括涂胶、光刻对准、掩膜曝光、显影和反应离子刻蚀。
17.第二方面，本发明实施例提出了一种半导体器件，包括衬底，所述衬底上方是电镀布线层，所述电镀布线层上方是介质膜保护层，所述电镀布线层底部有倒角结构，所述电镀布线层底部倒角结构与衬底之间形成楔形夹角的倒角区域，所述倒角区域内设置了光敏聚合物层，所述的介质膜保护层电极区域露出电极金属表面。
18.在一种可能的实现方式中，所述光敏聚合物层经两次高温固化形成，所述第二次高温固化的温度高于所述第一次高温固化的温度，所述第二次高温固化的温度范围为200℃
‑
350℃。
19.在一种可能的实现方式中，所述介质膜保护层的厚度范围为0.5μm
‑
1μm。
20.本发明相对于现有技术的有益效果在于：
21.本发明通过自对准泛曝光技术，在电镀布线层底部倒角结构与衬底之间的倒角区域内填充了光敏聚合物，填充的光敏聚合物减少了介质膜在倒角区域的应力集中，解决了电镀布线层底部介质膜保护层因为应力集中而容易开裂问题。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是一种现有的半导体器件结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的半导体器件制备方法流程图；
25.图3是本发明实施例提供的完成电镀布线后器件结构示意图；
26.图4是本发明实施例提供的涂覆光敏聚合物后器件结构示意图；
27.图5是本发明实施例提供的泛曝光去除倒角区域外光敏聚合物后器件结构示意图；
28.图6是本发明实施例提供的淀积介质膜保护层后器件结构示意图；
29.图7是本发明实施例提供的去除电极区域介质膜后器件结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
31.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
32.以下结合具体附图通过具体实施例对本发明方法的实现进行详细的描述：
33.图1为一种现有的半导体器件结构示意图；参照图1，一种半导体器件，包括衬底1，衬底1上方是电镀布线层2，电镀布线层2上方是介质膜保护层4；电镀布线工艺中，电镀布线层边缘侧壁底部产生倒角结构21，电镀布线层底部倒角结构21与衬底1之间形成楔形夹角的倒角区域22，这会导致倒角结构21处的介质膜保护层厚度不均匀，产生应力集中而容易开裂。
34.图2是本发明实施例提供的半导体器件制备方法流程图。参照图2，详述如下：
35.步骤101，在晶圆表面用电镀方法完成金属布线，形成底部为倒角结构的电镀布线层；
36.图3为本发明实施例提供的一种完成电镀布线后器件结构示意图；参照图3，在晶圆衬底1表面用电镀方法完成金属布线；由于带胶电镀工艺中正胶图形侧壁不垂直的缺点，形成底部为倒角结构的电镀布线层2；电镀布线层2底部倒角结构与衬底1之间形成楔形夹角的倒角区域，倒角区域是介质膜保护层应力集中的区域，介质膜在此区域容易开裂。
37.步骤102，在晶圆表面涂覆一层光敏聚合物并进行第一次高温固化，形成覆盖电镀布线层底部倒角结构的光敏聚合物层；
38.图4为本发明实施例提供的涂覆光敏聚合物后器件结构示意图；参照图4，在晶圆衬底1和电镀布线层2表面涂覆一层光敏聚合物，并进行第一次高温固化以去除光敏聚合物中的溶剂和增强粘附性，第一次高温固化温度范围为80℃
‑
150℃，形成覆盖电镀布线层2底部的倒角结构的光敏聚合物层3。
39.在一个可选的实施例中，步骤102中光敏聚合物层3的厚度范围为0.2μm
‑
2μm。
40.步骤103，利用电镀布线层作为掩膜进行泛曝光显影，以去掉光敏聚合物层在倒角区域之外的光敏聚合物，然后再对保留的倒角区域内的光敏聚合物进行第二次高温固化；
41.图5为本发明实施例提供的泛曝光去除倒角区域外光敏聚合物后器件结构示意图；参照图5，利用电镀布线层2作为掩膜进行自对准泛曝光，倒角区域外的光敏聚合物无掩膜掩蔽被曝光，倒角区域内的光敏聚合物因为有电镀层的掩蔽形成掩膜未曝光；显影，去掉倒角区域外的光敏聚合物，保留倒角区域内的光敏聚合物31，然后再对保留的倒角区域内的光敏聚合物31进行第二次高温固化；第二次高温固化目的是消除显影带来的水份和增强粘附性。
42.在一个可选的实施例中，步骤103中第二次高温固化的温度高于步骤102中第一次高温固化的温度；步骤103中第二次高温固化温度范围为200℃
‑
350℃。
43.步骤104，在晶圆表面淀积介质膜保护层，所述介质膜保护层覆盖所述电镀布线层及光敏聚合物层的外表面；
44.图6为本发明实施例提供的淀积介质膜保护层后器件结构示意图；参照图6，用等离子体增强化学的气相沉积法(plasma enhanced chemical vapor deposition，简称pecvd)在衬底1、光敏聚合物31和电镀布线层2表面淀积一层介质膜保护层4。
45.在一个可选的实施例中，步骤104中介质膜保护层4的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
46.在一个可选的实施例中，步骤104中介质膜保护层4的厚度范围为0.5μm
‑
1μm。
47.步骤105，刻蚀电极区域介质膜保护层，露出电极区域金属表面；
48.图7为本发明实施例提供的去除电极区域介质膜后器件结构示意图。参照图7，刻蚀电极区域介质膜保护层。在晶圆表面旋涂光敏聚合物，光敏聚合物的厚度范围为0.2μm
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2μm，对电极区域进行光刻对准、掩膜曝光、显影和反应离子刻蚀(reactive ion etching，简称rie)，露出电极区域金属表面，完成工艺。
49.在一个可选的实施例中，步骤105中刻蚀电极区域介质膜保护层4的方法包括涂胶、光刻对准、掩膜曝光、显影和反应离子刻蚀。
50.图7示出了本发明实施例提出的一种半导体器件结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
51.如图7所示，一种半导体器件，包括衬底1，衬底1上方是电镀布线层2，电镀布线层2上方是介质膜保护层4，电镀布线层2底部有倒角结构，电镀布线层2底部倒角结构与衬底1之间形成楔形夹角的倒角区域，倒角区域内设置了光敏聚合物层31，介质膜保护层4电极区域露出电极金属表面。
52.在一个可选的实施例中，光敏聚合物层经两次高温固化形成，所述第二次高温固化的温度高于所述第一次高温固化的温度，所述第二次高温固化的温度范围为200℃
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350℃。
53.在一个可选的实施例中，介质膜保护层4的厚度范围为0.5μm
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1μm。
54.以上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精神和范围。