本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)再布線金屬層光刻的方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件的形成過(guò)程中，通常利用光刻工藝將掩模板上的掩膜圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體器件表面的光刻膠層中，再將掩膜圖形通過(guò)刻蝕工藝由光刻膠層轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體器件中。其中，現(xiàn)有技術(shù)的再布線(RDL)工藝過(guò)程包括：

請(qǐng)參考圖1，提供硅片100，所述硅片100內(nèi)形成有貫穿其部分厚度的硅孔101，所述硅片100和硅孔101表面覆蓋有金屬層102；

請(qǐng)參考圖2，在所述硅片100表面旋涂光刻膠103；之后，對(duì)旋涂的光刻膠103進(jìn)行曝光、顯影、烘烤等步驟，形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜刻蝕其底部的金屬層102，形成再布線金屬層。

然而，隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步增加，現(xiàn)有技術(shù)形成的再布線金屬層的良率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種實(shí)現(xiàn)再布線金屬層光刻的方法，形成的再布線金屬層的良率高，半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率高。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)再布線金屬層光刻的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有貫穿其部分厚度的孔，所述半導(dǎo)體襯底和孔表面覆蓋有金屬層；在所述半導(dǎo)體襯底表面旋涂光刻膠；對(duì)旋涂的所述光刻膠進(jìn)行處理使其填充滿所述孔；當(dāng)光刻膠填充滿所述孔之后，形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，刻蝕金屬層形成再布線金屬層。

可選地，所述對(duì)旋涂的所述光刻膠進(jìn)行處理的步驟包括：采用化學(xué)試劑充分溶解旋涂的光刻膠，其中，所述光刻膠的溶質(zhì)在所述化學(xué)試劑中的溶解度大于等于光刻膠的溶質(zhì)在光刻膠溶劑中的溶解度，光刻膠溶解于上述化學(xué) 試劑后，其黏性小于等于200厘泊；旋轉(zhuǎn)涂有光刻膠，并滴有所述化學(xué)試劑的半導(dǎo)體襯底，使充分溶解于化學(xué)試劑的光刻膠進(jìn)一步填充滿所述孔，并甩出多余的化學(xué)試劑。

可選地，所述化學(xué)試劑為丙酮和異丙醇的混合溶液。

可選地，所述丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％-90％，所述異丙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％。

可選地，所述化學(xué)試劑包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的丙酮溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的異丙醇溶液，且兩者的體積比為3:1。

可選地，采用化學(xué)試劑充分溶解旋涂的光刻膠的步驟包括：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的丙酮和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的異丙醇混合均勻；在旋涂的光刻膠表面滴上述混合溶液，靜置15秒-30秒使該混合溶液充分溶解旋涂的光刻膠。

可選地，還包括：在所述半導(dǎo)體襯底表面旋涂光刻膠之前，對(duì)上述具有孔和金屬層的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行等離子體處理。

可選地，所述等離子體處理采用的氣體為氬氣。

可選地，形成圖形化的光刻膠層的步驟包括：軟烘、曝光、顯影和硬烘。

可選地，所述軟烘的溫度為100攝氏度-120攝氏度，烘烤的時(shí)間為60秒-300秒。

可選地，所述曝光時(shí)的能量為180毫焦-300毫焦。

可選地，所述顯影方式為動(dòng)態(tài)顯影，采用的顯影試劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-3％的四甲基氫氧化銨。

可選地，所述光刻膠層的厚度大于等于5微米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

由于旋涂光刻膠之后，在對(duì)其進(jìn)行軟烘、曝光、顯影和硬烘之前，對(duì)旋涂的所述光刻膠進(jìn)行處理使其填充滿半導(dǎo)體襯底內(nèi)的孔，以消除氣泡，防止后續(xù)烘烤(軟烘或硬烘)時(shí)由于溫度升高，氣泡膨脹導(dǎo)致光刻膠被沖破，形 成的圖形化的光刻膠層的質(zhì)量受損，提高后續(xù)形成的再布線金屬層的良率，半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率也隨之提高。

進(jìn)一步的，采用丙酮和異丙醇的混合溶液作為化學(xué)試劑充分溶解旋涂的光刻膠，由于光刻膠的溶質(zhì)在其混合溶液中的溶解度大于等于光刻膠的溶質(zhì)在光刻膠溶劑中的溶解度，可有效稀釋光刻膠，降低其黏性，有助于光刻膠填充滿孔，消除氣泡，提高后續(xù)圖形化的光刻膠層的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1-圖2是現(xiàn)有技術(shù)再布線金屬層光刻過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的再布線金屬層光刻過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-圖9是本發(fā)明又一實(shí)施例的再布線金屬層光刻過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

正如背景技術(shù)所述，隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步增加，現(xiàn)有技術(shù)形成的再布線金屬層的良率較低。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，再布線金屬層的良率低主要是由于用于轉(zhuǎn)移再布線圖形的光刻膠層引起的。具體地，請(qǐng)結(jié)合參考圖2和圖3，隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步增加，硅片100內(nèi)形成的硅孔101的尺寸越來(lái)越小，在硅片100表面旋涂光刻膠103時(shí)，若旋涂的光刻膠較薄，則難以作為后續(xù)刻蝕形成再布線金屬層的掩膜；若旋涂的光刻膠較厚，由于其黏性較高，難以完全填充進(jìn)硅孔101，光刻膠沉積在硅孔101的頂端，而難以進(jìn)入硅孔101底部，因而存在氣泡(未標(biāo)示)。該氣泡內(nèi)的氣體在后續(xù)烘烤時(shí)受熱膨脹，易沖破光刻膠103。顯然，后續(xù)刻蝕工藝時(shí)被沖破部位的光刻膠103難以起到保護(hù)底部的金屬層102的作用，因而導(dǎo)致金屬層102無(wú)需刻蝕的部位也被刻蝕，造成了再布線金屬層的良率低，進(jìn)而影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。

進(jìn)一步的，發(fā)明人提供了一種實(shí)現(xiàn)再布線金屬層光刻的方法，采用一種稀釋劑將光刻膠充分溶解，使其能填充滿硅孔，之后再對(duì)光刻膠予以烘烤。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖4，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成有貫穿其部分厚度的孔201，所述半導(dǎo)體襯底200和孔201的內(nèi)壁表面覆蓋有金屬層202。

所述半導(dǎo)體襯底200的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體襯底200可以是體硅材料也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)如絕緣體上硅。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底200上形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底200的類(lèi)型，因此所述半導(dǎo)體襯底200的類(lèi)型不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材料為單晶硅。

需要說(shuō)明的是，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)可形成有有源器件，在此不再贅述。

所述孔201用于后續(xù)作為導(dǎo)電孔，電連接半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的有源器件和后續(xù)形成的再布線金屬層，其深寬比通常大于3:1。所述孔201的形成工藝為刻蝕工藝。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述孔201的深度(垂直于半導(dǎo)體襯底200表面方向的尺寸)為120微米，寬度(平行于半導(dǎo)體襯底200表面方向的尺寸)為20微米，其深寬比為6:1，后續(xù)旋涂的光刻膠難以將其填充滿。

所述金屬層202用于后續(xù)刻蝕形成再布線金屬層。所述金屬層202的形成工藝為沉積工藝，例如物理氣相沉積工藝、原子層沉積工藝等。所述金屬層202的材料為鋁、銅等。所述金屬層202的厚度大于2微米，其均勻覆蓋半導(dǎo)體襯底200和孔201表面。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述金屬層202為厚3微米的銅。

請(qǐng)參考圖5，在所述半導(dǎo)體襯底表面旋涂光刻膠之前，對(duì)上述具有孔201和金屬層202(如圖4所示)的半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行等離子體處理205。

對(duì)上述具有孔201和金屬層202的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行等離子體處理，經(jīng)等離子體處理后得到金屬層202a，與等離子處理前相比，金屬層202a的表面粗糙度增加，利于后續(xù)旋涂工藝的進(jìn)行。所述等離子體處理采用的氣體為氬氣。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以不對(duì)上述具有孔201和金屬層202的半導(dǎo)體襯底200進(jìn)行等離子體處理，而直接進(jìn)行后續(xù)的旋涂 工藝，在此不再贅述。

請(qǐng)參考圖6，等離子體處理205(如圖5所示)后，在所述半導(dǎo)體襯底200表面旋涂光刻膠207。

在所述半導(dǎo)體襯底200表面旋涂光刻膠207，以在后續(xù)形成圖形化的光刻膠層。所述光刻膠207是一種對(duì)光敏感的光致抗蝕劑，受紫外光曝光后，在顯影液中的溶解度會(huì)發(fā)生變化，用于轉(zhuǎn)移掩膜板(未圖示)上的圖形至金屬層202a，還可以在后續(xù)刻蝕工藝中保護(hù)其底部無(wú)需刻蝕的金屬層202a不受損壞。為在后續(xù)刻蝕工藝中有效保護(hù)其底部無(wú)需刻蝕的金屬層202a不受損壞，所述光刻膠207的厚度不能太薄，較佳地，所述光刻膠207的厚度大于等于5微米。所述光刻膠207可以是正膠，也可以是負(fù)膠。

本發(fā)明的實(shí)施例中，所述光刻膠207為正膠，其厚度為5微米。上述厚度的光刻膠在實(shí)際工藝中旋涂的步驟具體包括：第一步，以1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)涂有光刻膠207的半導(dǎo)體襯底200，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)速度由0增加到300轉(zhuǎn)/分后，維持該旋轉(zhuǎn)速度3秒；然后以-1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底200，直至半導(dǎo)體襯底200的旋轉(zhuǎn)速度由300轉(zhuǎn)/分降為0，然后停留15秒；以1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)涂有光刻膠207的半導(dǎo)體襯底200，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)速度由0增加到300轉(zhuǎn)/分后，維持該旋轉(zhuǎn)速度10秒；之后再以1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)涂有光刻膠207的半導(dǎo)體襯底200，使其旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)一步由300轉(zhuǎn)/分增加到800轉(zhuǎn)/分，維持30秒。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，加速、減速時(shí)的慣性有助于使光刻膠旋涂的更加均勻。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，旋涂光刻膠的加速度、旋轉(zhuǎn)速度還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，光刻膠也可以分多次旋涂步驟進(jìn)行，只要能達(dá)到均勻的效果即可，旋涂光刻膠的加速度、旋轉(zhuǎn)時(shí)間、維持時(shí)間、光刻膠的厚度等不應(yīng)限制本發(fā)明。

需要說(shuō)明的是，如前文所述，由于旋涂的光刻膠207的黏性較高，其難以完全填充進(jìn)孔201，光刻膠沉積在孔201的頂端，而難以進(jìn)入孔201底部，因而存在氣泡(未標(biāo)示)。該氣泡內(nèi)的氣體在后續(xù)烘烤時(shí)受熱膨脹，易沖破光刻膠，難以起到保護(hù)底部的金屬層202a的作用，因而導(dǎo)致金屬層202a無(wú)需刻 蝕的部位也被刻蝕，造成了后續(xù)形成的再布線金屬層的良率低，進(jìn)而影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率。

請(qǐng)參考圖7，對(duì)所述旋涂的光刻膠207進(jìn)行處理使其填充滿所述孔201。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為避免上述氣泡影響后續(xù)形成的再布線金屬層的良率，需要在此對(duì)旋涂的光刻膠207進(jìn)行處理，使其填充滿所述孔201。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，此處光刻膠207難以填充滿孔201，主要是由于光刻膠207的高黏性(大于1000厘泊(cpi))。進(jìn)一步，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)試劑，光刻膠的溶質(zhì)在其中的溶解度大于等于光刻膠的溶質(zhì)在光刻膠溶劑中的溶解度，光刻膠207可充分溶解于該化學(xué)試劑中，且溶于該化學(xué)試劑后，其黏性降低，可下降到原來(lái)黏性的1/5以下，即黏性小于等于200厘泊，黏性降低后的光刻膠207可進(jìn)一步填充滿孔201。并且，該化學(xué)試劑的化學(xué)性質(zhì)與光刻膠溶劑的化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似，也不會(huì)影響后續(xù)光刻膠的曝光、顯影步驟，不會(huì)影響轉(zhuǎn)移的圖形的精確度。

所述對(duì)旋涂的所述光刻膠207進(jìn)行處理的步驟包括：采用前述化學(xué)試劑充分溶解旋涂的光刻膠207；旋轉(zhuǎn)涂有光刻膠，并滴有所述化學(xué)試劑的半導(dǎo)體襯底，使充分溶解于化學(xué)試劑的光刻膠207進(jìn)一步填充所述孔201，并將其填充滿，同時(shí)甩出多余的化學(xué)試劑。其中，光刻膠207的溶質(zhì)在所述化學(xué)試劑中的溶解度大，此處充分溶解后，相當(dāng)于對(duì)光刻膠207進(jìn)一步稀釋，從而降低了光刻膠207的黏性；而后續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，則是有助于黏性降低后的光刻膠207流動(dòng)，以填充入孔201中。

本發(fā)明的實(shí)施例中，所述化學(xué)試劑為丙酮和異丙醇的混合溶液。其中，所述丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％，所述異丙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，兩者的體積比為3:1。在對(duì)旋涂的所述光刻膠207進(jìn)行處理時(shí)，包括：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的丙酮和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的異丙醇混合均勻；在旋涂的光刻膠207表面滴上述混合溶液，靜置15秒-30秒，使該混合溶液充分溶解旋涂的光刻膠207；待光刻膠207的溶質(zhì)充分溶解后，旋轉(zhuǎn)上述靜置后的半導(dǎo)體襯底，使充分溶解于混合溶液的光刻膠207填充滿孔201，并甩出多余的混合溶液和光刻膠207。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，旋轉(zhuǎn)上述靜置后的半導(dǎo)體襯底，使充分溶解于混合溶液的光刻膠207填充滿孔201，并甩出多余的混合溶液和 光刻膠207的工藝步驟包括：步驟一、以1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)涂上述半導(dǎo)體襯底200(即表面滴有丙酮和異丙醇的混合溶液，并靜置15秒-30秒后的半導(dǎo)體襯底200)，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)速度由0增加到1000轉(zhuǎn)/分后，維持該旋轉(zhuǎn)速度3秒；步驟二、以-1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體襯底200，使其速度由1000轉(zhuǎn)/分降低至0，維持15秒；步驟三、以1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)上述半導(dǎo)體襯底200，使其速度由0增加至60轉(zhuǎn)/分，維持1秒；步驟四、以-1000轉(zhuǎn)/分²的旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)上述半導(dǎo)體襯底200，使其速度由60轉(zhuǎn)/分降低至0，維持5秒；之后反復(fù)執(zhí)行步驟三和四多次，例如3次。為使溶解于上述混合溶液的光刻膠207填充滿孔201，最后一次旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底200，當(dāng)速度降低至0后，可以靜置更長(zhǎng)的時(shí)間，例如45秒。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％-90％，所述異丙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-40％。只要能夠使光刻膠207溶于兩者的混合溶液，降低其黏性即可。

需要說(shuō)明的是，上述步驟后，光刻膠207填充滿孔201，消除了氣泡，使得后續(xù)形成的圖形化的光刻膠層的質(zhì)量得以保證。

請(qǐng)參考圖8，當(dāng)光刻膠207(如圖7所示)填充滿所述孔201之后，形成圖形化的光刻膠層207a。

所述形成圖形化的光刻膠層的步驟包括：軟烘、曝光、顯影和硬烘。其中，所述軟烘用于光刻膠207內(nèi)的溶劑揮發(fā)，增加光刻膠207與金屬層202a間的粘附性、光吸收以及抗腐蝕能力，緩和旋涂光刻膠207過(guò)程中其內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力等，通常所述軟烘的溫度為100攝氏度-120攝氏度，烘烤時(shí)間為60秒-300秒。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述軟烘的溫度為115攝氏度，烘烤時(shí)間為240秒。

所述曝光、顯影用于將掩膜板300上的圖形301轉(zhuǎn)移至光刻膠207中，形成圖形化的光刻膠層207a。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述曝光時(shí)的能量為180毫焦-300毫焦，所述顯影方式為動(dòng)態(tài)顯影，采用的顯影試劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-3％的四甲基氫氧化銨(TMAH)。

需要說(shuō)明的是，由于本發(fā)明實(shí)施例中消除了氣泡，形成圖形化的光刻膠 層207a的過(guò)程中，無(wú)論是軟烘還是硬烘，光刻膠都不會(huì)發(fā)生破裂，因而可以形成完整的將掩模板300上的圖形301轉(zhuǎn)移至光刻膠層207a中，光刻膠層207a的質(zhì)量較好，在后續(xù)步驟中既可以有效將上述圖形301轉(zhuǎn)移至底層的金屬層202a上形成再布線金屬層，又可以有效保護(hù)無(wú)需刻蝕的那部分金屬層202a。

請(qǐng)參考圖9，以所述圖形化的光刻膠層207a為掩膜，刻蝕金屬層202a(如圖8所示)形成再布線金屬層210。

所述再布線金屬層210用于后續(xù)傳遞信號(hào)。所述刻蝕金屬層202a形成再布線金屬層210的工藝在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，如前文所述，由于形成的圖形化的光刻膠層207a的質(zhì)量較好，不存在被氣泡沖破的地方，因而以所述圖形化的光刻膠層207a為掩膜形成的再布線金屬層210的良率較好，后續(xù)形成的半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率高。

上述步驟完成后，本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)再布線金屬層光刻的方法完成。由于旋涂光刻膠之后，在對(duì)其進(jìn)行軟烘、曝光、顯影和硬烘之前，對(duì)旋涂的所述光刻膠進(jìn)行處理使其填充滿半導(dǎo)體襯底內(nèi)的孔，以消除氣泡，防止后續(xù)烘烤(軟烘或硬烘)時(shí)由于溫度升高，氣泡膨脹導(dǎo)致光刻膠被沖破，形成的圖形化的光刻膠層的質(zhì)量受損，提高后續(xù)形成的再布線金屬層的良率，半導(dǎo)體產(chǎn)品的良率也隨之提高。

進(jìn)一步的，采用丙酮和異丙醇的混合溶液作為化學(xué)試劑充分溶解旋涂的光刻膠，由于光刻膠在其混合溶液中的溶解度大于等于光刻膠在光刻膠溶劑中的溶解度，可有效稀釋光刻膠，降低其黏性，有助于光刻膠填充滿孔，消除氣泡，提高后續(xù)圖形化的光刻膠層的質(zhì)量。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。