本發(fā)明提供一個半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的刻蝕方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)在大規(guī)模集成電路制造中，等離子體干法刻蝕是用于圖形轉(zhuǎn)移的基本工藝。常用于在半導(dǎo)體器件層中形成所需的圖形，例如頂層金屬的刻蝕。在刻蝕中通常需要先采用光刻的方法在待刻蝕的金屬層上形成一層掩膜圖形，用來保護(hù)要保留的金屬圖形，光刻(photoetching or lithography)是通過一系列生產(chǎn)步驟，將晶片表面薄膜的特定部分除去的工藝。在此之后，晶片表面會留下帶有微圖形結(jié)構(gòu)的薄膜。通過光刻工藝過程，最終在晶片上保留的是特征圖形部分。

光刻形成掩膜圖形的標(biāo)準(zhǔn)工藝方法是：首先在金屬層上形成光刻膠圖層；然后進(jìn)行軟烘(Soft Baking)目的是除去溶劑，增強(qiáng)黏附性，釋放光刻膠膜內(nèi)的應(yīng)力，防止光刻膠玷污設(shè)備；如圖1所示，接著邊緣光刻膠的去除，光刻膠涂覆后，在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積，邊緣的光刻膠一般涂布不均勻，不能得到很好的圖形，而且容易發(fā)生剝離(Peeling)而影響其它部分的圖形，所以需要去除，化學(xué)的方法(EBR)是用PGMEA或EGMEA去邊溶劑，噴出少量在正反面邊緣處，例如距硅片邊緣d1距離處，并小心控制不要到達(dá)光刻膠有效區(qū)域，然后會再結(jié)合光學(xué)方法，即硅片邊緣曝光(WEE，Wafer Edge Exposure)，在完成圖形的曝光后，用激光曝光硅片邊緣，例如距離硅片邊緣d2距離處，然后在顯影或特殊溶劑中溶解，通常d2小于或等于d1；最后在進(jìn)行剩余的對準(zhǔn)(Alignment)、曝光(Exposure)、烘焙、顯影、硬烘焙最終完成掩膜圖形，利用掩膜圖形的掩蔽，從而刻蝕形成金屬圖形。

在厚的頂層金屬的芯片制造過程中，在焊墊(passivation)干法刻蝕工藝過程時，由于金屬和氧化層都比較厚，例如分別為等離子體刻蝕時間比較長，例如50s～500s，在晶片的邊緣容易發(fā)生通孔結(jié)構(gòu)長時間暴露在等離子體中，該通孔結(jié)構(gòu)和周邊電路容易形成強(qiáng)電壓差，從而導(dǎo)致發(fā)生刻蝕穿通的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，改善了晶片邊緣的通孔被刻蝕穿通的問題，提高了半導(dǎo)體器件的可靠性。

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，包括步驟：

S10，提供圓形半導(dǎo)體晶片，其包括半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件層，半導(dǎo)體器件層上的金屬層，所述半導(dǎo)體器件層包括位于晶片邊緣的通孔結(jié)構(gòu)；

S20，在所述金屬層上涂覆光刻膠層；

S30，利用EBR方法去除所述半導(dǎo)體晶片邊緣的光刻膠，使得所述位于晶片邊緣的通孔被光刻膠所覆蓋；

S40，進(jìn)行曝光、顯影，形成光刻膠圖形；

S50，利用所述光刻膠圖形作為掩膜層刻蝕金屬層，形成金屬圖形。

優(yōu)選的，所述金屬層的厚度為

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體器件層和金屬層之間還包括氧化層，所述氧化層的厚度為

優(yōu)選的，所述刻蝕為等離子體刻蝕，時間為20s～500s。

優(yōu)選的，所述去除所述半導(dǎo)體晶片邊緣的光刻膠步驟還包括在所述EBR步驟之后執(zhí)行WEE步驟。

優(yōu)選的，所述WEE步驟距離晶片邊緣的距離小于EBR步驟距離晶片邊緣的距離。

優(yōu)選的，所述在形成通孔的工藝過程中具有通孔材料的殘留。

優(yōu)選的，所述光刻膠圖形在晶片邊緣區(qū)域為向邊緣過度的斜坡形。

優(yōu)選的，所述EBR步驟，光刻膠圖形到晶片邊緣的距離為0.5mm～5.0mm。

優(yōu)選的，晶片邊緣光刻膠圖形的厚度為0.4μm～20μm。

本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于：

通過在邊緣光刻膠的去除步驟中進(jìn)行改進(jìn)，調(diào)整硅片邊緣曝光(WEE，Wafer Edge Exposure)步驟中距離晶片邊緣的距離，使得硅片邊緣曝光(WEE，Wafer Edge Exposure)步驟中光刻膠圖層仍然覆蓋晶片邊緣的懸浮結(jié)構(gòu)，從而保護(hù)晶片邊緣的懸浮結(jié)構(gòu)中的通孔不會被刻蝕穿通，另外也可以取消WEE步驟，達(dá)到同樣的目的，從而改善了晶片邊緣的通孔被刻蝕穿通的問題，提高了半導(dǎo)體器件的可靠性。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

圖1為傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光刻方法的示意圖；

圖2為本發(fā)明的半導(dǎo)體光刻方法的流程圖；

圖3～圖4為本發(fā)明的半導(dǎo)體光刻方法的示意圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在厚的頂層金屬的芯片制造過程中，在焊墊(passivation)干法刻蝕工藝過程時，由于金屬和氧化層都比較厚，等離子體刻蝕時間比較長(50s～500s)，在晶片的邊緣容易發(fā)生懸浮的通孔結(jié)構(gòu)長時間暴露在等離子體中，該懸浮通孔結(jié)構(gòu)和周邊電路容易形成強(qiáng)電壓差，從而導(dǎo)致發(fā)生穿通的問題，由于此問題多發(fā)于懸浮結(jié)構(gòu)的懸浮通孔中，由此發(fā)明人想到利用光刻膠保護(hù)晶片邊緣的通孔，也就是覆蓋懸浮結(jié)構(gòu)，從而使得通孔不會在光刻刻蝕的過程中被穿，從而大大提高了器件的可靠性。

圖2為本發(fā)明的半導(dǎo)體光刻方法的流程圖；圖3～圖4為本發(fā)明的半導(dǎo)體光刻方法的示意圖。下面結(jié)合附圖2～4對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，在本實施例中半導(dǎo)體光刻方法包括步驟：

S10，提供圓形半導(dǎo)體晶片，其包括半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件層，半導(dǎo)體器件層上的金屬層，所述半導(dǎo)體器件層包括位于晶片邊緣的懸浮通孔結(jié)構(gòu)；

S20，在所述金屬層上涂覆光刻膠層；

S30，利用EBR方法去除所述半導(dǎo)體晶片邊緣的光刻膠，使得所述位于晶片邊緣的懸浮通孔被光刻膠所覆蓋；

S40，進(jìn)行曝光、顯影，形成光刻膠圖形；

S50，利用所述光刻膠圖形作為掩膜層刻蝕金屬層，形成金屬圖形。

首先執(zhí)行步驟S10，參考圖3，提供圓形半導(dǎo)體晶片100，所述半導(dǎo)體晶片包括半導(dǎo)體襯底105，所述半導(dǎo)體襯底105的材料可以為單晶硅，多晶硅或者硅化合物，也可以為砷化鎵或氮化鎵等化合物，在本實施例中，優(yōu)選的半導(dǎo)體襯底105為單晶硅。在半導(dǎo)體襯底105的上具有半導(dǎo)體器件層110，所述半導(dǎo)體器件層110可以為采用本領(lǐng)域所熟知的摻雜或者離子注入等工藝方法形成；所述半導(dǎo)體器件層110包括位于晶片邊緣的懸浮結(jié)構(gòu)115，例如位于微機(jī)械結(jié)構(gòu)(MEMS)，在所述懸浮結(jié)構(gòu)115上具有通孔118，半導(dǎo)體器件層110上形成有金屬層120。

優(yōu)選的，在本實施例中，所述金屬層的厚度為例如可以為

優(yōu)選的，在本實施例中，所述半導(dǎo)體器件層和金屬層之間還包括氧化層，所述氧化層的厚度為例如可以為

在厚的頂層金屬的芯片制造過程中，在焊墊(passivation)干法刻蝕工藝過程時，由于金屬和氧化層都比較厚，等離子體刻蝕時間比較長20s～500s，因此在晶片的邊緣容易發(fā)生懸浮的通孔結(jié)構(gòu)長時間暴露在等離子體中，該懸浮通孔結(jié)構(gòu)和周邊電路容易形成強(qiáng)電壓差，從而導(dǎo)致發(fā)生穿通的問題。

接著，參考圖4，執(zhí)行步驟S20，在所述金屬層上涂覆光刻膠層130；

在本實施例中，優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)涂膠，具體的，可以采用靜態(tài)涂膠，硅片靜止時，滴膠、加速旋轉(zhuǎn)、甩膠、揮發(fā)溶劑；除此也可以采用動態(tài)涂膠，在本實施例中采用的動態(tài)涂膠，例如低速旋轉(zhuǎn)(500rpm_rotation per minute)、滴膠、加速旋轉(zhuǎn)(3000rpm)、甩膠、揮發(fā)溶劑。

一般旋涂光刻膠的厚度與曝光的光源波長有關(guān)，因為不同級別的曝光波長對應(yīng)不同的光刻膠種類和分辨率，例如在本實施例中采用KrF的厚度約0.4μm～0.9μm；以及ArF的厚度約0.2μm～0.5μm?；蛘呔吘壒饪棠z圖形的厚度為0.4μm～20μm。

在本實施例中優(yōu)選的，在涂膠步驟之前還可以包括步驟：

硅片清洗烘干，除去表面的污染物；

涂底，使表面具有疏水性，增強(qiáng)基底表面與光刻膠的黏附性。

在涂膠步驟之后還可以包括步驟：

軟烘，除去溶劑，增強(qiáng)黏附性，釋放光刻膠膜內(nèi)的應(yīng)力，防止光刻膠玷污設(shè)備。

接著，繼續(xù)參考圖4，執(zhí)行步驟S30，利用化學(xué)的方法進(jìn)行邊緣光刻膠的去除(EBR方法)去除所述半導(dǎo)體晶片邊緣的光刻膠，使得所述位于晶片邊緣的懸浮結(jié)構(gòu)被光刻膠所覆蓋，即懸浮結(jié)構(gòu)中的懸浮通孔也被光刻膠層130所覆蓋；

光刻膠涂覆后，在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。邊緣的光刻膠一般涂布不均勻，不能得到很好的圖形，而且容易發(fā)生剝離(Peeling)而影響其它部分的圖形。所以需要去除，去除方法包括一種是化學(xué)的方法EBR(Chemical EBR)，通常是軟烘后，用PGMEA或EGMEA去邊溶劑，噴出少量在正反面邊緣處，并小心控制不要到達(dá)光刻膠有效區(qū)域；第二種是光學(xué)方法WEE(Wafer Edge Exposure)。在完成圖形的曝光后，用激光曝光硅片邊緣，然后在顯影或特殊溶劑中溶解。

在傳統(tǒng)方法中，是使用EBR+WEE。EBR是為了去除wafer邊緣多余的光刻膠，誤差范圍0-0.6mm，而WEE是使用曝光的方法，相比EBR更加精確，在EBR之后進(jìn)一步精確去除晶片邊緣的光刻膠，誤差范圍0-0.1mm。傳統(tǒng)工藝中，WEE步驟距晶片邊緣距離d2，大于或者等于EBR步驟距晶片邊緣距離d1。所述EBR步驟，光刻膠圖形到晶片邊緣的距離為0.5mm～5.0mm。

在本發(fā)明中，WEE步驟距晶片邊緣距離y小于EBR步驟距晶片邊緣距離x，由于EBR是旋轉(zhuǎn)的過程，所以晶片邊緣的的光刻膠形狀表現(xiàn)為向晶片邊緣遞減的一個斜坡。該斜坡的光刻膠層130能夠保護(hù)住邊緣的懸浮結(jié)構(gòu)，以避免邊緣懸浮結(jié)構(gòu)暴露在等離子體中，從而避免其暴露在等離子體中，即避免懸浮結(jié)構(gòu)中的懸浮通孔暴露在等離子體中，進(jìn)而避免懸浮結(jié)構(gòu)上的通孔穿通的發(fā)生。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述光刻膠可以為其他不污染光刻機(jī)的材料，例如非晶碳，這樣在EBR步驟之后晶片邊緣的光刻膠不會污染光刻機(jī)，從而，可以省略WEE步驟，只使用EBR步驟。

接著，執(zhí)行步驟S40，進(jìn)行曝光、顯影，形成光刻膠圖形(未圖示)；

曝光，例如在本實施例中為投影式曝光，在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現(xiàn)曝光。例如：0.18μm的CMOS掃描步進(jìn)光刻工藝。光源為KrF氟化氪或DUV；

顯影，根據(jù)光刻膠的正負(fù)性，去除已經(jīng)曝光的部分光刻膠圖形，或者未曝光的光刻膠圖形，從而形成掩模圖形。

在本實施例中還可以包括：

對準(zhǔn)，保證圖形與硅片上已經(jīng)存在的圖形之間的對準(zhǔn)。

后烘，減少駐波效應(yīng)，激發(fā)化學(xué)增強(qiáng)光刻膠的PAG產(chǎn)生的酸與光刻膠上的保護(hù)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)并移除基團(tuán)使之能溶解于顯影液。

硬烘，完全蒸發(fā)掉光刻膠里面的溶劑，堅膜，以提高光刻膠在離子注入或刻蝕中保護(hù)下表面的能力。

接著，執(zhí)行步驟S50，利用所述光刻膠圖形作為掩膜層刻蝕金屬層，形成金屬圖形(未圖示)。

在本實施例中是采用等離子體刻蝕，由于在本實施例中所述金屬層較厚，因此采用的刻蝕時間較長為：20s～500s。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。