一種晶圓表面平坦化工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種晶圓表面平坦化工藝，包括以下步驟：在有臺(tái)階的晶圓表面形成第一正硅酸乙酯層；在所述第一正硅酸乙酯層上形成旋涂玻璃層，所述旋涂玻璃層在非臺(tái)階處的厚度大于在臺(tái)階處的厚度；對(duì)形成旋涂玻璃層后的晶圓依次進(jìn)行烘烤和離子注入；在離子注入后的所述旋涂玻璃層上形成第二正硅酸乙酯層；在所述第二正硅酸乙酯層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層和所述第二正硅酸乙酯層進(jìn)行回刻；去除回刻殘留的光刻膠，并對(duì)晶圓進(jìn)行清洗。該工藝采用光刻膠層替代第二旋涂玻璃層，并采用光刻膠回刻技術(shù)，不但簡(jiǎn)化了工藝流程，極大程度的節(jié)約成本，而且大大降低了鎢火山現(xiàn)象的發(fā)生，利于封裝打線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種晶圓表面平坦化工藝，屬于半導(dǎo)體制造

技術(shù)介紹
在集成電路制造過(guò)程中，在經(jīng)過(guò)多步加工工藝之后，娃片表面已經(jīng)很不平整，特別 是在金屬化引線孔邊緣處會(huì)形成很高的臺(tái)階。通常，臺(tái)階的存在會(huì)影響沉積生長(zhǎng)薄膜的覆 蓋效果。沉積薄膜的厚度將沿著孔壁離表面的距離增加而減薄，在底角處，薄膜有可能沉積 不到，該就可能使金屬化引線發(fā)生斷路，從而引起整個(gè)集成電路失效。加之隨著互連層數(shù)的 增加和工藝特征的縮小，對(duì)娃片表面平整度的要求也越來(lái)越高。尤其隨著數(shù)字技術(shù)已經(jīng)進(jìn) 入亞微米階段，平坦化互連工藝已經(jīng)變得非常流行。在上世紀(jì)90年代CMP被廣泛應(yīng)用之前， 旋涂玻璃（S0G;spinonglass)由于其具有良好的填充性被用來(lái)進(jìn)行間隙填充和金屬間介 質(zhì)層平坦化，W減小或者消除臺(tái)階的影響，改善臺(tái)階覆蓋的效果。然而旋涂玻璃本身的高額 成本與其本身具有極易吸潮的特性，又成為它的"不足"之處。 圖1為一晶圓未經(jīng)平坦化前的結(jié)構(gòu)示意圖，其結(jié)構(gòu)組成為襯底1、場(chǎng)氧化層2、多晶 娃層3、Si化層4W及金屬5,在CMOS工藝中由于場(chǎng)氧化層2和多晶娃層3的位置與其兩側(cè) 結(jié)構(gòu)位置在金屬5刻蝕W后存在相當(dāng)大的臺(tái)階。圖2為另一晶圓未經(jīng)平坦化前的結(jié)構(gòu)示意 圖，其結(jié)構(gòu)組成為襯底1、場(chǎng)氧化層2、多晶娃層3、Si化層4、金屬5W及介質(zhì)層6,在金屬5 多層隔離介質(zhì)層6材料沉積W后，金屬5位置上的介質(zhì)層6會(huì)形成突起，金屬5間隙間的介 質(zhì)層6會(huì)下凹，導(dǎo)致晶圓表面整體均勻性變差。因此，高低臺(tái)階處層次平坦化的均勻性好壞 程度將對(duì)后續(xù)金屬工藝帶來(lái)重要影響，即平坦化效果差會(huì)使金屬存在相當(dāng)大的金屬殘留風(fēng) 險(xiǎn)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致器件可靠性問(wèn)題的出現(xiàn)。 為了提高晶圓表面介質(zhì)層均勻性，常規(guī)的平坦化工藝如圖3所示，在有臺(tái)階的晶 圓表面采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法（PECVD)沉積第一正娃酸己醋層，其中，TE0S是 正娃酸己醋層的簡(jiǎn)稱；然后在第一正娃酸己醋層上旋涂第一旋涂玻璃層，其中，S0G是旋涂 玻璃的簡(jiǎn)稱；高溫烘烤第一旋涂玻璃層，再通過(guò)離子注入工藝對(duì)第一旋涂玻璃層進(jìn)行固化 處理；接著旋涂第二旋涂玻璃層，高溫烘烤第二旋涂玻璃層，再通過(guò)離子注入工藝對(duì)第二旋 涂玻璃層進(jìn)行固化處理，最后再在第二旋涂玻璃層上沉積第二正娃酸己醋層。在現(xiàn)有技術(shù) 的工藝中，借助旋涂玻璃良好的回流性能來(lái)彌補(bǔ)不同臺(tái)階位置的不均勻性，同時(shí)考慮旋涂 玻璃極易吸潮性，通過(guò)高能離子注入來(lái)對(duì)其實(shí)現(xiàn)固化。 但是，上述常規(guī)的提高晶圓表面介質(zhì)層均勻性的工藝中包括二次旋涂玻璃工藝， 該旋涂玻璃工藝包括旋涂、高溫烘烤W(wǎng)及高能離子注入的步驟，二次重復(fù)旋涂玻璃工藝的 作業(yè)方式不利于成本的節(jié)約，與此同時(shí)，利用高能離子注入法對(duì)旋涂玻璃層的固化處理并 不能完全穿過(guò)旋涂玻璃層的膜層厚度，未固化的旋涂玻璃仍具有吸潮性，易造成通孔形貌 異常，如在CMOS工藝中，此種異常會(huì)造成鶴火山現(xiàn)象，不利于封裝打線。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種晶圓表面平坦化工藝，該工藝采用光刻膠層替代第二旋涂玻璃 層，并采用光刻膠回刻技術(shù)，不但簡(jiǎn)化了工藝流程，極大程度的節(jié)約成本，而且大大降低了 鶴火山現(xiàn)象的發(fā)生，利于封裝打線。 本專利技術(shù)提供一種晶圓表面平坦化工藝，包括W下步驟： 在有臺(tái)階的晶圓表面形成第一正娃酸己醋層； 在所述第一正娃酸己醋層上形成旋涂玻璃層，所述旋涂玻璃層在非臺(tái)階處的厚度 大于在臺(tái)階處的厚度； 對(duì)形成旋涂玻璃層后的晶圓依次進(jìn)行烘烤和離子注入； 在離子注入后的所述旋涂玻璃層上形成第二正娃酸己醋層； 在所述第二正娃酸己醋層上形成光刻膠層； 對(duì)所述光刻膠層和所述第二正娃酸己醋層進(jìn)行回刻； 去除回刻殘留的光刻膠，并對(duì)晶圓進(jìn)行清洗。 進(jìn)一步地，所述第一正娃酸己醋層和所述第二正娃酸己醋層均采用等離子體輔助 化學(xué)氣相沉積法形成，其中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法簡(jiǎn)稱PECVD法。 進(jìn)一步地，所述第一正娃酸己醋層的厚度為1000-3000A，所述第二正娃酸己醋 層的厚度為10000-15000A。 進(jìn)一步地，在所述第一正娃酸己醋層上通過(guò)旋涂的方式形成所述旋涂玻璃層，所 述旋涂玻璃層的厚度為1500-3000A。 進(jìn)一步地，對(duì)所述旋涂玻璃層進(jìn)行高溫烘烤，其烘烤的溫度為200-40(TC，烘烤的 時(shí)間為30-90min。高溫烘烤的目的是為了解決旋涂玻璃吸潮的問(wèn)題，在該溫度范圍內(nèi)，可W 使旋涂玻璃中有機(jī)物質(zhì)的0-H鍵發(fā)生斷裂，有效阻礙了 0-H和H原子結(jié)合成水分子，從而解 決了旋涂玻璃吸潮的問(wèn)題。 進(jìn)一步地，所述對(duì)形成旋涂玻璃層后的晶圓依次進(jìn)行離子注入，具體為：采用氮?dú)?或神對(duì)形成旋涂玻璃層后的晶圓進(jìn)行離子注入。 進(jìn)一步地，所述離子注入的能量為70-200KEV。 進(jìn)一步地，在第二正娃酸己醋層上通過(guò)旋涂的方式形成所述光刻膠層，所述光刻 膠層的厚度為6000-8000A。 進(jìn)一步地，對(duì)所述光刻膠層和所述第二正娃酸己醋層進(jìn)行回刻，其具體為；對(duì)所述 光刻膠層進(jìn)行完全刻蝕，并對(duì)所述第二正娃酸己醋層進(jìn)行部分刻蝕，其刻蝕后剩余的所述 第二正娃酸己醋層厚度為2000-4000A。進(jìn)一步地，所述去除回刻殘留的光刻膠，具體為；采用等離子體法去除回刻殘留的 光刻膠。 本專利技術(shù)提供一種晶圓表面平坦化工藝，該平坦化工藝采用光刻膠層替代第二旋涂 玻璃層，并采用光刻膠回刻技術(shù)改善了晶圓表面平整度，獲得了較好的晶圓表面平坦化效 果，不僅如此，該工藝還簡(jiǎn)化了工藝流程，極大程度的節(jié)約成本，大大降低了鶴火山現(xiàn)象的 發(fā)生，利于封裝打線。【附圖說(shuō)明】圖1為一晶圓未經(jīng)平坦化前的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為另一晶圓未經(jīng)平坦化前的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為現(xiàn)有技術(shù)的晶圓表面平坦化工藝流程圖。 圖4為本專利技術(shù)的晶圓表面平坦化工藝流程圖。 圖5-圖9為本專利技術(shù)的晶圓表面平坦化形成的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】 為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)的附圖和實(shí)施 例，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù) 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。 本專利技術(shù)提供一種晶圓表面當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶圓表面平坦化工藝，其特征在于，包括以下步驟：在有臺(tái)階的晶圓表面形成第一正硅酸乙酯層；在所述第一正硅酸乙酯層上形成旋涂玻璃層，所述旋涂玻璃層在非臺(tái)階處的厚度大于在臺(tái)階處的厚度；對(duì)形成旋涂玻璃層后的晶圓依次進(jìn)行烘烤和離子注入；在離子注入后的所述旋涂玻璃層上形成第二正硅酸乙酯層；在所述第二正硅酸乙酯層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層和所述第二正硅酸乙酯層進(jìn)行回刻；去除回刻殘留的光刻膠，并對(duì)晶圓進(jìn)行清洗。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：由云鵬，潘光燃，王焜，石金成，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北大方正集團(tuán)有限公司，深圳方正微電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11