重布线层制造方法及MEMS器件制造方法技术

本发明专利技术提供一种重布线层制造方法以及MEMS器件制造方法，先对光刻胶未覆盖的Al等导电金属层进行干法刻蚀，使之降低一定厚度，然后在制程设定的Q-Time时间内，转为湿法刻蚀，将光刻胶未覆盖的导电金属层的剩余厚度去除，刻蚀能够很好地停止在刻蚀阻挡层表面，该湿法刻蚀过程消除了干法刻蚀后的重布线层侧壁的栅栏缺陷，不会造成顶层互连结构的过刻蚀消耗，同时由于湿法刻蚀的厚度较薄，所以能够使得湿法刻蚀后的重布线层的关键尺寸完全达到要求，并避免了大量刻蚀残留物的累积，保证了重布线层的质量，最终提高了器件性能。

【技术实现步骤摘要】
重布线层制造方法及MEMS器件制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种重布线层制造方法及MEMS器件制造方法。
技术介绍
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，简称MEMS)是指微细加工技术制作的，集微型传感器、微型构件、微型执行器、信号处理、控制电路等于一体的微型器件或系统，其制造过程是以薄膜沉积、光刻、外延、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等为基本工艺步骤来制造复杂三维形体的微加工过程，尺寸通常在微米或纳米级。在MEMS器件制造过程中，为了实现MEMS器件在内部或者与外部电气连接，通常会在MEMS芯片的顶层金属(topmetal)上制作重布线层(RedietributionLayer，RDL，再分布互连层)，通过RDL层实现MEMS器件的信号的输入/输出，最终使MEMS发挥预定的功能。现有技术中的重布线层形成过程，一般是在MEMS晶圆的顶层金属互连层(topmetal,TM)表面依次形成刻蚀阻挡层(氮化钛TiN)、铝Al层以及图案化的光刻胶层，然后采用干法刻蚀工艺(请参考图1A)或湿法刻蚀工艺(请参考图1B)来刻蚀铝层来形成重布线层，该重布线层可以形成导电垫和焊接垫以及与导电垫和焊接垫的连线。然而，通过干法刻蚀工艺直接形成RDL层时，刻蚀最终很难停止在刻蚀阻挡层TiN表面，容易过刻蚀而造成TM层损耗，同时干法刻蚀时的侧向刻蚀不均匀，容易形成Al栅栏缺陷(Alfencedefect)；而通过湿法刻蚀工艺直接形成RDL层时，由于重力作用，刻蚀窗口底部的刻蚀液腐蚀力较大，容易造成底部Al的关键尺寸(CD)收缩(shrink)，同时会有较多残留物聚集在底部。显然，上述干法刻蚀或湿法刻蚀工艺形成的重布线层的可靠性较低，影响最终封装的芯片的性能和良率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重布线层制造方法及MEMS器件制造方法，能够避干法刻蚀形成重布线层时对顶层互连金属层的损耗和重布线层本身缺陷的问题，同时还能够避免湿法刻蚀形成重布线层时重布线层关键尺寸收缩以及刻蚀残留物较多的问题。为解决上述问题，本专利技术提出一种重布线层制造方法，包括：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层、导电金属层以及图案化的光刻胶层，所述光刻胶层的图案定义了所述导电金属层形成重布线层的位置；以所述光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺部分刻蚀所述导电金属层，以降低所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的厚度，并使剩余的导电金属层仍能全面覆盖所述刻蚀阻挡层；在设定的重布线层刻蚀制程排队等待时间Q-time内，继续以所述光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺完全去除所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的剩余厚度，刻蚀停止在所述刻蚀阻挡层表面，形成重布线层。进一步的，所述半导体衬底中形成有MEMS器件电路以及电气连接点，所述重布线层与所述MEMS器件电路通过电气连接点电连接；或者，所述半导体衬底中形成有MEMS器件电路以及MEMS器件电路上方的金属互连结构，所述MEMS器件电路通过金属互连结构与所述重布线层电气连接。进一步的，所述刻蚀阻挡层为氮化钛或者氮化钽。进一步的，所述导电金属层为铝或铜。进一步的，在半导体衬底上形成的导电金属层厚度为1μm～2μm，所述干法刻蚀后导电金属层的剩余厚度为0.15μm～1.25μm。进一步的，所述排队等待时间Q-time小于12小时，所述湿法刻蚀工艺的时间占所述排队等待时间Q-time的30％～70％。进一步的，所述干法刻蚀的工艺参数包括：工艺气体包括Cl2、BCl3和N2，源射频功率为500W～1500W，偏置射频功率为100W～200W，工艺时间为40s～100s；所述湿法刻蚀的工艺参数包括：硝酸1％～2％体积比，磷酸75％～85％体积比，醋酸5％～10％体积比,水10％～20％体积比，工艺温度25℃～50℃，导电金属层刻蚀速率为本专利技术还提供一种MEMS器件制造方法，包括：提供一具有MEMS器件电路的MEMS衬底，所述MEMS衬底表面上形成有电气连接点或者金属互连结构；按照上述之一的方法在所述MEMS衬底表面上形成重布线层，所述重布线层与所述电气连接点或金属互连结构电气连接。进一步的，采用电镀回流或者激光植球工艺在所述重布线层表面形成导电凸点。进一步的，在所述重布线层表面形成导电凸点的步骤包括：在所述重布线层表面上形成层间介质层；光刻并刻蚀所述层间介质层，形成导电沟槽；采用BGA工艺填充所述导电沟槽，形成球状导电凸点。与现有技术相比，本专利技术提供的重布线层制造方法以及MEMS器件制造方法，先对光刻胶未覆盖的Al等导电金属层进行干法刻蚀，使之降低一定厚度，然后在制程设定的Q-Time时间内，转为湿法刻蚀，将光刻胶未覆盖的Al等导电金属层的剩余厚度完全去除，刻蚀能够很好地停止在刻蚀阻挡层表面，该湿法刻蚀过程消除了干法刻蚀后的重布线层侧壁的栅栏缺陷，不会造成顶层互连结构的过刻蚀消耗，同时由于湿法刻蚀的厚度较薄，所以能够使得湿法刻蚀后的重布线层的关键尺寸完全达到要求，并避免了大量刻蚀残留物的累积，保证了重布线层的质量，最终提高了器件性能。附图说明图1A和图1B是现有技术中分别采用干法刻蚀和湿法刻蚀形成的Al重布线层的SEM图；图2是本专利技术具体实施例的重布线层制造方法流程图；图3是本专利技术具体实施例的MEMS器件制造方法流程图；图4A至4E是图3所示制造方法中的器件结构剖面图。具体实施方式本专利技术技术方案的主要核心思想是将现有的重布线层(RDL)刻蚀制程分为两个子制程：干法刻蚀和湿法刻蚀，且保证两个子制程时间之和可以与现有技术中单一采用干法刻蚀或湿法刻蚀的制程时间相等，这种先干法刻蚀后湿法刻蚀的方法不但兼具现有技术中单一采用干法刻蚀或湿法刻蚀时的优势，而且还能消除单一刻蚀方法下的缺陷。其中的干法刻蚀步骤可以看做是主刻蚀步骤，湿法刻蚀步骤可以看做是过刻蚀步骤，湿法刻蚀的工艺时间不能超过刻蚀制程中设置的排队等待时间，以保证同批次晶圆的刻蚀效果。为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，然而，本专利技术可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。请参考图2，本专利技术提供一种重布线层制造方法，包括以下步骤：S21，刻蚀准备：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层、导电金属层以及图案化的光刻胶层，所述光刻胶层的图案定义了所述导电金属层形成重布线层的位置；S22，干法刻蚀：以所述光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺部分刻蚀所述导电金属层，以降低所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的厚度，并使剩余的导电金属层仍能全面覆盖所述刻蚀阻挡层；S23，湿法刻蚀：在设定的重布线层刻蚀制程排队等待时间Q-time内，继续以所述光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺完全去除所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的剩余厚度，刻蚀停止在所述刻蚀阻挡层表面，形成重布线层。请参考图3，本专利技术还提供一种MEMS器件制造方法，包括：S1，提供一具有MEMS器件电路的MEMS衬底，所述MEMS衬底表面上形成有用于电连接MEMS器件电路的电气连接点或者金属互连结构；S2，按照S21至S23的方法在所述MEMS衬底表面上形成重布线层，所述重布线层与所述电气连接点或金属互连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重布线层制造方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层、导电金属层以及图案化的光刻胶层，所述光刻胶层的图案定义了所述导电金属层形成重布线层的位置；以所述光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺部分刻蚀所述导电金属层，以降低所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的厚度，并使剩余的导电金属层仍能全面覆盖所述刻蚀阻挡层；在设定的重布线层刻蚀制程排队等待时间Q‑time内，继续以所述光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺完全去除所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的剩余厚度，刻蚀停止在所述刻蚀阻挡层表面，形成重布线层。

【技术特征摘要】
1.一种重布线层制造方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成刻蚀阻挡层、导电金属层以及图案化的光刻胶层，所述光刻胶层的图案定义了所述导电金属层形成重布线层的位置；以所述光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺部分刻蚀所述导电金属层，以降低所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的厚度，并使剩余的导电金属层仍能全面覆盖所述刻蚀阻挡层；在设定的重布线层刻蚀制程排队等待时间Q-time内，继续以所述光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺完全去除所述光刻胶层未覆盖的导电金属层的剩余厚度，刻蚀停止在所述刻蚀阻挡层表面，形成重布线层。2.如权利要求1所述的重布线层制造方法，其特征在于，所述半导体衬底中形成有MEMS器件电路以及电气连接点，所述重布线层与所述MEMS器件电路通过电气连接点电连接；或者，所述半导体衬底中形成有MEMS器件电路以及MEMS器件电路上方的金属互连结构，所述MEMS器件电路通过金属互连结构与所述重布线层电气连接。3.如权利要求1所述的重布线层制造方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氮化钛或者氮化钽。4.如权利要求1所述的重布线层制造方法，其特征在于，所述导电金属层为铝、铝合金、铜或铜合金。5.如权利要求1所述的重布线层制造方法，其特征在于，在半导体衬底上形成的导电金属层厚度为1μm～2μm，所述干法刻蚀后导电金属层的剩余厚度为0.15μm～1.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振兴，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31