实现再布线金属层光刻的方法技术

一种实现再布线金属层光刻的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有贯穿其部分厚度的孔，所述半导体衬底和孔的内壁表面覆盖有金属层；在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶；对旋涂的所述光刻胶进行处理使其填充满所述孔；当光刻胶填充满所述孔之后，对其进行软烘、曝光、显影和硬烘，形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀金属层形成再布线金属层。消除了旋涂光刻胶时孔内形成的气泡，提高了形成的图形化的光刻胶层的质量，后续形成的再布线金属层的良率高，半导体产品的良率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种实现再布线金属层光刻的方法。
技术介绍
半导体器件的形成过程中，通常利用光刻工艺将掩模板上的掩膜图形转移到半导体器件表面的光刻胶层中，再将掩膜图形通过刻蚀工艺由光刻胶层转移到半导体器件中。其中，现有技术的再布线(RDL)工艺过程包括：请参考图1，提供硅片100，所述硅片100内形成有贯穿其部分厚度的硅孔101，所述硅片100和硅孔101表面覆盖有金属层102；请参考图2，在所述硅片100表面旋涂光刻胶103；之后，对旋涂的光刻胶103进行曝光、显影、烘烤等步骤，形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀其底部的金属层102，形成再布线金属层。然而，随着工艺节点的进一步增加，现有技术形成的再布线金属层的良率较低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种实现再布线金属层光刻的方法，形成的再布线金属层的良率高，半导体产品的良率高。为解决上述问题，本专利技术提供一种实现再布线金属层光刻的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有贯穿其部分厚度的孔，所述半导体衬底和孔表面覆盖有金属层；在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶；对旋涂的所述光刻胶进行处理使其填充满所述孔；当光刻胶填充满所述孔之后，形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀金属层形成再布线金属层。可选地，所述对旋涂的所述光刻胶进行处理的步骤包括：采用化学试剂充分溶解旋涂的光刻胶，其中，所述光刻胶的溶质在所述化学试剂中的溶解度大于等于光刻胶的溶质在光刻胶溶剂中的溶解度，光刻胶溶解于上述化学试剂后，其黏性小于等于200厘泊；旋转涂有光刻胶，并滴有所述化学试剂的半导体衬底，使充分溶解于化学试剂的光刻胶进一步填充满所述孔，并甩出多余的化学试剂。可选地，所述化学试剂为丙酮和异丙醇的混合溶液。可选地，所述丙酮的质量分数为60％-90％，所述异丙醇的质量分数为10％-40％。可选地，所述化学试剂包含质量分数为85％的丙酮溶液和质量分数为15％的异丙醇溶液，且两者的体积比为3:1。可选地，采用化学试剂充分溶解旋涂的光刻胶的步骤包括：将质量分数为85％的丙酮和质量分数为15％的异丙醇混合均匀；在旋涂的光刻胶表面滴上述混合溶液，静置15秒-30秒使该混合溶液充分溶解旋涂的光刻胶。可选地，还包括：在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶之前，对上述具有孔和金属层的半导体衬底进行等离子体处理。可选地，所述等离子体处理采用的气体为氩气。可选地，形成图形化的光刻胶层的步骤包括：软烘、曝光、显影和硬烘。可选地，所述软烘的温度为100摄氏度-120摄氏度，烘烤的时间为60秒-300秒。可选地，所述曝光时的能量为180毫焦-300毫焦。可选地，所述显影方式为动态显影，采用的显影试剂为质量分数为2％-3％的四甲基氢氧化铵。可选地，所述光刻胶层的厚度大于等于5微米。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：由于旋涂光刻胶之后，在对其进行软烘、曝光、显影和硬烘之前，对旋涂的所述光刻胶进行处理使其填充满半导体衬底内的孔，以消除气泡，防止后续烘烤(软烘或硬烘)时由于温度升高，气泡膨胀导致光刻胶被冲破，形成的图形化的光刻胶层的质量受损，提高后续形成的再布线金属层的良率，半导体产品的良率也随之提高。进一步的，采用丙酮和异丙醇的混合溶液作为化学试剂充分溶解旋涂的光刻胶，由于光刻胶的溶质在其混合溶液中的溶解度大于等于光刻胶的溶质在光刻胶溶剂中的溶解度，可有效稀释光刻胶，降低其黏性，有助于光刻胶填充满孔，消除气泡，提高后续图形化的光刻胶层的质量。附图说明图1-图2是现有技术再布线金属层光刻过程的剖面结构示意图；图3是本专利技术一实施例的再布线金属层光刻过程的剖面结构示意图；图4-图9是本专利技术又一实施例的再布线金属层光刻过程的剖面结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，随着工艺节点的进一步增加，现有技术形成的再布线金属层的良率较低。经过进一步研究发现，再布线金属层的良率低主要是由于用于转移再布线图形的光刻胶层引起的。具体地，请结合参考图2和图3，随着工艺节点的进一步增加，硅片100内形成的硅孔101的尺寸越来越小，在硅片100表面旋涂光刻胶103时，若旋涂的光刻胶较薄，则难以作为后续刻蚀形成再布线金属层的掩膜；若旋涂的光刻胶较厚，由于其黏性较高，难以完全填充进硅孔101，光刻胶沉积在硅孔101的顶端，而难以进入硅孔101底部，因而存在气泡(未标示)。该气泡内的气体在后续烘烤时受热膨胀，易冲破光刻胶103。显然，后续刻蚀工艺时被冲破部位的光刻胶103难以起到保护底部的金属层102的作用，因而导致金属层102无需刻蚀的部位也被刻蚀，造成了再布线金属层的良率低，进而影响半导体产品的良率。进一步的，专利技术人提供了一种实现再布线金属层光刻的方法，采用一种稀释剂将光刻胶充分溶解，使其能填充满硅孔，之后再对光刻胶予以烘烤。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。请参考图4，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200内形成有贯穿其部分厚度的孔201，所述半导体衬底200和孔201的内壁表面覆盖有金属层202。所述半导体衬底200的材料包括硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料，所述半导体衬底200可以是体硅材料也可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人员可以根据半导体衬底200上形成的半导体器件选择所述半导体衬底200的类型，因此所述半导体衬底200的类型不应限制本专利技术的保护范围。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为单晶硅。需要说明的是，所述半导体衬底200内可形成有有源器件，在此不再赘述。所述孔201用于后续作为导电孔，电连接半导体衬底200内的有源器件和后续形成的再布线金属层，其深宽比通常大于3:1。所述孔201的形成工艺为刻蚀工艺。本专利技术的实施例中，所述孔201的深度(垂直于半导体衬底200表面方向的尺寸)为120微米，宽度(平行于半导体衬底200表面方向的尺寸)为20微米，其深宽比为6:1，后续旋涂的光刻胶难以将其填充满。所述金属层202用于后续刻蚀形成再布线金属层。所述金属层202的形成工艺为沉积工艺，例如物理气相沉积工艺、原子层沉积工艺等。所述金属层202的材料为铝、铜等。所述金属层202的厚度大于2微米，其均匀覆盖半导体衬底200和孔201表面。本专利技术的实施例中，所述金属层202为厚3微米的铜。请参考图5，在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶之前，对上述具有孔201和金属层202(如图4所示)的半导体衬底200进行等离子体处理205。对上述具有孔201和金属层202的半导体衬底进行等离子体处理，经等离子体处理后得到金属层202a，与等离子处理前相比，金属层202a的表面粗糙度增加，利于后续旋涂工艺的进行。所述等离子体处理采用的气体为氩气。需要说明的是，在本专利技术的其他实施例中，也可以不对上述具有孔201和金属层202的半导体衬底200进行等离子体处理，而直接进行后续的旋涂工艺，在此不再赘述。请参考图6，等离子体处理205(如图5所示)后，在所述半导体衬底200表面旋涂光刻胶207。在所述半导体衬底200表面旋涂光刻胶207，以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有贯穿其部分厚度的孔，所述半导体衬底和孔的内壁表面覆盖有金属层；在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶；对旋涂的所述光刻胶进行处理使其填充满所述孔；当光刻胶填充满所述孔之后，形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀金属层形成再布线金属层。

【技术特征摘要】
1.一种实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有贯穿其部分厚度的孔，所述半导体衬底和孔的内壁表面覆盖有金属层；在所述半导体衬底表面旋涂光刻胶；对旋涂的所述光刻胶进行处理使其填充满所述孔；当光刻胶填充满所述孔之后，形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀金属层形成再布线金属层。2.如权利要求1所述的实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，所述对旋涂的所述光刻胶进行处理的步骤包括：采用化学试剂充分溶解旋涂的光刻胶，其中，所述光刻胶的溶质在所述化学试剂中的溶解度大于等于光刻胶的溶质在光刻胶溶剂中的溶解度，光刻胶溶解于上述化学试剂后，其黏性小于等于200厘泊；旋转涂有光刻胶、并滴有所述化学试剂的半导体衬底，使充分溶解于化学试剂的光刻胶进一步填充满所述孔，并甩出多余的化学试剂。3.如权利要求2所述的实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，所述化学试剂为丙酮和异丙醇的混合溶液。4.如权利要求3所述的实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，所述丙酮的质量分数为60％-90％，所述异丙醇的质量分数为10％-40％。5.如权利要求3所述的实现再布线金属层光刻的方法，其特征在于，所述化学试剂包含质量分数为85％的丙酮溶液和质量分数为15％的异丙醇溶液，且两者的体积比为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，陈福成，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31