[发明专利]一种应用于高压器件的聚酰亚胺钝化层制造工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，具体涉及一种半导体器件的钝化层制造工艺方法，尤其涉及一种应用于高压器件的聚酰亚胺钝化层制造工艺方法。

背景技术

Polyimide(聚酰亚胺)材料由于其良好的机械性能、电学性能以及化学稳定性，已被广泛的应用于半导体器件的钝化层工艺中，以减少各种自然环境和工作环境对半导体器件造成的损害，从而提高器件的可靠性和稳定性。

Polyimide(聚酰亚胺)作为半导体器件常用的钝化层材料，其薄膜的介电强度通常都介于300-400V/um(伏特/微米)之间，而对于某些高压半导体器件，其瞬时或持续工作电压往往在5000V以上，因此这就要求聚酰亚胺薄膜固化以后的最终厚度要在15um(微米)以上，要制备出这么厚的聚酰亚胺薄膜，需要粘度极高的聚酰亚胺溶胶液体，对于聚酰亚胺生产厂商，聚酰亚胺涂胶设备以及涂胶程序的设置，这都是一个极大的挑战，传统的一步涂胶法难以实现，如图1所示，传统的一步涂胶法包括如下步骤：A.顶层金属布线和介质层钝化膜图形形成：采用本领域常规方法在半导体器件1上形成金属布线2，然后沉积介质层钝化膜3，在金属布线2的位置刻蚀介质层钝化膜3形成接触孔，见图1A；B.感光性聚酰亚胺5的旋涂，见图1B；C.感光性聚酰亚胺5的曝光、显影，见图1C；D.感光性聚酰亚胺5的固化，见图1D。而两步涂胶法(如图2所示，包括如下步骤：A.顶层金属布线和介质层钝化膜图形形成：采用本领域常规方法在半导体器件1上形成金属布线2，然后沉积介质层钝化膜3，在金属布线2的位置刻蚀介质层钝化膜3形成接触孔，见图2A；B.第一次感光性聚酰亚胺51的旋涂，见图2B；C.第一次感光性聚酰亚胺51的曝光、显影，见图2C；D.第一次感光性聚酰亚胺51的固化，见图2D；E.第二次感光性聚酰亚胺52的旋涂，见图2E；F.第二次感光性聚酰亚胺52的曝光、显影，见图2F；G.第二次感光性聚酰亚胺52的固化，见图2G)，虽然厚度可以达到要求，但要经历两次曝光和两次固化，增加了工艺的复杂程度，生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于高压器件的聚酰亚胺钝化层制造工艺方法，以获得厚度在15微米以上的聚酰亚胺钝化层，可应用于高压半导体器件，同时简化传统的两步聚酰亚胺旋涂钝化层工艺，以降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于高压器件的聚酰亚胺钝化层制造工艺方法，包括如下步骤：

(1)常规顶层金属布线和介质钝化膜图形的形成；

(2)非感光性聚酰亚胺的旋涂烘烤；

(3)感光性聚酰亚胺的旋涂烘烤；

(4)曝光显影去除曝光区域的感光性聚酰亚胺，曝光区域的非感光性聚酰亚胺同时也被显影去除；

(5)感光性聚酰亚胺和非感光性聚酰亚胺图形同时固化。

在步骤(1)中，所述介质钝化膜可以是氮化硅，二氧化硅，氮氧化硅或者是它们之间的任意组合物。

在步骤(2)中，所述非感光性聚酰亚的烘烤温度为50-200℃，优选130℃，烘烤时间为30秒-5小时，优选5分钟；所述非感光性聚酰亚胺的旋涂烘烤后的薄膜厚度为1-50微米，优选15微米。

在步骤(2)中，所述非感光性聚酰亚胺，是指其对波长为436纳米的G-line，365纳米的I-line，248纳米的KrF或193纳米的ArF中的任意一种光不具有光敏性，且所述非感光性聚酰亚胺在曝光前和曝光后都能够溶于常规的四甲基氢氧化氨(TMAH)显影液。

在步骤(3)中，所述感光性聚酰亚胺的烘烤温度为50-200℃，优选110℃，烘烤时间为30秒-600秒，优选90秒，所述感光性聚酰亚胺的旋涂烘烤后的薄膜厚度为1-50微米，优选15微米。

在步骤(3)中，所述感光性聚酰亚胺可以是正性的聚酰亚胺或者负性的聚酰亚胺。所述正性的聚酰亚胺是指其经过波长为436纳米的G-line，365纳米的I-line，248纳米的KrF或193纳米的ArF中的任意一种光曝光后能溶于常规的四甲基氢氧化氨显影液，而曝光前不能溶于所述显影液；所述负性的聚酰亚胺是指其经过波长为436纳米的G-line，365纳米的I-line，248纳米的KrF或193纳米的ArF中的任意一种光曝光后不能溶于常规的四甲基氢氧化氨显影液，而曝光前能溶于所述显影液。

在步骤(4)中，所述曝光的光源波长可以是436纳米的G-line，365纳米的I-line，248纳米的KrF或193纳米的ArF。