[发明专利]一种铝衬垫刻蚀聚合物去除方法

说明书

本发明公开了一种铝衬垫刻蚀聚合物去除方法，其可提高铝衬垫聚合物去除效果，同时可避免铝衬垫被腐蚀，提供一半导体结构，半导体结构包括衬底、铝衬垫，铝衬垫制作方式为：在衬底最顶层依次沉积铝衬垫层、抗反射层、光刻胶层，采用光刻工艺依次对相应区域光刻胶层进行光刻，采用第一次干法刻蚀对相应区域的剩余光刻胶层、抗反射层、铝衬垫层进行刻蚀，获取铝衬垫，同时在铝衬垫表面生成聚合物，聚合物中残余氯离子，采用第二次干法刻蚀对剩余光刻胶层、聚合物进行刻蚀，第二次干法刻蚀气体包括氢气与氮气的混合气体、氧气、水气、氮气，借助氢气中的氢离子与聚合物中残余的氯离子反应，生成氯化氢气体，采用第一次湿法清洗对聚合物进行清洗。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体为一种半导体器件的铝衬垫刻蚀聚合物去除方法。

背景技术

半导体晶圆上的集成电路主要通过顶层衬垫(AL PAD)与外部电路连接，即通过衬垫层实现CMOS器件与后段封装工艺的连接，目前常见的衬垫为铝衬垫。集成电路制造工艺中，铝衬垫通常是通过对金属铝(Al)用含氯气(Cl₂)的干法刻蚀形成，见图1，为了满足后续封装工艺以及产品自身的工艺需求，22纳米FDSOI铝衬垫层刻蚀透光率(transmissionrate)及Al的厚度越来越多样化，特殊制程会需求铝衬垫1厚度在28k埃米以上，这时常常需要采用较厚的光刻胶作为阻挡层,光刻胶层的厚度在30k埃米以上，这类铝衬垫刻蚀由于铝衬垫和光刻胶较厚，所需刻蚀时间长，刻蚀后形成的聚合物10(polymer)较多，见图2、图3，聚合物的存在不仅会导致后续系统电压耐受测试及焊点推拉力测试不合格，影响器件的电学性能，而且聚合物中的cl-离子长时间残留于聚合物和光刻胶中，易引起铝腐蚀，导致铝衬垫侧壁被轻微腐蚀成孔洞(见图4)或被严重腐蚀(见图5)。

现有的铝衬垫刻蚀技术中，常采用铝刻蚀机台自身所配干法去胶腔干法刻蚀加后续湿法清洗的方式实现较厚铝衬垫的刻蚀聚合物的去除，有时为达到完全去除目的，需多次增加专用的干法去胶机刻蚀机台及清洗机台进行干法与湿法清洗，但是在多次干法清洗、湿法清洗过程中，需不断调节清洗温度，清洗温度的升降不仅易导致聚合物硬化不易去除，而且制造成本和时间成本随之成倍增加。

发明内容

针对现有技术中存在的采用含氯离子气体对铝衬垫进行干法刻蚀过程中残留于聚合物或光刻胶中的氯离子易引起铝腐蚀，以及多次清洗方式易导致铝衬垫聚合物硬化不易被去除的问题，本发明提供了一种铝衬垫刻蚀聚合物去除方法，其可提高铝衬垫聚合物去除效果，同时可避免铝衬垫被腐蚀。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铝衬垫刻蚀聚合物去除方法，提供一半导体结构，所述半导体结构包括衬底、铝衬垫，其特征在于，所述铝衬垫制作方式为：在衬底的最顶层依次沉积铝衬垫层、抗反射层、光刻胶层，采用光刻工艺依次对相应区域的所述光刻胶层进行光刻；

所述铝衬垫刻蚀聚合物去除方法包括以下步骤：

S1、采用第一次干法刻蚀对相应区域的剩余所述光刻胶层、抗反射层、铝衬垫层进行刻蚀，获取铝衬垫，同时在所述铝衬垫的表面生成聚合物，所述聚合物中残余氯离子；

S2、采用第二次干法刻蚀对经步骤S1刻蚀后的剩余所述光刻胶层、所述聚合物进行刻蚀，所述第二次干法刻蚀采用第一干法刻蚀机所配置的去胶腔，特别引入氢气与氮气的混合气体，并结合常规气体包括氧气、水气、氮气，所述氢气与氮气的混合气体中所述氢气的容量百分比为4％，采用包含所述氢气与氮气混合气体进行干法刻蚀过程中，所述氢气中的氢离子与所述聚合物中残余的所述氯离子反应，生成氯化氢气体，所述氢离子与所述氯离子的反应方程式为：H+CL＝HCL；

S3、采用第一次湿法清洗对经步骤S2刻蚀后的所述聚合物进行清洗。

其进一步特征在于，

优选的，所述光刻胶的厚度为大于等于30K埃米，所述铝衬垫的厚度大于等于28K埃米；