一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及晶元凸块工艺领域，尤其涉及一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着半导体技术的巨大进步，对半导体工艺的要求越来越苛刻，关键尺寸 的不断减小，相应的尺寸精度需求必须严格控制在一定范围之内，从而加大了工艺的难度。 在半导体的制造工艺中，光刻和干刻扮演的两个重要的角色。
[0003] 凸块(Bumping)工艺作为一种重要的半导体制造技术早已引起人们的重视，其广 泛地应用到封装技术中和各种电子器件及传感器的制造。由于在传感器应用中其特有的形 貌需求和精度要求，在制造工艺上对光刻和干刻的要求极为苛刻。在现有的工艺技术中，采 用光刻胶PR后退火法先形成一定的角度，在RIE干法刻蚀下，PR在刻蚀的过程中会逐渐损 失，于是会形成凸块两边的坡度。但PR后退火法存在一定的局限性，PR后退火后决定刻蚀后 的形貌的底部角度，当对于形貌角度要求较小时，通过PR退火几乎不能够实现，对光刻胶的 要求也极为苛刻，另外PR退火后，整片晶圆的均一性较差，从而导致刻蚀后形貌均一性较 差，很难达到工艺要求。
[0004] 现有工艺主要通过PR后退火法(PR ref low)来实现凸块刻蚀形貌，PR后退火法存 在一定的局限性，PR后退火后决定刻蚀后的形貌的底部角度和上部关键尺寸，当对于形貌 角度要求较小时，通过PR退火几乎不能够实现，对光刻胶的要求也极为苛刻，另外PR退火 后，整片晶圆的均一性较差，从而导致刻蚀后形貌均一性较差。对于一种设计凸块形貌，此 方法需要进行多步调试工艺，研发周期长，PR成本高，费时费力，效率较低。
[0005] 有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种干法刻蚀凸块形 貌可控的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种制备技术简单、形貌可控、重复性 良好的干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法。
[0007] 本发明提出一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： [0008] (1)在衬底上附着氧化层(oxide)介质膜；
[0009] (2)在氧化层介质膜上旋涂上光刻胶PR，然后进行曝光，显影；
[0010] (3)对光刻胶PR进行烘烤，使光刻胶PR形成固定的形貌和厚度；
[0011] (4)采用RIE干法刻蚀，使用CF4和CHF3气体组合来对介质膜进行刻蚀；
[0012] (5)保持CF4和CHF3的气体总流量不变，调整CF4和CHF 3气体的比例，从而获得一定 的oxide和PR的选择比；
[0013] (6)通过特定oxide和PR的选择比，在介质膜刻蚀过程中，在PR形貌和厚度固定的 情况下，逐渐消耗两个肩膀的PR，从而达到介质膜刻蚀呈现正梯形，最终得到底部坡度形貌 可控的凸块形状。
[0014] 作为本发明方法的进一步改进，步骤（5)中所述的C F 4和C H F 3的气体总流量为 90sccm〇
[0015] 作为本发明方法的进一步改进，步骤(5)中所述的CF4和CHF3气体流量比例的范围 为90:0~40:40。
[0016]作为本发明方法的进一步改进，步骤(5)中获得的oxide和PR的选择比范围为：1:1 ~2:1〇
[0017] 作为本发明方法的进一步改进，步骤(6)中得到凸块形状的底部坡度形貌可控范 围为:32°~75°。
[0018] 作为本发明方法的进一步改进，所述CF4和CHF3气体流量比例为90:0、85:5、80:10、 70:20、60:30、40:40。
[0019] 作为本发明方法的进一步改进，所述oxide和PR的选择比为：1:1、1.05:1、1.1:1、 1·24:1、1·4:1、2:1〇
[0020] 作为本发明方法的进一步改进，所述凸块形状的底部坡度形貌为：32°、38.7°、 42°、51°、58°、75°。
[0021] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点:通过采用调整关键刻蚀气体比例(CF4/ CHF3)，干法刻蚀膜质对PR的选择比，在PR后退火后，厚度和角度不可变的情况下，保证了凸 块上下部线宽大小，实现工艺需求达到的形貌要求，弥补了因 PR后退火无法实现的小角度 问题。具有形貌可控、重复性良好简化的工艺流程，缩短了研发时间，降低了成本，提高了效 率。
[0022] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0023] 图1为通过本发明方法刻蚀后未去胶和去胶后凸块形貌示意图；
[0024]图2为通过本发明方法调整CF4和CHF3气体流量比例后得到的oxide和PR的选择比 和凸块底部坡度的线条图；
[0025]图3为通过本发明方法调整CF4和CHF3气体流量比例刻蚀后凸块形貌扫描电子显微 镜图片。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027] 实施例:一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：
[0028] (1)在衬底上附着氧化层(oxide)介质膜；
[0029] (2)在氧化层介质膜上旋涂上光刻胶PR，然后进行曝光，显影；
[0030] (3)对光刻胶PR进行烘烤，使光刻胶PR形成固定的形貌和厚度；
[0031 ] (4)采用RIE干法刻蚀，使用CF4和CHF3气体组合来对介质膜进行刻蚀；
[0032] (5)保持CF4和CHF3的气体总流量不变，调整CF 4和CHF3气体的比例，从而获得一定 的oxide和PR的选择比；
[0033] (6)通过特定oxide和PR的选择比，在介质膜刻蚀过程中，在PR形貌和厚度固定的 情况下，逐渐消耗两个肩膀的PR，从而达到介质膜刻蚀呈现正梯形，最终得到底部坡度形貌 可控的凸块形状。
[0034] 步骤(5)中所述的CF4和CHF3的气体总流量为90sccm。
[0035] 步骤(5)中所述的CF4和CHF3气体流量比例的范围为90:0~40:40。
[0036] 步骤(5)中获得的oxide和PR的选择比范围为：1:1~2:1。
[0037]步骤(6)中得到凸块形状的底部坡度形貌可控范围为:32°~75°。
[0038]将 CF4 和 CHF3 气体流量比例分别调整为 90:0、85:5、80:10、70:20、60:30、40:40。得 到的oxide和PR的选择比分别为：I: I、1 · 05:1、1 · I: I、1 · 24:1、1 · 4:1、2:1。得到凸块形状的 底部坡度形貌分别为:32°、38.7°、42°、51°、58°、75°。如表一所示。
[0040]表一
[0041]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和 变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 在衬底上附着氧化层(oxide)介质膜； (2) 在氧化层介质膜上旋涂上光刻胶PR，然后进行曝光，显影； (3) 对光刻胶PR进行烘烤，使光刻胶PR形成固定的形貌和厚度； ⑷采用RIE干法刻蚀，使用CF4和CHF3气体组合来对介质膜进行刻蚀； (5) 保持CF4和CHF3的气体总流量不变，调整CF4和CHF3气体的比例，从而获得一定的 oxide和PR的选择比； (6) 通过特定oxide和PR的选择比，在介质膜刻蚀过程中，在PR形貌和厚度固定的情况 下，逐渐消耗两个肩膀的PR，从而达到介质膜刻蚀呈现正梯形，最终得到底部坡度形貌可控 的凸块形状。2. 根据权利要求1所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于：步骤 (5)中所述的CF4和CHF3的气体总流量为90sccm。3. 根据权利要求2所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于：步骤 (5)中所述的CF4和CHF3气体流量比例的范围为90:0~40:40。4. 根据权利要求3所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于：步骤 (5) 中获得的oxide和PR的选择比范围为：1:1~2:1。5. 根据权利要求4所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于：步骤 (6) 中得到凸块形状的底部坡度形貌可控范围为:32°~75°。6. 根据权利要求5所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于:所述CF4 和 CHF3 气体流量比例为 90:0、85:5、80:10、70:20、60:30、40:40。7. 根据权利要求6所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于：所述 oxide 和 PR 的选择比为：1:1、1 · 05:1、1 · 1:1、1 · 24:1、1 · 4:1、2:1。8. 根据权利要求7所述的一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，其特征在于:所述凸 块形状的底部坡度形貌为:32°、38.7°、42°、51°、58°、75°。
【专利摘要】本发明公开了一种干法刻蚀凸块形貌可控的制备方法，包括以下步骤：在衬底上附着氧化层(oxide)介质膜；在氧化层介质膜上旋涂上光刻胶PR，然后进行曝光，显影；对光刻胶PR进行烘烤，使光刻胶PR形成固定的形貌和厚度；采用RIE干法刻蚀，使用CF4和CHF3气体组合来对介质膜进行刻蚀；保持CF4和CHF3的气体总流量不变，调整CF4和CHF3气体的比例，从而获得一定的oxide和PR的选择比；通过特定oxide和PR的选择比，在介质膜刻蚀过程中，在PR形貌和厚度固定的情况下，逐渐消耗两个肩膀的PR，从而达到介质膜刻蚀呈现正梯形，最终得到底部坡度形貌可控的凸块形状。该方法制备技术简单，制备的凸块形貌可控、重复性良好。
【IPC分类】H01L21/60
【公开号】CN105590873
【申请号】CN201510975404
【发明人】李全宝, 韩冬, 姚海平
【申请人】苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月23日