[發明專利]一種光敏樹脂BCB的固化方法

有效

• 申請號: 201810305879.9
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108717933B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 郭明瑋;劉志鋒;祝希;許海明
• 申請（專利權）人: 湖北光安倫芯片有限公司
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發明屬于半導體芯片制造技術領域，具體涉及一種光敏樹脂BCB的固化方法，包括如下步驟：1）在外延片表面上涂覆光敏BCB膠，采用光刻的方法在外延片表面形成光敏BCB膠圖形；2）采用等離子體反應刻蝕處理外延片表面的光敏BCB膠；3）將刻蝕后的外延片放入退火爐中，通入H₂和Ar的混合氣體保護，采用多級升溫保溫的方式從50℃升至275℃，并在275℃保溫2h；4）隨后增大通入的H₂和Ar的混合氣體的流量，迅速將退火爐的溫度降至室溫，停止通入H₂和Ar的混合氣體，完成固化。本發明提供的光敏樹脂BCB的固化方法采用多級升溫保溫的方式，使BCB聚合反應更加充分；并在退火時采用H₂和Ar的混合氣體取代傳統N₂作為保護氣體，降低了氧化老化的可能性，提高BCB質量。

技術領域

本發明屬于半導體芯片制造技術領域，特別是高端產品中高速率、高頻率芯片部分，具體涉及一種光敏樹脂BCB的固化方法，用于芯片鈍化層和填充層制作。

背景技術

半導體芯片加工過程中，隨著頻率和速率的提高，如微電子加工領域，高速通信領域，對芯片尺寸大小、寄生效應參數、可靠性、絕緣性等要求越來越高。傳統的加工鈍化方式，已經不能滿足高端產品的要求，迫切需要一種能滿足高端芯片產品加工的材料出現。而BCB（苯并環丁烯）就是滿足各種要求的良好性能材料，該光敏光刻膠具有介電常數低的特點，ε在2.65左右，低于SiN_x、SiO₂等常規的介質膜，同時具有良好的絕緣性，擊穿電壓在5.3MV/cm，是高可靠性鈍化材料的，這兩項關鍵參數優于其他材料。但另一方面，BCB加工工藝還需要優化，現有的技術導致BCB各方面性能沒有達到最優化狀態。

現有BCB加工采用光刻曝光，將一定的圖案印在芯片上，顯影后，直接通入N₂升溫退火的辦法固化。退火后存在BCB存在可靠性偏低問題，壽命低，膠體分層現象嚴重，器件長期壽命較短，失效率高，芯片器件與BCB膠粘附能力下降，內部雜質的出現更是加快了BCB膠使用過程中的裂化等問題。傳統BCB光敏光刻膠，加工后，采用N₂退火技術，由于退火爐體潔凈程度限制，N₂中可能會有殘存氧，會造成加工的固有BCB微量氧化，加速其老化影響其性能；同時，過快的升溫速率，則使得BCB單體反應在未充分聚合時，達到高溫發生副反應，進一步裂化了原有BCB產品。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之缺陷，提供了一種新的光敏樹脂BCB的固化方法，能夠提高光敏BCB膠形成后質量，解決傳統方法帶來的器件BCB相關失效問題，進而提高芯片整體性能。

為了實現上述目的，本發明提供一種光敏樹脂BCB的固化方法，包括如下步驟：

1）在外延片表面上涂覆光敏BCB膠，采用光刻的方法在外延片表面形成光敏BCB膠圖形；

2）采用等離子體反應刻蝕處理外延片表面的光敏BCB膠；

3）將刻蝕后的外延片放入退火爐中，通入H₂和Ar的混合氣體保護，采用多級升溫保溫的方式從50℃升至275℃，并在275℃保溫2h；

4）隨后增大通入的H₂和Ar的混合氣體的流量，迅速將退火爐的溫度降至室溫，停止通入H₂和Ar的混合氣體，完成固化。

進一步地，所述步驟3）中在多級升溫保溫過程中通入的H₂和Ar的混合氣體中H₂的流量為60sccm，Ar的流量為40sccm。