CN104934291B - 一种处理异常晶片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种处理异常晶片的方法，所述处理异常晶片的方法至少包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，该步骤至少包括：提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺；在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光，显影后暴露出所述保护区上的聚酰亚胺；采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；去除所述正性光刻胶。本发明将去除聚酰亚胺的方式由传统的清洗改为刻蚀，可以彻底清理掉异常晶片表面固化的聚酰亚胺；正性光刻胶在刻蚀处理时起到阻挡作用，保护芯片表面不受损伤，从而实现对聚酰亚胺固化后的异常晶片进行返工处理，避免晶片报废；且本发明不需要修改工艺制程和机台结构，工业成本低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，涉及一种处理异常晶片的方法，特别是涉及一种去除异常晶片表面固化的聚酰亚胺的方法。
背景技术
聚酰亚胺（Polyimide）以其优良的性能在微电子工业中得到了广泛的应用，在制造工业中可用作各类器件的钝化防护和层间介质等。聚酰亚胺作为微电子器件的保护层，可以屏蔽a-粒子，消除器件的软误差，减少环境对器件的影响，可以提高微电子器件抗恶劣环境的能力。聚酰亚胺还是一种负性光刻胶，本身既起光刻胶的作用又是介电材料，在制备聚酰亚胺保护层时无需在聚酰亚胺表面涂敷额外的光刻胶，大大缩短了工序。
在集成电路制造工艺中，聚酰亚胺固化成型之后会牢固的附着在器件上，对器件起到保护作用，但是，晶片在初步制造完成后，常常会被发现各种异常情况，比如测试时出现电性能异常、残留颗粒太多等等。一旦晶片出现异常，则需要对异常晶片进行返工处理。
返工处理的第一步是将异常晶片表面的保护层聚酰亚胺去除，但是固化后的聚酰亚胺具有抗酸抗腐蚀耐高温等特性，并且和晶片的粘附性好，导致固化成型之后的聚酰亚胺难以去除。一直到目前晶片异常处理仍然是业界的难题，晶片返工成功率很低，报废率达95%以上，企业损失严重，成本大幅度提高。
现有技术中在聚酰亚胺固化后如果发现晶片异常会通过多次清洗聚酰亚胺进行返工处理，但返工后的晶片仍有大面积的聚酰亚胺残留，强行进行多次清洗工艺后，晶片上的聚酰亚胺少量残留尚可接受，但芯片表面会由于清洗损伤严重，异常晶片仍会报废。
因此，提供一种改进的处理异常晶片的方法尤其是去除聚酰亚胺的方法是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种处理异常晶片的方法，用于解决现有技术中清洗去除异常晶片表面固化的聚酰亚胺时去除不彻底、去除聚酰亚胺过程中损伤异常晶片表面导致异常晶片报废的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种处理异常晶片的方法，所述处理异常晶片的方法至少包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，该步骤至少包括：
提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺；
在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；
通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光，显影后暴露出所述保护区上的聚酰亚胺；
采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；
去除所述正性光刻胶。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，所述异常晶片包括半导体衬底和形成在所述半导体衬底表面的电路结构。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，在所述保护区上形成固化的聚酰亚胺的步骤包括：
首先，在所述半导体衬底结构上涂敷聚酰亚胺；其次，通过第二掩膜板对所述聚酰亚胺进行曝光，显影后所述聚酰亚胺形成在半导体衬底结构的保护区上；最后，对保护区上的聚酰亚胺进行烘烤固化。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，所述第一掩膜板和第二掩膜板为同一掩膜板。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，所述聚酰亚胺的厚度范围为10～90μm。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，所述正性光刻胶的型号为PFI58或AR89。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，采用干法或湿法刻蚀工艺对所述聚酰亚胺进行刻蚀。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述聚酰亚胺，刻蚀液采用氢氟酸。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述聚酰亚胺，刻蚀的气体采用含氟气体。
作为本发明的处理异常晶片的方法的一种优化方案，所述含氟气体为CF4、CHF3或C3F8。
如上所述，本发明的处理异常晶片的方法，包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，该步骤至少包括：提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺；在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光及显影，暴露出所述保护区上的聚酰亚胺；采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；去除所述正性光刻胶。本发明将去除聚酰亚胺的方式由传统的清洗改为刻蚀，可以彻底清理掉异常晶片表面固化的聚酰亚胺；正性光刻胶在刻蚀处理时起到阻挡作用，保护芯片表面不受损伤，从而实现对聚酰亚胺固化后的异常晶片进行返工处理，避免晶片报废；且本发明不需要修改工艺制程和机台结构，工业成本低。
附图说明
图1为本发明处理异常晶片的方法的工艺流程示意图。
图2～图4为本发明处理异常晶片的方法中形成固化的聚酰亚胺的结构示意图。
图5～图9为本发明处理异常晶片的方法中去除固化的聚酰亚胺示意图。
元件标号说明
1 异常晶片
11 半导体衬底
12 电路结构
2 聚酰亚胺
3 第二掩膜板
4 正性光刻胶
5 第一掩膜板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种处理异常晶片的方法，如图1所示，所述处理异常晶片的方法包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，该步骤至少包括：
首先，提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺；
其次，在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；
接着，通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光，显影后暴露出所述保护区上的聚酰亚胺；
然后，采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；
最后，去除所述正性光刻胶。
下面结合附图具体描述本发明的处理异常晶片的方法。
首先执行步骤一，请参附图4，提供具有保护区的异常晶片1，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺2。
所述异常晶片1包括半导体衬底11和形成在所述半导体衬底11表面的电路结构12。其中，所述半导体衬底11可以是硅衬底或绝缘体上硅（SOI），本实施例中，所述半导体衬底11优选为硅衬底。所述电路结构12是后续生长在所述硅衬底11上的具有特定器件功能的结构，比如，电路结构中包含有源极、漏极、栅极以及金属互连线等。根据实际晶片的需要，某些电路结构需要在其表面制作聚酰亚胺2进行保护，需要保护的该些电路结构定义为保护区。
请参阅图2～图4，在所述保护区上形成聚酰亚胺2的步骤具体为：
先在所述异常晶片1涂敷聚酰亚胺2，如图2所示，所述聚酰亚胺2覆盖整个晶片1的表面；然后通过第二掩膜板3对所述聚酰亚胺2进行曝光，如图3所示；由于所述聚酰亚胺2本身是作为一种负性光刻胶，因此，被曝光的聚酰亚胺2不会被显影液溶解，显影后的所述聚酰亚胺2形成在异常晶片1的保护区上，如图4所示；最后，对保护区上的聚酰亚胺2进行烘烤使之固化，固化后的聚酰亚胺2与晶片具有很强的粘附性，可以实现对电路结构的保护。
需要说明的是，所述聚酰亚胺2本身可以作为一种负性光刻胶，因此，在保护区上制作聚酰亚胺2时不需要额外的光刻胶就能直接对聚酰亚胺2进行图案化，减少工序，节约成本。
在所述保护区上形成的聚酰亚胺2的厚度在10～90μm范围内，在本实施例中，该厚度可以为60μm。
其次执行步骤二，在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶。
表面已经形成聚酰亚胺2保护层的异常晶片1在被技术人员通过各种检测手段检测出异常后，需要进行返工处理，即将固化好的聚酰亚胺2去除，以对异常晶片1的内部结构进行修复。
具体地，采用旋涂的方式在所述异常晶片1及聚酰亚胺2表面上涂敷正性光刻胶4，旋涂正性光刻胶4之后的结构如图5所示。旋涂的正性光刻胶4的型号可以是PFI58或AR89。本实施例中，采用型号为AR89。的正性光刻胶4。
接着执行步骤三，通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光，显影后暴露出所述保护区上的聚酰亚胺。
请参阅附图6和附图7，该步骤中采用的第一掩膜板5与步骤一中的第二掩膜板3可以是同一掩膜板，如图6所示。通过该掩膜板使所述异常晶片1保护区上的正性光刻胶4曝光，曝光的正性光刻胶4经过显影液溶解后去除，从而暴露出保护区上的聚酰亚胺2，为后续刻蚀保护区上的聚酰亚胺2做准备。
然后执行步骤四，采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺。
上述步骤三中未被显影液溶解的正性光刻胶2覆盖在异常晶片1保护区以外的区域，在进行聚酰亚胺2刻蚀时起阻挡作用，可以避免刻蚀工艺对晶片表面的损伤，有利于保持晶片表面特性。
可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺来刻蚀去除所述聚酰亚胺2。
在一实施例中，采用湿法刻蚀工艺对所述聚酰亚胺2进行刻蚀，采用的刻蚀液为氢氟酸，刻蚀时间在几十秒范围内。具体地，所述刻蚀工艺采用稀释的氢氟酸作为湿法刻蚀溶液，所述氢氟酸溶液的浓度范围为45：1～55:1；进行刻蚀的温度在20～30℃范围内；湿法刻蚀的时间在8～15秒范围内。更为具体地，所述氢氟酸溶液的浓度优选为50:1；刻蚀的温度优选为23℃；刻蚀的时间优选为10秒。
在另一实施例中，采用干法刻蚀工艺对所述聚酰亚胺2进行刻蚀，具体地，所述干法刻蚀在刻蚀反应腔内进行，采用刻蚀气体为含氟的气体，所述含氟气体可以是CF4或CHF3或C3F8。所述刻蚀气体的流量范围为50～100sccm，进行干法刻蚀的时间约为几十秒。更为具体地，所述刻蚀气体的流量优选为80sccm。
还需要说明的是，所述刻蚀工艺后，需要对所述异常晶片1进行清洗步骤，具体采用去离子水对所述异常晶片1进行冲洗，冲洗的时间为5～10分钟，再对所述异常晶片1进行烘干。
刻蚀去除保护区的聚酰亚胺2后的结构如图8所示。
最后执行步骤五，去除所述正性光刻胶。
可以通过灰化或化学的方法来清除所述正性光刻胶4。本实施例中，采用灰化工艺去除所述正性光刻胶4，如图9所示。
综上所述，本发明提供一种处理异常晶片的方法，该方法中包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，至少包括：提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上形成有固化的聚酰亚胺；在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光及显影，暴露出所述保护区上的聚酰亚胺；采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；去除所述正性光刻胶。本发明将去除聚酰亚胺的方式由传统的清洗改为刻蚀，可以彻底清理掉异常晶片表面固化的聚酰亚胺；正性光刻胶在刻蚀处理时起到阻挡作用，保护芯片表面不受损伤，从而实现对聚酰亚胺固化后的异常晶片进行返工处理，避免晶片报废；且本发明不需要修改工艺制程和机台结构，工业成本低。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种处理异常晶片的方法，其特征在于，所述处理异常晶片的方法至少包括去除晶片表面固化的聚酰亚胺的步骤，该步骤至少包括：
提供具有保护区的异常晶片，所述保护区上设置有采用第二掩膜板曝光、显影以及烘烤形成的固化的聚酰亚胺，其中，所述聚酰亚胺也作为一种负性光刻胶；
在所述异常晶片及聚酰亚胺表面上涂敷正性光刻胶；
通过第一掩膜板对所述正性光刻胶进行曝光，显影后暴露出所述保护区上的聚酰亚胺，所述第一掩膜板与所述第二掩膜板为相同的掩膜板；
采用刻蚀工艺刻蚀去除所述暴露的聚酰亚胺；
去除所述正性光刻胶。
2.根据权利要求1所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：所述异常晶片包括半导体衬底和形成在所述半导体衬底表面的电路结构。
3.根据权利要求1所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：在所述保护区上形成固化的聚酰亚胺的步骤包括：
首先，在所述异常晶片的表面涂敷聚酰亚胺；其次，通过第二掩膜板对所述聚酰亚胺进行曝光，显影后所述聚酰亚胺形成在异常晶片的保护区上；最后，对保护区上的聚酰亚胺进行烘烤固化。
4.根据权利要求1所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：固化的所述聚酰亚胺的厚度范围为10～90μm。
5.根据权利要求1所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：采用干法或湿法刻蚀工艺对所述聚酰亚胺进行刻蚀。
6.根据权利要求5所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述聚酰亚胺，刻蚀液采用氢氟酸。
7.根据权利要求5所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：采用干法刻蚀工艺刻蚀所述聚酰亚胺，刻蚀的气体采用含氟气体。
8.据权利要求7所述的处理异常晶片的方法，其特征在于：所述含氟气体为CF4、CHF3或C3F8。
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