技术领域
[0001] 本公开涉及红外探测器领域，更具体地涉及一种红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法。
相关背景技术
[0002] 在半导体制程中聚酰亚胺经常作为绝缘层进行介电层的层间绝缘，或是作为牺牲层来得到一些特殊的悬空结构。当聚酰亚胺作为牺牲层被使用时，为了构建特殊的悬空结构需要在聚酰亚胺的表面进行多次的光刻、刻蚀及去胶等工艺来实现图形的转移，而多个工艺的综合作用，尤其是各种刻蚀气体、光刻及湿法使用的化学品等，会影响聚酰亚胺的性能，导致聚酰亚胺表面的结构稳定性较差，易发生结构脱落现象。
[0003] 为了提高功能层对红外光的吸收能力，提升红外探测器的性能，往往会使用聚酰亚胺作为牺牲层在红外探测器的桥面制作第二层悬空结构(例如伞状悬空结构、桥臂型悬空结构等等)，而这种双层结构的红外探测器更容易发生悬空结构脱落的现象。减少工艺的步骤数量虽然可以有效地改善脱落现象，但是也会引入其它的影响因素，并且有些步骤为关键工艺步骤无法省略。在单个芯片内少量的结构脱落会形成坏点而影响产品的性能，而大量的结构脱落会使产品报废，降低产品的良率。
具体实施方式
[0016] 附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
[0017] [红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法]
[0018] 参照图1，根据本公开的红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法包括步骤：
[0019] S1，提供在完成第一层红外探测器结构的基础上经过聚酰亚胺涂布及热处理工艺的半导体晶圆；
[0020] S2，晶圆通过光刻及刻蚀工艺完成聚酰亚胺层图形转移，光刻工艺采用AZ4620光刻胶，刻蚀工艺采用介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳和氧气；
[0021] S3，晶圆通过湿法去胶工艺去除刻蚀工艺形成的刻蚀副产物及残留的光刻胶，[0022] 湿法去胶工艺的浸泡工序采用EKC830去胶液，
[0023] 湿法去胶工艺的剥离工序采用EKC270去胶液，
[0024] 湿法去胶工艺的清洗工序依次使用异丙醇及去离子水进行清洗、使
[0025] 用热氮气将完成清洗的晶圆烘干；
[0026] S4，晶圆通过介质膜沉积、光刻及刻蚀工艺完成伞状悬空结构图形转移；
[0027] S5，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤S3相同；
[0028] S6，通过光刻及刻蚀工艺制作红外探测器测量单元PAD的图形，工艺参数与步骤S2相同；
[0029] S7，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤S3相同。
[0030] 在根据本公开的红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法中，通过步骤S3、步骤S5以及步骤S7采用相同工艺参数且去胶工艺的剥离工序采用EKC270去胶液，提高了伞状悬空结构(即悬空结构)的稳定性，使伞状悬空结构不易脱落。
[0031] 在一示例中，在步骤S1中，半导体晶圆为硅晶圆，晶圆厚度为600‑700μm，牺牲层聚酰亚胺的厚度为1500‑2000nm、热处理的时间为2‑4h、烘烤工艺温度250‑350℃。
[0032] 在一示例中，在步骤S2中，刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，源功率为600‑900W，偏置功率为40‑70W，四氟化碳的气体流量为20‑60sccm，氧气的流量为5‑15sccm，刻蚀时间为120‑200s。
[0033] 在一示例中，在步骤S3中，使用KS‑S200‑6ST全自动湿法去胶机；在湿法去胶工艺的浸泡工序中，浸泡温度为65‑85℃，浸泡时间为20‑40min；在湿法去胶工艺的剥离工序中，剥离温度为65‑85℃，剥离压力为0.2‑0.8MPa，剥离转速为100‑300rpm，去胶液流量为100‑400mL/min，剥离时间为240‑360s；在湿法去胶工艺的清洗工序中，热氮气的温度为60‑75℃。
[0034] 在一示例中，在步骤S4中，介质膜沉积采用SiH4和NH3在250‑350℃和2‑3mT进行化学气相沉积氮化硅80‑150nm。
[0035] 在一示例中，在步骤S4中，光刻工艺采用光刻工艺采用AZ4620光刻胶；刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳、氧气和氮气，源功率为400‑600W，偏置功率为50‑100W，四氟化碳的气体流量为20‑40sccm，氧气的流量为4‑10sccm，氮气的流量为4‑10sccm，刻蚀时间为12‑24s。
[0036] 在一示例中，红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法还包括：步骤S8，重复步骤S7。
[0037] 在一示例中，红外探测器伞状悬空结构脱落的改善方法还包括：步骤S9，在步骤S8后重复步骤S7。
[0038] [测试]
[0039] 对比例1
[0040] 对比例1采用如下步骤：
[0041] Sa，提供在完成第一层红外探测器结构的基础上经过聚酰亚胺涂布及热处理工艺的半导体晶圆，其中，半导体晶圆为硅晶圆，晶圆厚度为600μm，牺牲层聚酰亚胺的厚度为1500nm，热处理的时间为2h、烘烤工艺温度300℃；
[0042] Sb，晶圆通过光刻及刻蚀工艺完成聚酰亚胺层图形转移，光刻工艺采用AZ4620光刻胶，通过干法刻蚀去除未被光刻胶保护的聚酰亚胺，刻蚀工艺采用介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳和氧气，刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳和氧气，源功率为800W，偏置功率为50W，四氟化碳的气体流量为50sccm，氧气的流量为10sccm，刻蚀时间为200s；
[0043] Sc，晶圆通过湿法去胶工艺去除刻蚀工艺形成的刻蚀副产物及残留的光刻胶，[0044] 使用KS‑S200‑6ST全自动湿法去胶机，
[0045] 湿法去胶工艺的浸泡工序采用杜邦公司的EKC830去胶液，浸泡温度为70℃，浸泡时间为40min，
[0046] 湿法去胶工艺的剥离工序采用杜邦公司的EKC830去胶液和EKC270去胶液，其中，EKC830去胶液的剥离温度为70℃，压力为0.5MPa，转速为150rpm，去胶液流量为200mL/min，剥离时间为300s，EKC270去胶液的剥离温度为70℃，剥离压力为0.5MPa，剥离转速为150rpm，去胶液流量为250mL/min，剥离时间为180s；
[0047] 湿法去胶工艺的清洗工序依次使用异丙醇及去离子水进行清洗、使
[0048] 用温度为70℃的热氮气将完成清洗的晶圆烘干；
[0049] Sd，晶圆通过介质膜沉积、光刻及刻蚀工艺完成伞状悬空结构图形转移其中，介质膜沉积采用SiH4和NH3在300℃和2.2mT进行化学气相沉积氮化硅100nm，光刻工艺采用光刻工艺采用AZ4620光刻胶，刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳、氧气和氮气，源功率为500W，偏置功率为100W，四氟化碳的气体流量为30sccm，氧气的流量为8sccm，氮气的流量为6sccm，刻蚀时间为20s；
[0050] Se，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤Sc相同；
[0051] Sf，通过光刻及刻蚀工艺制作红外探测器测量单元PAD的图形，工艺参数与步骤Sb相同；
[0052] Sg，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤Sc相同；
[0053] Sh，重复步骤Sg；
[0054] Si，在步骤Sh后重复步骤Sg。
[0055] 实施例1
[0056] 实施例1采用如下步骤：
[0057] S1，提供在完成第一层红外探测器结构的基础上经过聚酰亚胺涂布及热处理工艺的半导体晶圆，其中，半导体晶圆为硅晶圆，晶圆厚度为600μm，牺牲层聚酰亚胺的厚度为1500nm，热处理的时间为2h、烘烤工艺温度300℃；
[0058] S2，晶圆通过光刻及刻蚀工艺完成聚酰亚胺层图形转移，光刻工艺采用AZ4620光刻胶，通过干法刻蚀去除未被光刻胶保护的聚酰亚胺，刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳和氧气，源功率为800W，偏置功率为50W，四氟化碳的气体流量为50sccm，氧气的流量为10sccm，刻蚀时间为200s；
[0059] S3，晶圆通过湿法去胶工艺去除刻蚀工艺形成的刻蚀副产物及残留的光刻胶，[0060] 使用KS‑S200‑6ST全自动湿法去胶机，
[0061] 湿法去胶工艺的浸泡工序采用杜邦公司的EKC830去胶液，浸泡温度为70℃，浸泡时间为40min，
[0062] 湿法去胶工艺的剥离工序采用杜邦公司的EKC270去胶液，剥离温度为70℃，剥离压力为0.5MPa，剥离转速为150rpm，去胶液流量为250mL/min，剥离时间为360s，[0063] 湿法去胶工艺的清洗工序依次使用异丙醇及去离子水进行清洗、使
[0064] 用温度为70℃的热氮气将完成清洗的晶圆烘干；
[0065] S4，晶圆通过介质膜沉积、光刻及刻蚀工艺完成伞状悬空结构图形转移，其中，介质膜沉积采用SiH4和NH3在300℃和2.2mT进行化学气相沉积氮化硅100nm，光刻工艺采用光刻工艺采用AZ4620光刻胶，刻蚀工艺采用Lam Research介质膜刻蚀机，刻蚀气体含四氟化碳、氧气和氮气，源功率为500W，偏置功率为100W，四氟化碳的气体流量为30sccm，氧气的流量为8sccm，氮气的流量为6sccm，刻蚀时间为20s；
[0066] S5，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤S3相同；
[0067] S6，通过光刻及刻蚀工艺制作红外探测器测量单元PAD的图形，工艺参数与步骤S2相同；
[0068] S7，通过湿法去胶工艺去除晶圆表面的光刻胶及刻蚀副产物，工艺参数与步骤S3相同；
[0069] S8，重复步骤S7；
[0070] S9，在步骤S8后重复步骤S7。
[0071] 在对比例1和实施例1中，二者的差别在步骤Sc和步骤S3的湿法去胶工艺的剥离工序。
[0072] 图2是对比例1的步骤Se完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图3是对比例1的步骤Sg完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图4是对比例1的步骤Sh完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图5是对比例1的步骤Si完成后的照片，其中，右图为局部放大图。
[0073] 在对比例1中，步骤Se完成即完成了伞状悬空结构的制备，图2的左图的左上方看到一些白点，图2的右图对应放大，可看到圆圈附近的白点，这说明形成的伞状悬空结构已出现脱落趋势。因步骤Sg采用步骤Sc相同的工艺参数而Sh和Si是步骤Sg的重复，对照图3、图4、图5的左图看出，白点的数量越发增多、所涉及的面积也越来越大，对照图3、图4、图5的右图看出，圆圈附近的白点越来越大，在图5甚至出现圆圈附近的白点出现不再是完整的圈，例如，图5的最下方一行的倒数第三个圆圈，白点呈不完整的圈说明伞状悬空结构出现了脱落。
[0074] 图6是实施例1的步骤S5完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图7是实施例1的步骤S7完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图8是实施例1的步骤S8完成后的照片，其中，右图为局部放大图。图9是实施例1的步骤S9完成后的照片，其中，右图为局部放大图。
[0075] 对照图6、图7、图8和图9的左图看出，仅在图9的右半部中间位置出现了一个白点，对照图6、图7、图8和图9的右图看出，仅在图9的左上靠中间的一处出现呈半个圆弧的白点。也就是说，在步骤S7完成之后，无伞状悬空结构脱落的趋势。
[0076] 由此可见，在湿法去胶工艺的剥离工序中，EKC830去胶液对聚酰亚胺影响较大，多次含EKC830去胶液的剥离工序会导致聚酰亚胺表面粗糙度增加，会影响聚酰亚胺表面的介质膜粘附力，也会影响聚酰亚胺图形化光刻工艺的工艺条件，造成伞状悬空结构脱落趋势严重、甚至脱落。
[0077] 在实施例1的步骤S3中，去除对聚酰亚胺影响较大的化学品EKC830去胶液的剥离步骤，延长基本不会对聚酰亚胺产生影响的化学品EKC270去胶液的剥离时间，降低了因多次、长时间化学品剥离处理导致的聚酰亚胺表面粗糙度的变化，显著提高了伞状悬空结构的稳定性，使伞状悬空结构不易脱落，进而扩大聚酰亚胺表面后续工艺的工艺窗口，提高结构的稳定性，提高了产品的性能，提升了产品良率，进一步地，实施例1的步骤S3的方式可以扩大聚酰亚胺表面后续工艺的工艺窗口，后续可以在此基础上展开设计与研发，开发出性能更好但是对工艺能力要求更高的复杂的结构，进一步提升产品的性能。
[0078] 此外，实施例1的剥离工序耗费的工艺时间少于对比例1的剥离工序耗费的时间，实施例1的剥离工序产生的化学品消耗对比例1的剥离工序产生的化学品消耗。由此，实施例1的整体工艺时间是减少的并且化学品的损耗是减少的，缩短了产品的生产周期，提升了生产效率，降低了生产成本。
[0079] 因在对比例1和实施例1中二者的差别在步骤Sc和步骤S3的湿法去胶工艺的剥离工序而且实施例1的步骤S3中去除对聚酰亚胺影响较大的化学品EKC830去胶液的剥离步骤、延长基本不会对聚酰亚胺产生影响的化学品EKC270去胶液的剥离时间，未引入新的设备或新的工艺，未引入新的污染。
[0080] 实施例1在不调整正常的工艺步骤的前提下完成伞状悬空结构的制作，并且不会出现伞状悬空结构脱落或是引入新的影响因素。
[0081] 采用上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
