一種鋁刻蝕方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁刻蝕方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體芯片制造過程中，功率元器件產(chǎn)品的金屬層，多采用鋁/硅(1%)/銅(0.5%)合金，厚度一般為3微米或4微米。由于功率元器件產(chǎn)品的尺寸較大，鋁厚度為3微米的功率器件使用全濕法進(jìn)行鋁刻蝕，而因全濕法鋁刻蝕的橫向腐蝕過大，鋁厚度為4微米的功率元器件產(chǎn)品一般使用“濕+干”鋁刻蝕。在濕法鋁刻蝕工藝流程中，腐蝕液是不腐蝕硅的，因此，在上述濕法鋁刻蝕完成之后，金屬層中的硅渣將會(huì)殘留下來。而在“濕+干”鋁刻蝕的工藝中，濕法鋁腐蝕后，干法鋁刻蝕之前，則必須通過干法去除硅渣來將硅渣去除干凈，否則將會(huì)影響到其后續(xù)的干法鋁刻蝕過程。
[0003]業(yè)內(nèi)的“濕+干”鋁刻蝕工藝中，包含的步驟如下:涂光刻膠一一光刻顯影一固膠一一濕法鋁刻蝕——干法去除硅渣——檢驗(yàn)——干法鋁刻蝕——清洗。其中在進(jìn)行濕法鋁刻蝕后，功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖1所示，底層是介質(zhì)層，即層間介質(zhì)(InterLayerDielectric, ILD),最上層是光刻膠(Photoresist, PR),底層和最上層之間是金屬層,一般為鋁硅銅合金。介質(zhì)層是芯片中用于將金屬層與其它元器件隔離開的介質(zhì)，一般采用純二氧化硅來制作，或采用含有硼或/和磷的二氧化硅來制作。在濕法鋁刻蝕時(shí)，腐蝕液通過最上層的光刻膠的空缺處進(jìn)入金屬層，腐蝕掉其中的金屬，被腐蝕后的金屬層中將殘留有硅渣。
[0004]經(jīng)濕法鋁刻蝕后的功率元器件產(chǎn)品，有時(shí)因排貨問題等待時(shí)間較長(zhǎng)，或由于環(huán)境濕度較高等原因，很容易吸收較多水分，在接下來干法去除硅渣(業(yè)界常用機(jī)臺(tái)為AE2001、CDE等，氣體為含氟氣體)后，鋁表面會(huì)附帶上一些聚合物、氟及水，而鋁會(huì)與水、氟發(fā)生反應(yīng)，在表面生成一種很難被刻蝕掉的點(diǎn)狀物，經(jīng)接下來的干法鋁刻蝕后將形成點(diǎn)狀鋁殘留。特別地，當(dāng)這種點(diǎn)狀鋁殘留面積較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致功率元器件產(chǎn)品報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明提供一種鋁刻蝕方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中容易在鋁層表面形成點(diǎn)狀鋁殘留的技術(shù)問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋁刻蝕方法，包括:
[0009]利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層；
[0010]利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣，并立即在同一個(gè)腔內(nèi)對(duì)所述鋁層進(jìn)行干法刻蝕。
[0011]進(jìn)一步地，在所述利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層之后，且在所述利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣之前，還包括:
[0012]利用紫外光照射所述光刻膠層100至150秒，并加熱至120至140攝氏度固膠。
[0013]進(jìn)一步地，所述利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣包括:
[0014]將氧氣及四氟化碳混合氣體通入所述鋁層表面，使腔內(nèi)壓力達(dá)到35至45mt0rr ；利用射頻將所述混合氣體電離，形成含氟、氧的等離子氣體；令所述含氟、氧的等離子氣體與鋁層中殘留的硅渣反應(yīng)4至6分鐘，抽去反應(yīng)后殘留氣體。
[0015]進(jìn)一步地，所述對(duì)所述鋁層進(jìn)行干法刻蝕包括:
[0016]將氯氣、三氯化硼和三氟甲烷混合氣體通入所述鋁層表面；待壓力穩(wěn)定后利用射頻將所述混合氣體電離，直至反應(yīng)完成。
[0017]另一方面，本發(fā)明還提供一種鋁刻蝕系統(tǒng)，包括:濕法刻蝕單元和干法除硅渣刻蝕單元，其中:
[0018]濕法刻蝕單元，用于利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層；
[0019]干法除硅渣刻蝕單元，用于利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣，并立即在同一個(gè)腔內(nèi)對(duì)所述鋁層進(jìn)行干法刻蝕。
[0020]進(jìn)一步地,所述系統(tǒng)還包括:
[0021]固膠單元，連接在濕法刻蝕單元和干法除硅渣刻蝕單元之間，用于利用紫外光照射所述光刻膠層100至150秒，并加熱至120至140攝氏度固膠。
[0022]進(jìn)一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元包括:
[0023]除硅渣子單元，用于利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣:將氧氣及四氟化碳混合氣體通入所述鋁層表面，使腔內(nèi)壓力達(dá)到35至45mtorr ;利用射頻將所述混合氣體電離，形成含氟、氧的等離子氣體；令所述含氟、氧的等離子氣體與鋁層中殘留的硅渣反應(yīng)4至6分鐘,抽去反應(yīng)后殘留氣體。
[0024]進(jìn)一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元包括:
[0025]干法刻蝕子單元，用于對(duì)所述鋁層進(jìn)行干法刻蝕:將氯氣、三氯化硼和三氟甲烷混合氣體通入所述鋁層表面；待壓力穩(wěn)定后利用射頻將所述混合氣體電離，直至反應(yīng)完成。
[0026]進(jìn)一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元為:各向異性刻蝕機(jī)臺(tái)。
[0027]進(jìn)一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元為:AME8330。
[0028](三)有益效果
[0029]可見，在本發(fā)明提出的鋁刻蝕方法和系統(tǒng)中，在干法去除鋁層中殘留的硅渣后，在腔內(nèi)不停頓，立刻進(jìn)行干法鋁刻蝕，減少了去硅渣和干法鋁刻蝕步驟之間的等待時(shí)間，從而避免了功率元器件產(chǎn)品在空氣中吸收過多的水分，有效地阻止了鋁和水、氟等發(fā)生的反應(yīng)。本發(fā)明不會(huì)在鋁層表面產(chǎn)生難以刻蝕掉的點(diǎn)狀殘留，解決了由此導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢問題。
[0030]本發(fā)明在各向異性刻蝕機(jī)臺(tái)進(jìn)行除硅渣操作，并與干法鋁刻蝕結(jié)合起來，一次性在各向異性刻蝕機(jī)臺(tái)獲得所需的功率元器件產(chǎn)品，避免了原來分開不同類型機(jī)臺(tái)作業(yè)而引入的異常，取得良好的效果。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是濕法鋁刻蝕后功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施例鋁刻蝕方法的基本流程示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例鋁刻蝕方法的流程示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明實(shí)施例鋁刻蝕系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例鋁刻蝕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例首先提出一種鋁刻蝕方法，參見圖2，包括:
[0039]步驟201:利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層。
[0040]步驟202:利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣，并立即在同一個(gè)腔內(nèi)對(duì)所述鋁層進(jìn)行干法刻蝕。
[0041 ] 可見，在本發(fā)明實(shí)施例提出的鋁刻蝕方法中，在干法去除鋁層中殘留的硅渣后，在腔內(nèi)不停頓，立刻進(jìn)行干法鋁刻蝕，減少了去硅渣和干法鋁刻蝕步驟之間的等待時(shí)間，從而避免了功率元器件產(chǎn)品在空氣中吸收過多的水分，有效地阻止了鋁和水、氟等發(fā)生的反應(yīng)。本發(fā)明實(shí)施例的鋁刻蝕方法不會(huì)在鋁層表面產(chǎn)生難以刻蝕掉的點(diǎn)狀殘留，解決了由此導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢問題。
[0042]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在去除硅渣之前，利用固膠的方法去除晶圓表面及光刻膠的水分，提高光刻膠的抗轟擊性及耐腐蝕性。優(yōu)選地，可以利用紫外光照射光刻膠層并加熱至120至140攝氏度烘烤，時(shí)間控制在100至150秒。通過固膠，可以去除濕法鋁腐蝕后殘留下來的水分，同時(shí)蒸發(fā)掉光刻膠中的部分溶劑，增強(qiáng)光刻膠與鋁的粘附性以及抗蝕性。
[0043]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，去除鋁層中殘留的硅渣可以利用如下步驟:
[0044]將氧氣(O2)及四氟化碳(CF4)混合氣體通入鋁層表面，通過真空泵使腔內(nèi)壓力達(dá)到 35 至 45mtorr ；
[0045]利用射頻(RF)將上述混合氣體電離，形成含氟、氧的等離子氣體；
[0046]令含氟、氧的等離子氣體與鋁層中殘留的硅渣反應(yīng)4至6分鐘，停上加RF，反應(yīng)停止。抽去反應(yīng)生成的SiF4、CO2, CO等氣體，得到去除硅渣后的功率元器件產(chǎn)品。
[0047]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，對(duì)鋁層進(jìn)行干法刻蝕可以包括:
[0048]向鋁層表面通入所需的混合氣體CL2、BCL3> CHF3 ；
[0049]待壓力穩(wěn)定后加RF將上述混合氣體電離；
[0050]電離后的氣體中的CL與AL反應(yīng)生成ALCL3，將反應(yīng)后殘留氣體抽走，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后停止加RF，刻蝕完