[發明專利]一種金屬鋁焊墊刻蝕方法

有效

• 申請號: 201010233241.2
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN102339749A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 張海洋;周俊卿
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及一種半導體制造方法，特別涉及一種金屬鋁焊墊刻蝕方法。

背景技術

目前，在半導體器件部分的前端器件層制造完成后，為了能夠在半導體器件工作時外加電壓或電流，需要在器件層上方制作互連層，由互連層中的焊墊作為半導體器件電連接的觸點，焊墊通過互連層中的互連線與器件層的柵極相連，一般所用的焊墊制作材料為金屬鋁，根據實際應用的需要將金屬鋁刻蝕成需要的鋁焊墊，其制作步驟如下，如圖1所示。

步驟101、在互連層的層間介質上沉積金屬鋁；其中，層間介質可以是二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)。

本步驟中，當層間介質上已經有溝槽存在時，沉積的金屬鋁會填充所述溝槽。

步驟102、在金屬鋁上形成光刻圖案；

本步驟中，在金屬鋁上涂覆光刻膠(PR)后對PR進行曝光、顯影，從而形成光刻圖案。光刻圖案定義了金屬鋁焊墊的位置和形狀。

步驟103、第一刻蝕金屬鋁；

本步驟中，第一刻蝕采用干法刻蝕，以光刻圖案為掩膜等離子轟擊沒有被光刻膠覆蓋的金屬鋁部分；用終點檢測技術控制第一刻蝕的結束，通過檢測整個互連層界面上金屬鋁含量的平均值，當達到預先設定的平均值標準時，停止第一刻蝕。

步驟104、第二干法過刻蝕形成鋁焊墊；

本步驟中，第二過刻蝕采用干法刻蝕，以光刻圖案為掩膜等離子轟擊去除沒有被光刻膠覆蓋的第一刻蝕步驟中殘留的金屬鋁，根據以往的經驗，控制第二過刻蝕的時間范圍在第一刻蝕所用時間的50％到100％，保證完全去除殘留的金屬鋁。

現有技術中，鋁焊墊是由第一刻蝕和第二干法過刻蝕兩步干法刻蝕形成，在第一刻蝕步驟中，由于金屬鋁的導電性，干法刻蝕所用的等離子所帶的電荷不會積聚在金屬鋁表面；在第二干法過刻蝕時，當金屬鋁的厚度越來越薄，接近完全刻蝕去除的幾秒時間范圍內，金屬鋁不再作為導體而是相當于電荷收集器收集等離子所帶的電荷。金屬鋁收集的電荷會通過互連線對器件層的柵極施加一個高壓電場產生Fowler-Nordheim隧穿電流，Fowler-Nordheim隧穿電流往往會擊穿柵極下方的柵氧化層，導致柵氧化層損傷甚至半導體器件失效。

發明內容

有鑒于此，本發明解決的技術問題是：第二干法過刻蝕時，金屬鋁收集的電荷對柵極施加一個高壓電場產生Fowler-Nordheim隧穿電流，Fowler-Nordheim隧穿電流往往會擊穿柵極下方的柵氧化層，導致柵氧化層損傷甚至半導體器件失效。

為解決上述問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

一種金屬鋁焊墊刻蝕方法，該方法包括：

在互連層的層間介質上沉積金屬鋁；

在所述金屬鋁上形成光刻圖案；

第一刻蝕所述金屬鋁，保留金屬鋁殘留；

第二濕法過刻蝕去除所述金屬鋁殘留形成鋁焊墊。

所述金屬鋁殘留的厚度范圍是150埃到500埃。

所述第二濕法過刻蝕所用的刻蝕溶液是：由磷酸、水、硝酸和甲醇組成的混合溶液；或由濃度范圍是75％到95％的磷酸、濃度范圍是20％到40％的雙氧水和水以體積比8∶1∶1的比例組成的混合溶液；或由濃度范圍是20％到40％的鹽酸、濃度范圍是20％到40％的雙氧水和水以體積比8∶1∶1的比例組成的混合溶液。

所述第二濕法過刻蝕的時間范圍是：去除所述金屬鋁殘留所需刻蝕時間的一倍到兩倍。

由上述的技術方案可見，本發明用第二濕法過刻蝕代替現有技術中的第二干法過刻蝕，有效防止了第二干法刻蝕的等離子轟擊金屬鋁的過程中，金屬鋁收集等離子所帶的電荷，通過互連線將收集的電荷形成的電場加在半導體器件的柵極上形成Fowler-Nordheim隧穿電流，避免了Fowler-Nordheim隧穿電流擊穿柵氧化層造成的柵氧化層損傷甚至半導體器件失效。

附圖說明

圖1為現有技術中金屬鋁焊墊刻蝕方法流程圖；

圖2為本發明金屬鋁焊墊刻蝕方法流程圖；

圖3a～3d為本發明金屬鋁焊墊刻蝕剖面結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。

具體實施例一

結合圖3a～3d本發明金屬鋁焊墊刻蝕剖面結構示意圖，詳細說明如圖2所示的本發明金屬鋁焊墊刻蝕的步驟。