[發明專利]用于功率器件厚金屬刻蝕的方法

無效

• 申請號: 201210246239.8
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN103545199A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 周穎;叢茂杰;陳正嶸
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

技術領域

本發明涉及一種半導體領域中的金屬刻蝕的方法，特別是涉及一種用于功率器件厚金屬刻蝕的方法。

背景技術

功率器件制造工藝中，如金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）制造中，金屬層厚度通常在3～3.5μm，特殊產品為使器件耐大電流，金屬層厚度會增厚到6μm。

其中，對于現有功率器件制造工藝中的干法刻蝕厚金屬流程，如下：

1）在介質層上厚金屬淀積，金屬材質為AlCu或AlSiCu，厚度5～7μm，光刻膠涂布、曝光、顯影；

2）干法刻蝕金屬，刻蝕深度6μm，刻蝕厚金屬后的斷面如圖1所示。

對于上述只用一步干法刻蝕厚金屬過程，會使厚金屬的應用直接導致通常應用的干法刻蝕工藝困難，刻蝕上層金屬的過程中形成的有機生成物覆蓋下層金屬，造成刻蝕殘留，從而導致器件失效。

另外，雖然在功率器件制造工藝中，也有用濕法刻蝕厚金屬的工藝，其流程如下：

1）在介質層上厚金屬淀積，金屬材質為AlCu或AlSiCu，厚度5～7μm，光刻膠涂布、曝光、顯影；

2）濕法刻蝕金屬，刻蝕深度6μm，刻蝕厚金屬后的斷面如圖2所示。

雖然只用一步濕法刻蝕厚金屬，但由于金屬層特別厚，為保證刻蝕無殘留，需要加大過刻蝕（over?etch），這直接導致橫向刻蝕量過大，從而會有刻蝕過程中出現光刻膠附著不牢，引起漂膠的風險，而且因橫向刻蝕量過大，藥液會對器件下層結構造成不良影響，即會導致器件下層結構被藥液刻蝕的問題。

因此，需開發出一種新的厚金屬刻蝕工藝，以降低金屬殘留，以及濕法刻蝕中出現的漂膠、過刻等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于功率器件厚金屬刻蝕的方法。通過該方法，可有效改善厚金屬的刻蝕殘留問題，以及濕法刻蝕中出現的漂膠、過刻等問題。

為解決上述技術問題，本發明的用于功率器件厚金屬刻蝕的方法，包括步驟：

1）在介質層上淀積厚金屬層；

2）在厚金屬層上，進行光刻膠涂布、曝光、顯影；

3）濕法刻蝕厚金屬層；

4）干法刻蝕厚金屬層。

所述功率器件包括：金屬氧化物半導體場效應晶體管。

所述步驟1）中，介質層包括：化學氣相沉積生成的二氧化硅和硼磷硅酸鹽玻璃（BPSG）；厚金屬層淀積的方法包括：物理氣相沉積（PVD）；金屬材質為AlCu或AlSiCu，厚金屬層的厚度為5～7μm。

所述步驟2）中，光刻膠的厚度2μm～4μm。

所述步驟3）中，濕法刻蝕中采用的化學藥液包括：磷酸、硝酸或醋酸中的兩種或三種的混合液；其中，磷酸的重量百分百為70%～80%，硝酸的重量百分百為3%～8%，醋酸的重量百分百為3%～15%。濕法刻蝕的深度為2～4μm。

所述步驟4）中，干法刻蝕的深度為2～4μm。

在功率器件制造工藝中，本發明通過先利用濕法將厚金屬層需要刻蝕部分減薄，同時濕法刻蝕過程中通過藥液、去離子水的沖刷把刻蝕生成物帶走，有效減少后續干法刻蝕的障礙物；隨后再進一步用干法刻蝕，將剩余金屬刻掉。因此，本發明既可以有效改善只用干法刻蝕厚金屬的刻蝕殘留問題，又可避免只用濕法刻蝕厚金屬的漂膠、橫向刻蝕量過大造成器件下層結構被刻蝕的不良影響，有效改善厚金屬的刻蝕殘留問題，以及濕法刻蝕中出現的漂膠、過刻問題。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是現有工藝干法刻蝕厚金屬后的斷面示意圖；

圖2是現有工藝濕法刻蝕厚金屬后的斷面示意圖；

圖3是本發明的光刻膠顯影后的斷面示意圖；

圖4是本發明的濕法刻蝕后的斷面示意圖；

圖5是本發明的干法刻蝕后的斷面示意圖。

具體實施方式

本發明的用于功率器件（如金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET）厚金屬刻蝕的方法，包括步驟：

1）在層間介質層（ILD）上，采用PVD方法淀積厚金屬層；

其中，層間介質層的材質，自下而上，依次為化學氣相沉積生成的二氧化硅和硼磷硅酸鹽玻璃（BPSG），二氧化硅的厚度為1000A～2000A，BPSG的厚度3000A～6000A；金屬材質為AlCu或AlSiCu，該厚金屬層的厚度為5～7μm；

2）在厚金屬層上，進行光刻膠涂布、曝光、顯影，結果如圖3所示；其中，光刻膠厚度可為2μm～4μm；