[發明專利]一種鋁刻蝕方法及裝置

有效

• 申請號: 201410032415.7
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104810279B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 李方華
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

本發明提供一種鋁刻蝕方法和系統，包括：利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層；利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣，并立即在同一個腔內對所述鋁層進行干法刻蝕。在本發明提出的鋁刻蝕方法和系統中，在干法去除鋁層中殘留的硅渣后，在腔內不停頓，立刻進行干法鋁刻蝕，減少了去硅渣和干法鋁刻蝕步驟之間的等待時間，從而避免了功率元器件產品在空氣中吸收過多的水分，有效地阻止了鋁和水、氟等發生的反應。本發明的鋁刻蝕方法不會在鋁層表面產生難以刻蝕掉的點狀殘留，解決了由此導致的產品報廢問題。

技術領域

本發明涉及半導體芯片制造工藝技術領域，尤其涉及一種鋁刻蝕方法及裝置。

背景技術

在半導體芯片制造過程中，功率元器件產品的金屬層，多采用鋁/硅(1%)/銅(0.5%)合金，厚度一般為3微米或4微米。由于功率元器件產品的尺寸較大，鋁厚度為3微米的功率器件使用全濕法進行鋁刻蝕，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，否則將會影響到其后續的干法鋁刻蝕過程。

業內的“濕+干”鋁刻蝕工藝中，包含的步驟如下：涂光刻膠——光刻顯影——固膠——濕法鋁刻蝕——干法去除硅渣——檢驗——干法鋁刻蝕——清洗。其中在進行濕法鋁刻蝕后，功率元器件產品的結構如圖1所示，底層是介質層，即層間介質（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。介質層是芯片中用于將金屬層與其它元器件隔離開的介質，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，腐蝕液通過最上層的光刻膠的空缺處進入金屬層，腐蝕掉其中的金屬，被腐蝕后的金屬層中將殘留有硅渣。

經濕法鋁刻蝕后的功率元器件產品，有時因排貨問題等待時間較長，或由于環境濕度較高等原因，很容易吸收較多水分，在接下來干法去除硅渣（業界常用機臺為AE2001、CDE等，氣體為含氟氣體）后，鋁表面會附帶上一些聚合物、氟及水，而鋁會與水、氟發生反應，在表面生成一種很難被刻蝕掉的點狀物，經接下來的干法鋁刻蝕后將形成點狀鋁殘留。特別地，當這種點狀鋁殘留面積較大時，會導致功率元器件產品報廢。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明提供一種鋁刻蝕方法和系統，以解決現有技術中容易在鋁層表面形成點狀鋁殘留的技術問題。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種鋁刻蝕方法，包括：

利用濕法刻蝕具有光刻膠層的鋁層；

利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣，并立即在同一個腔內對所述鋁層進行干法刻蝕。

進一步地，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：

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。

進一步地，所述利用干法去除所述鋁層中殘留的硅渣包括：

將氧氣及四氟化碳混合氣體通入所述鋁層表面，使腔內壓力達到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4至6分鐘，抽去反應后殘留氣體。

進一步地，所述對所述鋁層進行干法刻蝕包括：

將氯氣、三氯化硼和三氟甲烷混合氣體通入所述鋁層表面；待壓力穩定后利用射頻將所述混合氣體電離，直至反應完成。