一種鋁刻蝕方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]業內的“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——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。
[0004]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】
[0005](一)要解決的技術問題
[0006]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。
[0007](二)技術方案
[0008]為解決上述技術問題，本發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，并立即在同一個腔內對所述鋁層進行干法刻蝕。
[0011]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:
[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，使腔內壓力達到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4至6分鐘，抽去反應后殘留氣體。
[0015]進一步地，所述對所述鋁層進行干法刻蝕包括:
[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；待壓力穩定后利用射頻將所述混合氣體電離，直至反應完成。
[0017]另一方面，本發明還提供一種鋁刻蝕系統，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，并立即在同一個腔內對所述鋁層進行干法刻蝕。
[0020]進一步地,所述系統還包括:
[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。
[0024]進一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元包括:
[0025]干法刻蝕子單元，用于對所述鋁層進行干法刻蝕:將氯氣、三氯化硼和三氟甲烷混合氣體通入所述鋁層表面；待壓力穩定后利用射頻將所述混合氣體電離，直至反應完成。
[0026]進一步地，所述干法除硅渣刻蝕單元為:各向異性刻蝕機臺。
[0027]進一步地，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。
[0030]本發明在各向異性刻蝕機臺進行除硅渣操作，并與干法鋁刻蝕結合起來，一次性在各向異性刻蝕機臺獲得所需的功率元器件產品，避免了原來分開不同類型機臺作業而引入的異常，取得良好的效果。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據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品的結構示意圖；
[0033]圖2是本發明實施例鋁刻蝕方法的基本流程示意圖；
[0034]圖3是本發明一個優選實施例鋁刻蝕方法的流程示意圖；
[0035]圖4是本發明實施例鋁刻蝕系統的基本結構示意圖；
[0036]圖5是本發明一個優選實施例鋁刻蝕系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0038]本發明實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，并立即在同一個腔內對所述鋁層進行干法刻蝕。
[0041 ] 可見，在本發明實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。本發明實施例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。
[0042]在本發明的一個實施例中，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，同時蒸發掉光刻膠中的部分溶劑，增強光刻膠與鋁的粘附性以及抗蝕性。
[0043]在本發明的另一個實施例中，優選地，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，通過真空泵使腔內壓力達到 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4至6分鐘，停上加RF，反應停止。抽去反應生成的SiF4、CO2, CO等氣體，得到去除硅渣后的功率元器件產品。
[0047]在本發明的一個實施例中，優選地，對鋁層進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反應生成ALCL3，將反應后殘留氣體抽走，達到設定時間后停止加RF，刻蝕完