[发明专利]一种铝刻蚀方法及装置

说明书

本发明提供一种铝刻蚀方法和系统，包括：利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层；利用干法去除所述铝层中残留的硅渣，并立即在同一个腔内对所述铝层进行干法刻蚀。在本发明提出的铝刻蚀方法和系统中，在干法去除铝层中残留的硅渣后，在腔内不停顿，立刻进行干法铝刻蚀，减少了去硅渣和干法铝刻蚀步骤之间的等待时间，从而避免了功率元器件产品在空气中吸收过多的水分，有效地阻止了铝和水、氟等发生的反应。本发明的铝刻蚀方法不会在铝层表面产生难以刻蚀掉的点状残留，解决了由此导致的产品报废问题。

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种铝刻蚀方法及装置。

背景技术

在半导体芯片制造过程中，功率元器件产品的金属层，多采用铝/硅(1%)/铜(0.5%)合金，厚度一般为3微米或4微米。由于功率元器件产品的尺寸较大，铝厚度为3微米的功率器件使用全湿法进行铝刻蚀，而因全湿法铝刻蚀的横向腐蚀过大，铝厚度为4微米的功率元器件产品一般使用“湿+干”铝刻蚀。在湿法铝刻蚀工艺流程中，腐蚀液是不腐蚀硅的，因此，在上述湿法铝刻蚀完成之后，金属层中的硅渣将会残留下来。而在“湿+干”铝刻蚀的工艺中，湿法铝腐蚀后，干法铝刻蚀之前，则必须通过干法去除硅渣来将硅渣去除干净，否则将会影响到其后续的干法铝刻蚀过程。

业内的“湿+干”铝刻蚀工艺中，包含的步骤如下：涂光刻胶——光刻显影——固胶——湿法铝刻蚀——干法去除硅渣——检验——干法铝刻蚀——清洗。其中在进行湿法铝刻蚀后，功率元器件产品的结构如图1所示，底层是介质层，即层间介质（InterLayerDielectric，ILD），最上层是光刻胶（Photoresist，PR），底层和最上层之间是金属层，一般为铝硅铜合金。介质层是芯片中用于将金属层与其它元器件隔离开的介质，一般采用纯二氧化硅来制作，或采用含有硼或/和磷的二氧化硅来制作。在湿法铝刻蚀时，腐蚀液通过最上层的光刻胶的空缺处进入金属层，腐蚀掉其中的金属，被腐蚀后的金属层中将残留有硅渣。

经湿法铝刻蚀后的功率元器件产品，有时因排货问题等待时间较长，或由于环境湿度较高等原因，很容易吸收较多水分，在接下来干法去除硅渣（业界常用机台为AE2001、CDE等，气体为含氟气体）后，铝表面会附带上一些聚合物、氟及水，而铝会与水、氟发生反应，在表面生成一种很难被刻蚀掉的点状物，经接下来的干法铝刻蚀后将形成点状铝残留。特别地，当这种点状铝残留面积较大时，会导致功率元器件产品报废。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供一种铝刻蚀方法和系统，以解决现有技术中容易在铝层表面形成点状铝残留的技术问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝刻蚀方法，包括：

利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层；

利用干法去除所述铝层中残留的硅渣，并立即在同一个腔内对所述铝层进行干法刻蚀。

进一步地，在所述利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层之后，且在所述利用干法去除所述铝层中残留的硅渣之前，还包括：

利用紫外光照射所述光刻胶层100至150秒，并加热至120至140摄氏度固胶。

进一步地，所述利用干法去除所述铝层中残留的硅渣包括：

将氧气及四氟化碳混合气体通入所述铝层表面，使腔内压力达到35至45mtorr；利用射频将所述混合气体电离，形成含氟、氧的等离子气体；令所述含氟、氧的等离子气体与铝层中残留的硅渣反应4至6分钟，抽去反应后残留气体。

进一步地，所述对所述铝层进行干法刻蚀包括：

将氯气、三氯化硼和三氟甲烷混合气体通入所述铝层表面；待压力稳定后利用射频将所述混合气体电离，直至反应完成。