半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件的制作方法。
【背景技术】
[0002]半导体器件中，一些器件，需对金(Au)层进行刻蚀以形成金图案块，例如MEMS器件中，两晶圆之间的Au-Si共晶键合需在一晶圆上形成金图案块，以与另一晶圆上的硅进行键合。Au-Si共晶键合是利用Au-Si共晶合金熔融温度较低(363°C，比纯金或纯硅熔点低得多)的特点，将它作为中间介质层，在较低的温度下通过加热熔融实现共晶键合。
[0003]实际工艺中发现，现有对金层的刻蚀过程中存在一些问题，例如一、容易出现金残留；二、底切(Undercut)量均匀性不高，即同一批刻蚀形成的多个金图案块的横向去除量不等，有的多，有的少。上述问题都将影响共晶键合的两晶圆的牢固度。
[0004]针对上述问题，本发明提供一种新的半导体器件的制作方法加以解决。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是现有金层的刻蚀容易出现金残留，以及多个金图案块的底切量均匀性不高。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括:
[0007]提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有金层，所述金层上具有图形化的掩膜层；
[0008]以所述图形化的掩膜层为掩膜对所述金层进行图形化，所述金层的图形化为湿法腐蚀，采用的溶液为包含KI与12的水溶液，所述湿法腐蚀分多次进行，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗。
[0009]可选地，每次湿法腐蚀的时间小于I分钟。
[0010]可选地，所述湿法腐蚀的次数大于4次。
[0011]可选地，每次去离子水冲洗的时间大于2分钟。
[0012]可选地，每次去离子水冲洗的时间范围为:2分钟?5分钟。
[0013]可选地，湿法腐蚀采用的水溶液中，I2的质量百分比小于2%，KI的质量百分比小于5 %，去离子水的质量百分比大于93 %。
[0014]可选地，湿法腐蚀采用的水溶液中，12的质量百分比为1.3%, KI的质量百分比为4%，去呙子水的质量百分比为94.7%。
[0015]可选地，所述金层的厚度为300纳米，图形化形成的每个金图案块的底切量小于3微米。
[0016]可选地，所述半导体衬底材质为硅，所述掩膜层材质为光刻胶。
[0017]可选地，所述金层图形化后，采用低压气流吹干。
[0018]可选地，所述半导体器件为MEMS器件，所述图形化的金层用于晶圆键合。
[0019]可选地，所述半导体器件为MEMS器件，所述MEMS器件具有可动敏感薄膜和固定电极，所述图形化的金层用于形成引出可动敏感薄膜和固定电极电信号的接触电极。
[0020]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:1)采用多次湿法腐蚀对金层进行图形化，湿法腐蚀溶液为包含KI与12的水溶液，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗，如此，每次腐蚀产生的副产物能得以及时剥离，避免一次长时间腐蚀金层产生的刻蚀副产物包覆该金层造成该金层的进一步腐蚀速率减缓，同时避免了不同区域腐蚀速率不同造成的金残留以及形成的多个金图案块存在底切量均匀性不高问题。
[0021]2)可选方案中，每次湿法腐蚀的时间小于I分钟，研究表明，上述时间处理形成的多个金图案块的底切量均匀性较高。
[0022]3)可选方案中，每次去离子水冲洗的时间范围为:2分钟?5分钟，研究表明，上述时间范围的去离子水冲洗能将刻蚀副产物完全去除，且总的处理时间短，处理效率高。
【附图说明】
[0023]图1至图4本发明一实施例中的半导体器件在各制作阶段的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]如【背景技术】中所述，现有对金层的刻蚀过程中存在一些问题，一、容易出现金残留；二、底切(Undercut)量均匀性不高，即同一批刻蚀形成的多个金图案块的横向去除量不等，有的多，有的少。针对上述问题，本发明人进行了分析，发现产生问题的原因是:若对金层进行长时间腐蚀，例如采用包含KI与I2的水溶液进行腐蚀，上述腐蚀为各向同性腐蚀，则会发现:随着时间推移，金层表面聚集越来越多的刻蚀副产物，由于金层被刻蚀副产物包覆，因而影响金层的进一步腐蚀速率，不同区域包覆的刻蚀副产物量多少不同，部分区域的金层可能无法与腐蚀溶液接触，因而一方面，在纵向上，可能造成金残留，另一方面，在横向上，不同金图案块的底切量不同。基于上述分析，本发明提出:将一次长时间腐蚀改为多次湿法腐蚀对金层进行图形化，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗，如此，每次腐蚀产生的副产物能得以及时剥离，不影响金层的进一步腐蚀速率，因而可以同时解决金残留与底切量不均匀的问题。
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。为清楚说明本发明的原理，以下未按比例制图。
[0026]图1至图4是本发明一实施例提供的半导体器件在各制作阶段的结构示意图。以下结合图1至图4，对制作方法进行详细说明。
[0027]如图1所示，提供半导体衬底1，所述半导体衬底I上具有金层11，所述金层11上具有图形化的掩膜层12。
[0028]上述半导体衬底I的基底10例如为硅衬底，锗衬底，绝缘体上硅等，本实施例制作形成的半导体器件例如为MEMS器件，一个实施例中，上述MEMS器件包括键合在一起用以形成空腔的基底和盖层，上述半导体衬底I的基底10可以为MEMS器件的基底，即上述基底10上形成有各种有源、无源器件，金层11形成在有源、无源器件上或形成在与有源、无源器件电连接的金属互连结构上，上述半导体衬底I的基底10也可以为MEMS器件的盖层，即上述基底10上无其它器件形成，金层11直接形成在硅或SOI上。
[0029]金层11的厚度例如为300纳米。其它实施例中，金层11也可以根据需要选择其它厚度。
[0030]本实施例中，图形化的掩膜层12为图案化的光刻胶，采用曝光、显影技术形成。其它实施例中，该图形化的掩膜层12也可以为其它材质，例如氮化硅等。
[0031]接着，如图2与图3所示，以所述图形化的掩膜层12为掩膜对所述金层11进行图形化，所述金层11的图形化为湿法腐蚀，采用的溶液为包含KI与12的水溶液，所述湿法腐蚀分多次进行，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗。
[0032]首先，参照图2所示，先将半导体衬底I (参照图1所示)置于包含KI与I2的水溶液2中。I2具有强氧化性，能对金进行氧化生成刻蚀副产物111，上述副产物111能溶于KI溶液，为减弱副产物111的包覆，实现较佳的副产物111产生/去除比，优选地，对金层11进行腐蚀的水溶液2中，I2的质量百分比小于2%，KI的质量百分比小于5%，去离子水的质量百分比大于93%。更优选地，12的质量百分比为1.3%，KI的质量百分比为4%，去离子水的质量百分比为94.7%。
[0033]尽管在腐蚀液水溶液2的选择上考虑了副产物111的去除，然而，为实现较快的金层11腐蚀速率，KI的质量百分比选择造成上述腐蚀过程中仍存在副产物111的残留。
[0034]考虑到上述副产物111的残留量，本步骤的处理时间小于2分钟，优选小于I分钟。
[0035]为对上述腐蚀过程中仍存在的残留副产物111进行去除，以避免其包覆金层11影响金层的进一步腐蚀，如图3所示，还采用去离子水3冲洗上述半导体衬底I。
[0036]上述去离子水3冲洗的时间大于2分钟，优选地，去离子水3冲洗的时间范围为:2分钟?5分钟，上述时间范围的去离子水3冲洗能将刻蚀副产物111完全去除，且总的处理时间短，处理效率高。
[0037]上述图2至图3的步骤可以循环进行多次，以实现金层11在纵向上(即厚度方向上)的去除量需求，本实施例中，考虑到批处理，优选4次以上。其它实施例中，也可以根据实际需要采用其它次数。
[0038]最后，所述金层11图形化后形成的金图案块11’，采用不活泼气体吹干，例如氮气，优选低压气流。
[0039]可以看出，本实施例中，由于每次湿法腐蚀时间较短，之后对刻蚀副产物111进行了及时去除，上述腐蚀液水溶液2腐蚀、去离子水3冲洗多次进行、因而去除掩膜层12后，如图4所示，所形成的金图案块11’:在纵向上，无金残留，在横向上，金图案块11’的底切量小于3微米，且不同金图案块11’的底切量大致相等。
[0040]本实施例中，掩膜层12的材质为光刻胶，例如采用灰化法去除。其它实施例中，例如对于材质为氮化硅的掩膜层12，例如采用热磷酸去除。
[0041]本实施例中，MEMS器件包括键合在一起用以形成空腔的基底和盖层，图形化后的金图案块11’用于形成两晶圆共晶键合的凸块，例如位于空腔两侧。其它实施例中，上述MEMS器件的空腔也可以通过腐蚀半导体衬底I的基底10或基底10上的牺牲层直接在半导体衬底I上形成，此种情况下，半导体衬底I上还形成有可动敏感薄膜和固定电极，图形化后的金图案块11’可以用于形成引出可动敏感薄膜和固定电极电信号的接触电极。当然，对于本实施中的采用盖层与基底键合形成的MEMS器件，该MEMS器件的基底上具有可动敏感薄膜和固定电极时，图形化后的金图案块11’也可以用于形成引出可动敏感薄膜和固定电极电信号的接触电极。对于其它实施例中，上述对金层图形化的方法也可以用于形成其它材质为金的部件。
[0042]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有金层，所述金层上具有图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜对所述金层进行图形化，所述金层的图形化为湿法腐蚀，采用的溶液为包含KI与12的水溶液，所述湿法腐蚀分多次进行，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，每次湿法腐蚀的时间小于I分钟。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述湿法腐蚀的次数大于4次。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，每次去离子水冲洗的时间大于2分钟。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，每次去离子水冲洗的时间范围为:2分钟?5分钟。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，湿法腐蚀采用的水溶液中，12的质量百分比小于2%，KI的质量百分比小于5%，去离子水的质量百分比大于93%。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，湿法腐蚀采用的水溶液中，12的质量百分比为1.3%，KI的质量百分比为4%，去离子水的质量百分比为94.7%。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述金层的厚度为300纳米，图形化形成的每个金图案块的底切量小于3微米。9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半导体衬底材质为硅，所述掩膜层材质为光刻胶。10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述金层图形化后，采用低压气流吹干。11.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半导体器件为MEMS器件，所述图形化的金层用于晶圆键合。12.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半导体器件为MEMS器件，所述MEMS器件具有可动敏感薄膜和固定电极，所述图形化的金层用于形成引出可动敏感薄膜和固定电极电信号的接触电极。
【专利摘要】一种半导体器件的制作方法，采用多次湿法腐蚀对金层进行图形化，湿法腐蚀溶液为包含KI与I2的水溶液，每次湿法腐蚀的时间小于2分钟，每次湿法腐蚀完之后采用去离子水冲洗。如此，每次腐蚀产生的副产物能得以及时剥离，避免一次长时间腐蚀金层产生的刻蚀副产物包覆该金层造成该金层的进一步的腐蚀速率减缓，同时避免了不同区域腐蚀速率不同造成金残留与形成的多个金图案块存在底切量均匀性不高问题。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105712287
【申请号】CN201410720639
【发明人】张先明, 丁敬秀, 金滕滕
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司