Mos电容的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种MOS电容的制造方法，涉及半导体器件的制作方法【技术领域】。所述方法包括以下步骤：在硅晶圆片的上表面形成氧化层；在氧化层的上表形成金属引出电极的窗口；在金属引出电极的窗口处形成倒梯形的光刻胶形貌；蒸发一层金属铂；去除光刻胶的同时也将光刻胶上的金属铂一起去除；进行合金处理，使金属铂与硅形成良好的欧姆接触；在金属电极以外的区域形成光刻胶；上表面蒸发多层金属；剥离去除金属上电极和金属引出电极以外的步骤中蒸发的金属，形成MOS电容。所述方法简化了工艺流程，使用安全、环保。
【专利说明】MOS电容的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的制作方法【技术领域】，尤其涉及一种安全、环保的MOS电容的制造方法。
【背景技术】
[0002]微波大功率晶体管由于工作频率高，管芯面积大，寄生参量对晶体管的性能影响严重，管芯的输入、输出阻抗又比较低，若直接与特性阻抗为50欧姆的微波系统连接，由于阻抗严重不匹配，将导致晶体管无法实现大功率输出，使得晶体管的性能无法充分发挥。为此，采用内匹配网络来对管芯的输入、输出阻抗进行提升(变换)并减少寄生参量的影响，是实现微波功率晶体管大功率输出的一种有效途径。而内匹配网络一般采用LC结构，采用内部键合弓丨线充当电感L，采用内匹配电容充当电容C，为降低制造成本，常采用MOS(金属-氧化物-半导体)电容结构。
[0003]随着器件和电子设备微小型化发展的需要，对芯片电容的要求也不断提高，MOS电容在芯片电容里占有较大的比重。可见本发明涉及微波功率晶体管的内匹配电容及芯片电容，对电子器件及装备性能的充分发挥和实现微小型化都有较大的影响。
[0004]为避免加入内匹配网络后引起较大的微波损耗，必须保证内匹配电容的损耗要小，从MOS电容结构看，其一个电极是由半导体材料来充当，由于半导体的导电能力比金属要差，会产生一定的损耗。所以，一般通过金属电极来与半导体接触，尽量减少半导体的损耗，但金属和半导体的接触若不能形成良好的欧姆接触，则会产生更大的损耗，对微波器件和电路性能的发挥不利。
[0005]以往的MOS电容的制作工艺一般是在硅衬底上热氧化形成一层高质量的氧化层，然后再在氧化层上形成金属电极，这就形成了简单的MOS电容结构，为减小损耗，往往在硅晶圆片氧化后，在氧化层上形成电容上电极，同时将半导体下电极从上表面引出(即半导体形成的MOS电容下电极也从上表面引出)。为此，要在氧化层上开出下电极的进出窗口，并保证金属与半导体形成良好的欧姆接触，随后再在晶圆片表面的氧化层上形成金属上电极，同时形成金属下电极的。至此，晶圆片级的MOS电容制备完成，随后通过划片，将一整片上的MOS电容分割成一个个分立的MOS电容，备内匹配晶体管和电子设备装配使用。
[0006]在加工工艺中为保证下电极与硅能形成良好的欧姆接触，硅晶圆片氧化后要通过光刻，腐蚀出半导体下电极从上表面引出的窗口，然后溅射一层金属钼，随后进行钼硅合金，然后采用王水将多余的钼煮干净，再通过溅射以金为主体的多层金属化(如钛-钼-金)形成金金属电极的电镀种子层，再通过光刻、电镀、腐蚀等工艺同时形成MOS电容的上下金属电极。
[0007]可以看出，制作MOS电容除用到了贵重金属还用到了强酸和许多化学药品，还要用到电镀，并要配制金电镀液等，工艺操作繁杂，控制比较困难，且贵重金属不易回收。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种MOS电容的制造方法，所述方法简化了工艺流程，使用安全、环保。
[0009]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种MOS电容的制造方法，其特征在于包括以下步骤:
1)在硅晶圆片的上表面形成氧化层；
2)采用光刻的方法，利用光刻胶在氧化层的上表形成金属引出电极的窗口；
3)通过光刻的方法在金属引出电极的窗口处形成倒梯形的光刻胶形貌；
4)在经过步骤3)处理后的硅晶圆片的表面蒸发一层金属钼；
5)将蒸发金属钼后的硅晶圆片，放入剥离液中浸泡，去除光刻胶的同时也将光刻胶上的金属钼一起去除，而无光刻胶处的金属钼则与硅晶圆片粘附良好；
6)将上述步骤5)处理后的硅晶圆片放入到充有保护气体的合金炉内进行合金处理，使金属钼与硅形成良好的欧姆接触；
7)将钼硅合金后的硅晶圆片进行光刻处理，在金属电极以外的区域形成光刻胶；
8)在经过步骤7)处理后的硅晶圆片的上表面蒸发多层金属；
9)剥离去除金属上电极和金属引出电极以外的步骤8)中蒸发的金属，形成MOS电容。 [0010]进一步有优选的技术方案在于:所述制造方法还包括步骤10):对经过步骤9)处理后的硅晶圆片在保护气体的保护下进行烘焙处理。
[0011]进一步有优选的技术方案在于:所述制造方法还包括步骤11):对经过步骤9)或步骤10)处理后的硅晶圆片进行划片处理，形成一个个分立的MOS电容芯片。
[0012]进一步有优选的技术方案在于:步骤I)中氧化温度为1100°C -1200°C，氧化层的
厚度为 1000 A -1.2μL?。
[0013]进一步有优选的技术方案在于:步骤4)中金属钼的厚度为50 A -300 Λ。
[0014]进一步有优选的技术方案在于:步骤6)中合金温度为500°C _600°C，保护气体为
氮气或IS气。
[0015]进一步有优选的技术方案在于:步骤8)中形成的多层金属为:钛-钼-金系统各层控制的厚度为金属钛300 A -1500 A，金属钼的厚度在300 Λ -1500為，金属金的厚度(6:1 μ m-2 μ m。
[0016]进一步有优选的技术方案在于:步骤8)中形成的多层金属为:钛-钨-钼-金系统，由于钨对金的阻挡能力较强，则金属钛300 A -1000 A，金属钨控制在100 A -1000 A
，金属钼控制在100 Λ -1000 Λ ,金属金的厚度在I μ m-2 μ m。
[0017]进一步有优选的技术方案在于:步骤10)中:烘焙温度为250°C _350°C，烘焙时间为12小时-24小时，保护气体为氮气。
[0018]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明采用金属蒸发和金属剥离工艺，避免了采用王水煮金属钼工艺，可避免强酸对人和环境的危害，剥离下来的金属可直接回收，避免贵重金属的浪费。由于采用剥离工艺，只采用剥离液，避免了以往方法需要采用化学方法腐蚀金，物理方法腐蚀钼、化学方法腐蚀钛的繁琐操作和需用较多腐蚀药液的弊端，减少了工艺操作，并提高了安全性。[0019]采用蒸发工艺看起来似乎浪费贵重金属会更严重，但其回收相对容易、简单，不像原来工艺要通过金属溅射-光刻-带胶电镀-去胶-腐蚀(湿法与干法)等多工序才能形成金属电极，本发明只需经过光刻-金属蒸发-剥离就可形成金属电极，避免了电镀液的配制和电镀时的严格控制。既简化了工艺流程，又避免了过多的化学试剂和工艺装备的使用，还对安全生产及环境保护起到了一定的促进作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]图1是本发明的硅晶圆片经过步骤I)处理后的结构示意图；
图2-3是硅晶圆片经过步骤2)处理后的结构示意图；
图4是硅晶圆片经过步骤3)处理后的结构示意图；
图5是硅晶圆片经过步骤4)处理后的结构示意图；
图6是硅晶圆片经过步骤5)处理后的结构示意图；
图7是硅晶圆片经过步骤6)处理后的结构示意图；
图8是硅晶圆片经过步骤7)处理后的结构示意图；
图9是硅晶圆片经过步骤8)处理后的结构示意图；
图10是硅晶圆片经过步骤9)处理后的结构示意图；
其中:1、硅晶圆片2、氧化层3、第一次形成的光刻胶4、第二次形成的光刻胶5、金属钼
6、钼娃合金7、第三次形成的光刻胶8、多层金属。
【具体实施方式】
[0022]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0024]本发明公开了一种MOS电容的制造方法，具体步骤如下:
1、首先将硅晶圆片清洗干净，然后在1100°C -1200°C的高温氧化炉内氧化，形成厚度
1000 Λ -1.2μπι的氧化层，如图1所示。该氧化层的具体厚度需要根据MOS电容上电极的
金属面积和电容值的大小共同来决定，氧化层太薄，对MOS电容的耐击穿电压能力和电容成品率不利，太厚则浪费工时，不经济。若必须采用厚氧化层，可考虑采用氧化介质或氮化硅介质淀积来解决。
[0025]2、在氧化层的表面涂光刻胶，如图2所示，通过前烘-曝光-显影-坚膜-腐蚀-去胶的光刻方法，在氧化层的上表面形成MOS电容半导体电极(即MOS电容的下电极)的金属引出电极的窗口，如图3所示。
[0026]3、通过光刻的方法在金属引出电极的窗处形成倒梯形的光刻胶形貌，如图4所示，目的是保证随后蒸发的金属在光刻胶的侧壁不连续，在蒸发后的剥离时，能容易地被剥尚掉。
[0027]4、进行金属钼的蒸发，将经过步骤3处理后的带胶硅晶圆片放入金属蒸发台内进行金属钼的蒸发，如图5所示，要求厚度在50 Λ -300 Α，目的是为钼硅合金提供充足的钼源。
[0028]5、将蒸发钼后的硅晶圆片放入剥离液或丙酮溶液中浸泡，去除光刻胶的同时也将光刻胶上的钼层一起去除，而无光刻胶处的金属钼则与硅晶圆片粘附良好，如图6所示。
[0029]6、将去除光刻胶干净的硅晶圆片，放入500°C _600°C氮气或氩气保护的合金炉内进行合金，目的是使钼与硅形成良好的欧姆接触，如图7所示。
[0030]7、将钼硅合金后的晶圆片进行光刻，其目的与步骤3是相同的，如图8所示。
[0031]8、进行以金为主体的多层金属(如钛-钼-金)的蒸发，如图9所示之所以采用多层金属，是为避免金与硅形成导电性及可靠性都不好的金硅合金，而且金与氧化层或半导体材料粘附不好，采用金属钛的目的是要保证金属电极与氧化层和钼硅合金及钼都有很好的粘附性能，采用钼的目的是阻止金与半导体材料形成合金，采用金的目的是形成金属电极，保证金属电极的导电能力和稳定性，总的蒸发厚度不应大于光刻胶的厚度。若采
用钛-钼-金系统各层控制的厚度为金属钛300 A -1500 Λ，金属钼的厚度在300 A-1500 A ,金属金的厚度在I μ m-2 μ m。若采用钛-钨-钼-金系统，由于钨对金的阻挡能力较强，则金属钛300 A -1000 A，金属钨控制在100 Λ -1000 A，金属钼控制在100 Λ
-1000 Λ,金属金的厚度在I μ m-2 μ m。还可选用其它类型的多层金属化系统。由于本发明
是采用金属蒸发与剥离的工艺，故不采用合金金属如钛钨作为蒸发源，而是采用单独的钛和单独的钨作为蒸发源。
[0032]9、剥离去除多余的金属，形成MOS电容的金属电极，如图10所示，剥离掉的多层金属进行回收。
[0033]10、烘焙硅晶圆片。为保证金属化层的稳定性，对经过上述处理的MOS电容晶圆片在250°C _350°C的氮气保护的烘箱内烘焙12小时-24小时。
[0034]11、划片，将处在晶圆片上的MOS电容分割成一个个分立的MOS电容芯片，供内匹配晶体管和电子设备装配使用。
[0035]本发明采用金属蒸发和金属剥离工艺，避免了采用王水煮金属钼工艺，可避免强酸对人和环境的危害，剥离下来的金属可直接回收，避免贵重金属的浪费。由于采用剥离工艺，只采用剥离液，避免了以往方法需要采用化学方法腐蚀金，物理方法腐蚀钼、化学方法腐蚀钛的繁琐操作和需用较多腐蚀药液的弊端，减少了工艺操作，并提高了安全性。
[0036]采用蒸发工艺看起来似乎浪费贵重金属会更严重，但其回收相对容易、简单，不像原来工艺要通过金属溅射-光刻-带胶电镀-去胶-腐蚀(湿法与干法)等多工序才能形成金属电极，本发明只需经过光刻-金属蒸发-剥离就可形成金属电极，避免了电镀液的配制和电镀时的严格控制。既简化了工艺流程，又避免了过多的化学试剂和工艺装备的使用，还对安全生产及环境保护起到了一定的促进作用。
【权利要求】
1.一种MOS电容的制造方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在硅晶圆片(I)的上表面形成氧化层(2); 2)采用光刻的方法，利用光刻胶在氧化层(2)的上表形成金属引出电极的窗口； 3)通过光刻的方法在金属引出电极的窗口处形成倒梯形的光刻胶形貌； 4)在经过步骤3)处理后的硅晶圆片的表面蒸发一层金属钼(5)； 5)将蒸发金属钼(5)后的硅晶圆片放入剥离液中浸泡，去除光刻胶的同时也将光刻胶上的金属钼(5) —起去除，而无光刻胶处的金属钼(5)则与硅晶圆片粘附良好； 6)将上述步骤5)处理后的硅晶圆片放入到充有保护气体的合金炉内进行合金处理，使金属钼与硅形成良好的欧姆接触； 7)将钼硅合金后的硅晶圆片进行光刻处理，在金属电极以外的区域形成光刻胶； 8)在经过步骤7)处理后的硅晶圆片的上表面蒸发多层金属(8)； 9)剥离去除金属上电极和金属引出电极以外的步骤8)中蒸发的金属，形成MOS电容。
2.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于所述制造方法还包括步骤10):对经过步骤9)处理后的硅晶圆片在保护气体的保护下进行烘焙处理。
3.根据权利要求1或2所述的MOS电容的制造方法，其特征在于所述制造方法还包括步骤11):对经过步骤9)或步骤10)处理后的硅晶圆片进行划片处理，形成一个个分立的MOS电容芯片。
4.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于:步骤I)中氧化温度为1100°C-1200°C，氧化层的厚度为 1000 義-1.2μπι。
5.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于:步骤4)中金属钼的厚度为 50 A -300 A。
6.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于:步骤6)中合金温度为5000C _600°C，保护气体为氮气或氩气。
7.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于步骤8)中形成的多层金属为:钛-钼-金系统各层控制的厚度为金属钛300 A -1500 A，金属钼的厚度在300 A-1500 A ,金属金的厚度在I μ m-2 μ m。
8.根据权利要求1所述的MOS电容的制造方法，其特征在于步骤8)中形成的多层金属为:钛-钨-钼-金系统，由于钨对金的阻挡能力较强，则金属钛3OO A -1000 A，金属钨控制在100 A -1000 A，金属钼控制在100 A -1000 A，金属金的厚度在I μ m-2 μ m。
9.根据权利要求2所述的MOS电容的制造方法，其特征在于步骤10)中:烘焙温度为2500C _350°C，烘焙时间为12小时-24小时，保护气体为氮气。
【文档编号】H01L21/02GK104037062SQ201410256975
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】霍彩红, 张宏宝, 潘宏菽, 付兴昌 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所