一种铝刻蚀方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]业内的“湿+干”铝刻蚀工艺中，包含的步骤如下:涂光刻胶一一光刻显影一固胶一一湿法铝刻蚀——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。
[0004]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】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]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。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种铝刻蚀方法，包括:
[0009]利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层；
[0010]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。
[0011]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:
[0012]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。
[0013]进一步地，所述利用干法去除所述铝层中残留的硅渣包括:
[0014]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45mt0rr ；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。
[0015]进一步地，所述对所述铝层进行干法刻蚀包括:
[0016]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。
[0017]另一方面，本发明还提供一种铝刻蚀系统，包括:湿法刻蚀单元和干法除硅渣刻蚀单元，其中:
[0018]湿法刻蚀单元，用于利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层；
[0019]干法除硅渣刻蚀单元，用于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。
[0020]进一步地,所述系统还包括:
[0021]固胶单元，连接在湿法刻蚀单元和干法除硅渣刻蚀单元之间，用于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。
[0022]进一步地，所述干法除硅渣刻蚀单元包括:
[0023]除硅渣子单元，用于利用干法去除所述铝层中残留的硅渣: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。
[0024]进一步地，所述干法除硅渣刻蚀单元包括:
[0025]干法刻蚀子单元，用于对所述铝层进行干法刻蚀: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。
[0026]进一步地，所述干法除硅渣刻蚀单元为:各向异性刻蚀机台。
[0027]进一步地，所述干法除硅渣刻蚀单元为:AME8330。
[0028](三)有益效果
[0029]可见，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。
[0030]本发明在各向异性刻蚀机台进行除硅渣操作，并与干法铝刻蚀结合起来，一次性在各向异性刻蚀机台获得所需的功率元器件产品，避免了原来分开不同类型机台作业而引入的异常，取得良好的效果。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是湿法铝刻蚀后功率元器件产品的结构示意图；
[0033]图2是本发明实施例铝刻蚀方法的基本流程示意图；
[0034]图3是本发明一个优选实施例铝刻蚀方法的流程示意图；
[0035]图4是本发明实施例铝刻蚀系统的基本结构示意图；
[0036]图5是本发明一个优选实施例铝刻蚀系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
[0038]本发明实施例首先提出一种铝刻蚀方法，参见图2，包括:
[0039]步骤201:利用湿法刻蚀具有光刻胶层的铝层。
[0040]步骤202: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。
[0041 ] 可见，在本发明实施例提出的铝刻蚀方法中，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。本发明实施例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。
[0042]在本发明的一个实施例中，可以在去除硅渣之前，利用固胶的方法去除晶圆表面及光刻胶的水分，提高光刻胶的抗轰击性及耐腐蚀性。优选地，可以利用紫外光照射光刻胶层并加热至120至140摄氏度烘烤，时间控制在100至150秒。通过固胶，可以去除湿法铝腐蚀后残留下来的水分，同时蒸发掉光刻胶中的部分溶剂，增强光刻胶与铝的粘附性以及抗蚀性。
[0043]在本发明的另一个实施例中，优选地，去除铝层中残留的硅渣可以利用如下步骤:
[0044]将氧气(O2)及四氟化碳(CF4)混合气体通入铝层表面，通过真空泵使腔内压力达到 35 至 45mtorr ；
[0045]利用射频(RF)将上述混合气体电离，形成含氟、氧的等离子气体；
[0046]令含氟、氧的等离子气体与铝层中残留的硅渣反应4至6分钟，停上加RF，反应停止。抽去反应生成的SiF4、CO2, CO等气体，得到去除硅渣后的功率元器件产品。
[0047]在本发明的一个实施例中，优选地，对铝层进行干法刻蚀可以包括:
[0048]向铝层表面通入所需的混合气体CL2、BCL3> CHF3 ；
[0049]待压力稳定后加RF将上述混合气体电离；
[0050]电离后的气体中的CL与AL反应生成ALCL3，将反应后残留气体抽走，达到设定时间后停止加RF，刻蚀完