[发明专利]用于功率器件厚金属刻蚀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中的金属刻蚀的方法，特别是涉及一种用于功率器件厚金属刻蚀的方法。

背景技术

功率器件制造工艺中，如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）制造中，金属层厚度通常在3～3.5μm，特殊产品为使器件耐大电流，金属层厚度会增厚到6μm。

其中，对于现有功率器件制造工艺中的干法刻蚀厚金属流程，如下：

1）在介质层上厚金属淀积，金属材质为AlCu或AlSiCu，厚度5～7μm，光刻胶涂布、曝光、显影；

2）干法刻蚀金属，刻蚀深度6μm，刻蚀厚金属后的断面如图1所示。

对于上述只用一步干法刻蚀厚金属过程，会使厚金属的应用直接导致通常应用的干法刻蚀工艺困难，刻蚀上层金属的过程中形成的有机生成物覆盖下层金属，造成刻蚀残留，从而导致器件失效。

另外，虽然在功率器件制造工艺中，也有用湿法刻蚀厚金属的工艺，其流程如下：

1）在介质层上厚金属淀积，金属材质为AlCu或AlSiCu，厚度5～7μm，光刻胶涂布、曝光、显影；

2）湿法刻蚀金属，刻蚀深度6μm，刻蚀厚金属后的断面如图2所示。

虽然只用一步湿法刻蚀厚金属，但由于金属层特别厚，为保证刻蚀无残留，需要加大过刻蚀（over etch），这直接导致横向刻蚀量过大，从而会有刻蚀过程中出现光刻胶附着不牢，引起漂胶的风险，而且因横向刻蚀量过大，药液会对器件下层结构造成不良影响，即会导致器件下层结构被药液刻蚀的问题。

因此，需开发出一种新的厚金属刻蚀工艺，以降低金属残留，以及湿法刻蚀中出现的漂胶、过刻等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于功率器件厚金属刻蚀的方法。通过该方法，可有效改善厚金属的刻蚀残留问题，以及湿法刻蚀中出现的漂胶、过刻等问题。

为解决上述技术问题，本发明的用于功率器件厚金属刻蚀的方法，包括步骤：

1）在介质层上淀积厚金属层；

2）在厚金属层上，进行光刻胶涂布、曝光、显影；

3）湿法刻蚀厚金属层；

4）干法刻蚀厚金属层。

所述功率器件包括：金属氧化物半导体场效应晶体管。

所述步骤1）中，介质层包括：化学气相沉积生成的二氧化硅和硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）；厚金属层淀积的方法包括：物理气相沉积（PVD）；金属材质为AlCu或AlSiCu，厚金属层的厚度为5～7μm。

所述步骤2）中，光刻胶的厚度2μm～4μm。

所述步骤3）中，湿法刻蚀中采用的化学药液包括：磷酸、硝酸或醋酸中的两种或三种的混合液；其中，磷酸的重量百分百为70%～80%，硝酸的重量百分百为3%～8%，醋酸的重量百分百为3%～15%。湿法刻蚀的深度为2～4μm。

所述步骤4）中，干法刻蚀的深度为2～4μm。

在功率器件制造工艺中，本发明通过先利用湿法将厚金属层需要刻蚀部分减薄，同时湿法刻蚀过程中通过药液、去离子水的冲刷把刻蚀生成物带走，有效减少后续干法刻蚀的障碍物；随后再进一步用干法刻蚀，将剩余金属刻掉。因此，本发明既可以有效改善只用干法刻蚀厚金属的刻蚀残留问题，又可避免只用湿法刻蚀厚金属的漂胶、横向刻蚀量过大造成器件下层结构被刻蚀的不良影响，有效改善厚金属的刻蚀残留问题，以及湿法刻蚀中出现的漂胶、过刻问题。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有工艺干法刻蚀厚金属后的断面示意图；

图2是现有工艺湿法刻蚀厚金属后的断面示意图；

图3是本发明的光刻胶显影后的断面示意图；

图4是本发明的湿法刻蚀后的断面示意图；

图5是本发明的干法刻蚀后的断面示意图。

具体实施方式

本发明的用于功率器件（如金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET）厚金属刻蚀的方法，包括步骤：

1）在层间介质层（ILD）上，采用PVD方法淀积厚金属层；

其中，层间介质层的材质，自下而上，依次为化学气相沉积生成的二氧化硅和硼磷硅酸盐玻璃（BPSG），二氧化硅的厚度为1000A～2000A，BPSG的厚度3000A～6000A；金属材质为AlCu或AlSiCu，该厚金属层的厚度为5～7μm；

2）在厚金属层上，进行光刻胶涂布、曝光、显影，结果如图3所示；其中，光刻胶厚度可为2μm～4μm；