[发明专利]一种金属电极结构的实现方法

说明书

本发明公开了一种金属电极结构的实现方法，该方法包括：通过金属化方法形成钛铝双层金属，其中钛金属设于底层，位于衬底表面，铝金属设于顶层，位于钛金属表面；涂覆光刻胶，并光刻出掩膜图形；基于单片式湿法喷雾腐蚀系统，使用特定的腐蚀液，控制腐蚀过程的转速、喷淋压力、喷淋区域与喷淋时间等参数，逐层腐蚀铝金属、钛金属，然后再次腐蚀铝金属，使铝金属的侧蚀继续增大，露出底层钛的边界，最终形成底层钛边缘超出顶层铝边缘至少0.1um的电极结构；相比于传统的槽式腐蚀，得到了更好的稳定性、均匀性与形貌；相比于一般的多层金属腐蚀结果，避免了因为底层金属侧蚀带来的缝隙，消除了器件的可靠性隐患；相比于干法刻蚀，避免了腔体沾污、衬底损伤以及等离子体损伤等问题。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造中的湿法腐蚀工艺领域，特别涉及一种金属电极结构的实现方法。

背景技术

在半导体器件上，出于多种目的，常使用金属化工艺来在芯片上淀积导电金属薄膜。考虑金属材料是否合格主要有几点要求：导电性、粘附性、淀积难度、平坦化、可靠性、抗腐蚀性和应力，在这些方面，钛和铝都具有良好表现。钛金属因其功函数大、接触电阻小、粘附性好等特点，在肖特基接触、欧姆接触、阻挡层金属、金属互联、接触金属以及合金组分等方面被广泛使用。铝金属因其低电阻率、低成本以及工艺兼容性，是目前半导体制造业中最主要的材料之一，在金属互联、电极加厚、焊接金属、表面钝化以及欧姆接触等方面被广泛使用。钛铝双层金属，作为肖特基二极管的势垒金属、势垒金属的加厚金属，以及MOSFET欧姆金属的加厚金属，都是常见的金属电极结构。因此，对钛铝金属进行图形化处理，是一道半导体制程中有广泛需求的关键技术。

湿法腐蚀是半导体器件制程中广泛使用的一种工艺，在漂去金属或介质、去除残留物以及大尺寸图形腐蚀应用方面起着重要的作用。与干法刻蚀相比，湿法腐蚀对于下层材料可以具有极高的选择比，对器件不会带来等离子体损伤，使用的基础条件也相对简单。而单片式湿法喷雾腐蚀，是一种改良的、具有更高精度的湿法腐蚀方法，相对于传统的浸泡腐蚀有几个优点，主要是工艺均匀性和精确度的显著提高。单片作业模式，设备对溶液比例、温度以及机械运转的精确控制，腐蚀后及时喷水冲洗，使腐蚀的均匀性、可控性得到保障；来自腐蚀液、槽体的污染程度也明显降低。此外，喷雾腐蚀系统通常是封闭的，提高了人员操作的安全性。

在既定的工艺过程中需要对钛-铝金属叠层进行逐层图形化，并最终形成底层钛金属边缘超出顶层铝金属边缘至少0.1um的结构。上述工艺过程要求有良好的均与性、可控性与洁净度，片内、片间均匀性＜5％；能够实现20um以上宽度线条的腐蚀；金属边缘整齐、无钻蚀；层间不存在因底层金属过侧蚀带来的缝隙，进而引入器件可靠性隐患。

常规湿法腐蚀使用槽式浸泡的方式，随着工艺条件的变化、溶剂的挥发，溶液的寿命往往难以控制，工艺条件无法固化，有可能极度依赖人力调控，或容易出现腐蚀不净、过腐蚀等问题，导致产品损失；槽式设备的洁净度无法保障，一些难以清洁的沾污容易在槽体或管路内长期积累，在腐蚀过程中附着到圆片表面，造成工艺异常；另一方面，由于槽内不同位置溶液交换的差异，片内、片间、批次间均匀性难以满足5％的要求，一些细线条内的腐蚀甚至可能无法实现，对于稳定性要求高或线条精度要求高的工艺，槽式腐蚀方式难以满足；而干法刻蚀又会引入腔体沾污、衬底损伤以及等离子体损伤等问题，对器件带来不可逆的损害。因此，寻找一种较高精度、控制性好的钛铝金属腐蚀工艺有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属电极结构的实现方法，该方法能够在连续腐蚀两层金属的同时，保证较好的湿法腐蚀均匀性、可控性与洁净度，呈现较好的金属侧壁形貌，形成具有较高可靠性的器件结构。

为达上述目的，本发明提供了一种金属电极结构的实现方法，包括以下的步骤：

步骤1：在所述金属电极表面涂覆光刻胶，并光刻形成掩膜；

步骤2：将光刻后的圆片传入单片式喷雾腐蚀系统，封闭腔体；

步骤3：使用铝腐蚀液喷雾腐蚀铝金属；