CN103426750B - 一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其包含：1、晶圆上依次溅镀钛金属层、氮化钛层、铝金属层和氮化钛薄膜；2、涂覆光刻胶并进行显影；3、紫外线硬化处理光刻胶；4、湿法蚀刻制成镀有氮化钛薄膜的金属线；5、去除氮化钛薄膜上的光刻胶；6、清洗晶圆表面以及镀有氮化钛薄膜的金属线；7、湿法蚀刻掉未制成金属线区域内的钛金属层、氮化钛层、金属线上镀有的氮化钛薄膜；8、蚀刻后灰化处理；9、蚀刻后检查。本发明在金属层上增加氮化钛薄膜，利用氮化钛薄膜的平滑表面，优化光刻胶与金属层之间的附着力，解决金属线上金属线切口的问题，提高产品良率；该增加的氮化钛薄膜最后可用湿法蚀刻去除，以获得和原来一样的金属层结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体领域的蚀刻工艺，具体涉及一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法。
背景技术
目前，在湿法蚀刻工艺中，由于金属表面粗糙不平，使得光刻胶（PR）与金属之间的附着力不理想，导致在湿法蚀刻工艺过程中，湿法蚀刻的基本（baseline）上会出现类似“老鼠咬（mouse bite）”的切口，严重的会使金属线断开。
例如下述中现有技术的一种湿法蚀刻流程，该流程包含以下步骤：
步骤1、在晶圆上依次金属溅镀（sputter）一层400埃（Å）的钛金属（TI）层、一层1000埃的氮化钛（TIN）层，以及一层40000埃的铝金属（AL）层。
步骤2、根据光刻掩膜版上所设计的图案，在晶圆上涂覆光刻胶（PR）并进行光刻（PH），在晶圆表面上（即上述的铝金属层表面上）设计作为金属线（M1）的区域留下光刻胶。
步骤3、由于经过光刻显影后，保留下来的光刻胶膜发生了软化和膨胀，光刻胶与铝金属层表面的附着力下降，为了保证下一道对铝金属进行湿法蚀刻工序能顺利进行，需使光刻胶和铝金属层表面更好地粘结，所以对保留下的光刻胶进行紫外线硬化（UV cure）工艺。
步骤4、湿法蚀刻去除未被光刻胶覆盖的铝金属层、氮化钛（TIN）层和钛金属（TI）层的相应多余部分。
步骤5、经过湿法蚀刻并完成金属线（M1）的形成后，对其进行金属湿法蚀刻后的灰化处理（ASHING-AFTER METAL WET ET），去除金属线（M1）表面上保留的光刻胶。
步骤6、在晶圆表面涂覆清洗溶剂（SOLVENT），并运用超声波（MEGASONIC）对晶圆表面以及其表面形成的金属线（M1）进行清洗。
步骤7、对晶圆进行55秒的后道制程的灰化处理（ASHING-BEOL），BEOL即back endof line，指接触（contact）之后所涉及到的工艺步骤。
步骤8、对晶圆进行蚀刻后检查（AEI，After Etching Inspection）。在通过湿法蚀刻完成金属线的制成工艺后，对晶圆产品实施全检或抽样检查，以提高产品良率，避免不良品外流；达到品质的一致性和制程的重复性；显示制程能力的指针；阻止异常扩大、节省成本。
在上述的一种湿法蚀刻流程的缺点在于，在对铝金属（AL）层表面涂覆光刻胶（PR）时，由于铝金属层表面粗糙不平，使光刻胶（PR）与铝金属层表面之间的附着力不理想，最终会导致通过湿法蚀刻铝金属层形成的金属线（M1）上产生金属线切口问题。
发明内容
本发明提供了一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，提高金属与光刻胶之间的附着力，解决湿法蚀刻中由于金属与光刻胶附着力不理想，造成的金属线切口问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特点是，该方法包含以下步骤：
步骤1、在晶圆上依次溅镀钛金属层、氮化钛层和铝金属层，再在铝金属层的表面上溅镀一层氮化钛薄膜；
步骤2、采用光刻，在铝金属层上的整个氮化钛薄膜的表面上涂覆光刻胶，再根据光刻掩膜版的设计进行显影，在晶圆上需要制成金属线的区域内保留光刻胶；
步骤3、对氮化钛薄膜表面上涂覆的光刻胶进行紫外线硬化工艺处理；
步骤4、在未涂覆有光刻胶的区域内采用湿法蚀刻去除铝金属层和铝金属层表面上氮化钛薄膜，从而在涂覆有光刻胶的区域内制成镀有氮化钛薄膜的金属线；
步骤5、将镀有氮化钛薄膜的金属线上所涂覆的光刻胶去除；
步骤6、清洗晶圆表面以及其上制成的镀有氮化钛薄膜的金属线；
步骤7、将未制成金属线区域内的钛金属层、氮化钛层，以及金属线上镀有的氮化钛薄膜采用湿法蚀刻去除，完成金属线的制成；
步骤8、对晶圆进行蚀刻后灰化处理；
步骤9、对晶圆进行蚀刻后检查。
上述的步骤5中，采用金属湿法蚀刻后的灰化处理去除光刻胶。
上述的步骤6中，在晶圆表面以及其晶圆表面制成的镀有氮化钛薄膜的金属线上采用涂覆清洗溶剂及超声波进行清洗。
上述的步骤8中，对制成金属线的晶圆进行55秒的后道制程的灰化处理。
上述的步骤9中，晶圆的蚀刻后检查采用全检或抽样检查。
本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法和现有技术的湿法蚀刻制成金属线的工艺相比，其优点在于，本发明在用于制成金属线的铝金属层的表面上增加一层氮化钛薄膜，利用氮化钛薄膜的平滑表面，优化了光刻胶与铝金属层之间的附着力，解决了在对铝金属层进行湿法蚀刻以制成金属线时，由于铝金属层表面的粗糙不平，造成光刻胶与铝金属层之间的附着力不理想，从而导致在最终制成的金属线上发生金属线切口的问题，提高产品良率；
本发明中上述增加的氮化钛薄膜又可以最后用湿法蚀刻来去除，从而获得和原来一样的金属层结构。
附图说明
图1为本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法的流程图；
图2为本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法的步骤1和步骤2的示意图；
图3为本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法的步骤4的示意图；
图4为本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法的步骤5的示意图；
图5为本发明一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法的步骤7的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本发明具体实施例。
如图1所示，本发明公开了一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，该方法包含以下步骤：
步骤1、如图2所示，在晶圆上溅镀一层400埃（Å）的钛金属（TI）层，在钛金属（TI）层上溅镀一层1000埃的氮化钛（TIN）层，再在氮化钛（TIN）层上溅镀一层40000埃的铝金属（AL）层。本发明的区别技术特征在于，在40000埃的铝金属层的表面上再溅镀一层250埃的氮化钛薄膜（TIN film）。
步骤2、采用光刻（PH）技术，在铝金属层上的整个氮化钛薄膜的表面上涂覆光刻胶（PR），再根据光刻掩膜版上所设计的图案，进行显影，在晶圆上设计用于制成金属线区域内的氮化钛薄膜的表面上保留光刻胶。
步骤3、对氮化钛薄膜表面上涂覆的光刻胶进行紫外线硬化工艺（UV cure）处理，以解决光刻胶膜在进行光刻后发生的软化和膨胀现象，保证下一道对铝金属进行湿法蚀刻工序的顺利进行。
步骤4、如图3所示，采用湿法蚀刻去除铝金属层和铝金属层表面上氮化钛薄膜，从而在涂覆有光刻胶的区域内制成镀有一层250埃的氮化钛薄膜的金属线（M1），同时也保留该金属线（M1）区域下氮化钛（TIN）层和钛金属（TI）层的相应部分。
步骤5、如图4所示，经过湿法蚀刻形成镀有氮化钛薄膜的金属线（M1）后，对其进行金属湿法蚀刻后的灰化处理（ASHING-AFTER METAL WET ET），将镀有氮化钛薄膜的金属线上所涂覆的光刻胶去除。
步骤6、在晶圆表面涂覆清洗溶剂（SOLVENT），并对晶圆运用超声波（MEGASONIC），清洗晶圆表面以及其上制成的镀有氮化钛薄膜的金属线。
步骤7、如图5所示，将未制成有金属线的区域内的位于底部的400埃钛金属层、1000埃的氮化钛层，以及金属线顶部上镀有的250埃的氮化钛薄膜，采用湿法蚀刻去除。保留金属线（M1）以及金属线下的钛金属层和氮化钛层，将铝金属层所制成的金属线露出，完成金属线的制成。
步骤8、对制成金属线的晶圆进行55秒的后道制程的灰化处理（ASHING-BEOL）。
步骤9、在通过湿法蚀刻完成金属线的制成工艺后，对晶圆进行蚀刻后检查（AEI），蚀刻后检查采用全检或抽样检查。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (5)
1.一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1、在晶圆上依次溅镀钛金属层、氮化钛层和铝金属层，再在铝金属层的表面上溅镀一层氮化钛薄膜；
步骤2、采用光刻，在铝金属层上的整个氮化钛薄膜的表面上涂覆光刻胶，再根据光刻掩膜版的设计进行显影，在晶圆上需要制成金属线的区域内保留光刻胶；
步骤3、对氮化钛薄膜表面上涂覆的光刻胶进行紫外线硬化工艺处理；
步骤4、在未涂覆有光刻胶的区域内采用湿法蚀刻去除铝金属层和铝金属层表面上氮化钛薄膜，从而在涂覆有光刻胶的区域内制成镀有氮化钛薄膜的金属线；
步骤5、将镀有氮化钛薄膜的金属线上所涂覆的光刻胶去除；
步骤6、清洗晶圆表面以及其上制成的镀有氮化钛薄膜的金属线；
步骤7、将未制成金属线区域内的钛金属层、氮化钛层，以及金属线上镀有的氮化钛薄膜采用湿法蚀刻去除，完成金属线的制成；
步骤8、对晶圆进行蚀刻后灰化处理；
步骤9、对晶圆进行蚀刻后检查。
2.如权利要求1所述的一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特征在于，所述的步骤5中，采用金属湿法蚀刻后的灰化处理去除光刻胶。
3.如权利要求1所述的一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特征在于，所述的步骤6中，在晶圆表面以及其晶圆表面制成的镀有氮化钛薄膜的金属线上采用涂覆清洗溶剂及超声波进行清洗。
4.如权利要求1所述的一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特征在于，所述的步骤8中，对制成金属线的晶圆进行55秒的后道制程的灰化处理。
5.如权利要求1所述的一种无金属线切口问题的金属湿法蚀刻方法，其特征在于，所述的步骤9中，晶圆的蚀刻后检查采用全检或抽样检查。
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