CN107887257A - 晶圆正面蒸金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆正面蒸金的方法，所述晶圆的正面形成有金属区和绝缘区；在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分覆盖一层光刻胶层，再在所述光刻胶层和所述剩余的金属区上形成金属层，去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，本发明提供的晶圆正面蒸金的方法将光刻胶层覆盖所述金属区的边缘部分，将所述金属层覆盖至剩余的金属区和光刻胶层上，所述正面金属的金属材料与所述金属区的粘附力大于所述正面金属与所述光刻胶层的粘附力，利用金属材料在光刻胶层和在金属上的粘附力差别，后续可以轻易的去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，而不会使正面金属发生剥离或翘起。

Description

晶圆正面蒸金的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆正面蒸金的方法。
背景技术
在晶圆加工工程中，在制造某些半导体器件时或者在制造某种类型的集成电路时，会遇到需要对晶圆进行正面金属(front metal)沉积(即晶圆正面蒸金工艺)的情况。尤其是功率器件在封装过程中，上下电极与芯片焊接时会引入较大内热阻，正面蒸金工艺可以从根本上解决了此问题，降低器件的正向压降VF、提高芯片的剪切应力，从而提高芯片的固有可靠性和抗热疲劳性能。
然而，在实际的生产过程中，在晶圆表面形成的金属层很容易有缺陷(metallifting和metal peeling)，造成器件也产生缺陷，其良率和可靠性会降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆正面蒸金的方法，以解决现有技术中由于晶圆表面的金属层剥离而造成的器件良率和可靠性降低的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆正面蒸金的方法，包括：
提供晶圆，所述晶圆的正面包括金属区和绝缘区；
形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述绝缘区和所述金属区的边缘部分；
形成金属层，所述金属层覆盖所述光刻胶层和剩余的所述金属区；
去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层；
可选的，所述绝缘区和所述金属区的数量为多个；
可选的，形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述绝缘区和所述金属区的边缘部分包括：
在所述晶圆上淀积六甲基二硅胺蒸汽；
在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分涂布第一层光刻胶，并进行软烘烤和全面曝光；
在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分涂布第二层光刻胶，并进行软烘烤和对所述金属区的边缘部分进行曝光；
采用两次显影液处理所述光刻胶层；
可选的，所述光刻胶层的侧壁与所述晶圆的正面构成一个锐角；
可选的，去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层之后，所述晶圆的正面蒸金方法还包括：
对所述金属层进行研磨以平坦化所述金属层；
采用去离子水对所述晶圆进行清洗；
可选的，采用蒸发的工艺形成所述金属层；
可选的，采用剥离的方法去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层；
可选的，所述金属区的材料包括铝、铜和钨中的一种或多种；
可选的，所述绝缘区的材料包括氮化硅和/或氮化钛；
可选的，所述正面金属的材料包括钛、镍和银中的一种或多种；
可选的，所述晶圆正面蒸金的方法用于MOS晶体管制造。
发明人研究发现，在进行晶圆正面蒸金后，金属层的边缘很容易卷边或者翘起，进而造成器件的缺陷，进一步寻找金属层边缘发生剥落的原因时，发明人发现，现有技术中，形成的所述金属层覆盖所述金属区和所述绝缘区的边缘部分，由于所述正面金属材料在绝缘区的粘附力差，在所述金属层形成图案的过程中，当使用外力去除覆盖在绝缘区的光阻时，会使金属层边缘区域被拉起，随之造成器件的缺陷。
本发明提供了一种晶圆正面蒸金的方法，所述晶圆的正面形成有金属区和绝缘区；在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分覆盖一层光刻胶层，再在所述光刻胶层和所述剩余的金属区上形成金属层，去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，本发明提供的晶圆正面蒸金的方法将光刻胶层覆盖所述金属区的边缘部分，将所述金属层覆盖至剩余的金属区和光刻胶层上，所述正面金属的金属材料与所述金属区的粘附力大于所述正面金属与所述光刻胶层的粘附力，利用金属材料在光刻胶层和在金属上的粘附力差别，后续可以轻易的去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，而不会使正面金属发生剥离或翘起。
附图说明
图1为实施例提供的晶圆正面蒸金的方法的流程图；
图2-图6为使用所述晶圆正面蒸金的方法形成的半导体结构的剖面示意图；
其中，1-衬底，11-金属区，12-绝缘区，2-光刻胶层，3-金属层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，其为实施例提供的晶圆正面蒸金的方法的流程图，如图1所示，所述晶圆的正面蒸金方法包括：
S1：提供晶圆，所述晶圆的正面包括金属区和绝缘区；
S2：形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述绝缘区和所述金属区的边缘部分；
S3：形成金属层，所述金属层覆盖所述光刻胶层和剩余的所述金属区；
S4：去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层。
本发明提供的晶圆正面蒸金的方法将光刻胶层覆盖所述金属区的边缘部分，将所述金属层覆盖至剩余的金属区和光刻胶层上，所述正面金属的金属材料与所述金属区的粘附力大于与所述光刻胶层的粘附力，利用金属材料在光刻胶层和在金属上的粘附力差别，后续可以轻易的去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，而不会使正面金属发生剥离或翘起。
具体的，请参考图2至图6，其为使用所述晶圆正面蒸金的方法形成的半导体结构的剖面示意图。接下来，将结合图2至图6对所述晶圆正面蒸金的方法作进一步描述。
首先，请参阅图2，提供晶圆，所述晶圆分为正面和背面，所述晶圆的正面上形成有呈阵列分布的器件区和非器件区，所述晶圆的器件区用于后续形成器件，所述晶圆的非器件区用于引出器件的电极(包括源极、漏极和栅极)，电极的材料为导电的金属材料，例如是铝(Al)材料、铜(Cu)材料或者钨(W)材料中的其中一种或多种，在电极上蒸发一层正面金属可以有效的降低器件的正向压降VF、提高芯片的剪切应力，从而提高芯片的固有可靠性和抗热疲劳性能。所述电极区域形成所述晶圆的金属区11，所述器件区和所述非器件区的非电极区域被介质层覆盖，以形成绝缘区12，所述介质层的材料包括氮化硅(Si3N4)和/或氮化钛(TiN)材料，可以理解的是，所述金属区11和所述绝缘区12的数量为多个。
请参阅图3，在所述晶圆的正面形成光刻胶层2，所述光刻胶层2覆盖所述绝缘区12和所述金属区11的边缘部分，可以理解的是，由于所述金属区11是由多个分立的电极组成的，所述光刻胶层2可以覆盖每个电极的边缘部分。优选的，所述光刻胶层2的侧壁与所述晶圆的正面构成一个锐角，使所述光刻胶层3的侧壁呈倾斜状，便于后续可以更加轻易的去除所述光刻胶层2。
具体的，使所述光刻胶层2的侧壁为一个斜面的方法包括：在所述晶圆上淀积六甲基二硅胺蒸汽；涂布第一层光刻胶，并进行软烘烤和全面曝光；涂布第二层同种的光刻胶，软烘烤，用相应的光罩进行部分曝光(金属区11边缘区域)；第一次显影液喷吐，静止，将所述晶圆甩干；第二次显影液喷吐，静止，去离子水冲洗所述晶圆并甩干，由金属区11的边缘区域的第一层光刻胶经历了两次曝光，在显影时，这部分光刻胶的显影的速率就会比第二层光刻胶快，从而使两层光刻胶在显影后形成上宽下窄的倒梯形的形状，具体如图3所示。所述光刻胶层2在通过两次显影后侧壁形成一斜面，相较于垂直的侧壁来说，与所述晶圆的接触面积更少，更容易被剥离。
接下来请参阅图4，在所述晶圆的正面形成金属层3，所述金属层3覆盖所述光刻胶层2和剩余的所述金属区11，所述金属层3的材料包括钛(Ti)、镍(Ni)和银(Ag)中的一种或多种。采用蒸发工艺将所述正面金属材料覆盖至所述光刻胶层2和剩余的所述金属区11上。
蒸发由将待蒸发的材料放进坩埚、在真空系统中加热并使之蒸发成蒸气的过程组成，本实施例中是利用电子束加热放置在坩埚中的正面金属材料，在坩埚中保持高温真空环境，蒸气分子的平均自由程增加，并且在真空腔里以直线运动，直到它撞到晶圆的表面凝结形成金属薄膜，即金属层3。所述蒸发工艺的台阶覆盖难以产生均匀的台阶覆盖，所以，在所述光刻胶层2和所述正面金属3的接触面上，其正面金属材料不均匀，更有利于后续去除光刻胶层2。
接着，请参阅图5，采用外力剥离所述光刻胶层2和所述光刻胶层2上的金属层3，只保留金属区11中间部分的金属层3。由于所述金属层3与所述金属区11的材料均为金属材料，其接触的部分粘附力大，而所述金属层3与所述光刻胶层2接触面的部分粘附力小，可以将所述光刻胶层2剥离而不会造成金属层3的边缘部分翘起或剥离。
最后请参阅图6，去除所述光刻胶层2和所述光刻胶层2上的金属层3后，可以采用砂轮对所述晶圆进行研磨，以平坦化剩余的所述金属层3，使所述圆的表面趋于平坦，减少所述晶圆表面的起伏。当然，对所述晶圆进行平坦化后，在所述晶圆的表面引入了杂质颗粒，接下来，可以采用去离子水对所述晶圆进行冲洗，以去除所述杂质颗粒对晶圆的影响。
本实施例提供的晶圆正面蒸金的方法可用于功率器件的封装和MOS晶体管制造等制成。
综上，在本发明实施例提供的一种晶圆正面蒸金的方法中，所述晶圆的正面形成有金属区和绝缘区；在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分覆盖一层光刻胶层，再在所述光刻胶层和所述剩余的金属区上形成金属层，去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，本发明提供的晶圆正面蒸金的方法将光刻胶层覆盖所述金属区的边缘部分，将所述金属层覆盖至剩余的金属区和光刻胶层上，所述正面金属的金属材料与所述金属区的粘附力大于所述正面金属与所述光刻胶层的粘附力，利用金属材料在光刻胶层和在金属上的粘附力差别，后续可以轻易的去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层，而不会使正面金属发生剥离或翘起。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述晶圆正面蒸金的方法包括：
提供晶圆，所述晶圆的正面包括金属区和绝缘区；
形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述绝缘区和所述金属区的边缘部分；
形成金属层，所述金属层覆盖所述光刻胶层和剩余的所述金属区；
去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层。
2.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述绝缘区和所述金属区的数量为多个。
3.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，形成光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述绝缘区和所述金属区的边缘部分包括：
在所述晶圆上淀积六甲基二硅胺蒸汽；
在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分涂布第一层光刻胶，并进行软烘烤和全面曝光；
在所述绝缘区和所述金属区的边缘部分涂布第二层光刻胶，并进行软烘烤和对所述金属区的边缘部分进行曝光；
采用两次显影液处理所述光刻胶层。
4.如权利要求3所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述光刻胶层的侧壁与所述晶圆的正面构成一个锐角。
5.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层之后，所述晶圆的正面蒸金方法还包括：
对所述金属层进行研磨以平坦化所述金属层；
采用去离子水对所述晶圆进行清洗。
6.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，采用蒸发的工艺形成所述金属层。
7.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，采用剥离的方法去除所述光刻胶层和所述光刻胶层上的金属层。
8.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述金属区的材料包括铝、铜和钨中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述绝缘区的材料包括氮化硅和/或氮化钛。
10.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述正面金属的材料包括钛、镍和银中的一种或多种。
11.如权利要求1所述的晶圆正面蒸金的方法，其特征在于，所述晶圆正面蒸金的方法用于MOS晶体管制造。
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