半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件中，一些器件，需對金(Au)層進行刻蝕以形成金圖案塊，例如MEMS器件中，兩晶圓之間的Au-Si共晶鍵合需在一晶圓上形成金圖案塊，以與另一晶圓上的硅進行鍵合。Au-Si共晶鍵合是利用Au-Si共晶合金熔融溫度較低(363°C，比純金或純硅熔點低得多)的特點，將它作為中間介質(zhì)層，在較低的溫度下通過加熱熔融實現(xiàn)共晶鍵合。
[0003]實際工藝中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有對金層的刻蝕過程中存在一些問題，例如一、容易出現(xiàn)金殘留；二、底切(Undercut)量均勻性不高，即同一批刻蝕形成的多個金圖案塊的橫向去除量不等，有的多，有的少。上述問題都將影響共晶鍵合的兩晶圓的牢固度。
[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供一種新的半導(dǎo)體器件的制作方法加以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有金層的刻蝕容易出現(xiàn)金殘留，以及多個金圖案塊的底切量均勻性不高。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括:
[0007]提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有金層，所述金層上具有圖形化的掩膜層；
[0008]以所述圖形化的掩膜層為掩膜對所述金層進行圖形化，所述金層的圖形化為濕法腐蝕，采用的溶液為包含KI與12的水溶液，所述濕法腐蝕分多次進行，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗。
[0009]可選地，每次濕法腐蝕的時間小于I分鐘。
[0010]可選地，所述濕法腐蝕的次數(shù)大于4次。
[0011]可選地，每次去離子水沖洗的時間大于2分鐘。
[0012]可選地，每次去離子水沖洗的時間范圍為:2分鐘?5分鐘。
[0013]可選地，濕法腐蝕采用的水溶液中，I2的質(zhì)量百分比小于2%，KI的質(zhì)量百分比小于5 %，去離子水的質(zhì)量百分比大于93 %。
[0014]可選地，濕法腐蝕采用的水溶液中，12的質(zhì)量百分比為1.3%, KI的質(zhì)量百分比為4%，去咼子水的質(zhì)量百分比為94.7%。
[0015]可選地，所述金層的厚度為300納米，圖形化形成的每個金圖案塊的底切量小于3微米。
[0016]可選地，所述半導(dǎo)體襯底材質(zhì)為硅，所述掩膜層材質(zhì)為光刻膠。
[0017]可選地，所述金層圖形化后，采用低壓氣流吹干。
[0018]可選地，所述半導(dǎo)體器件為MEMS器件，所述圖形化的金層用于晶圓鍵合。
[0019]可選地，所述半導(dǎo)體器件為MEMS器件，所述MEMS器件具有可動敏感薄膜和固定電極，所述圖形化的金層用于形成引出可動敏感薄膜和固定電極電信號的接觸電極。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:1)采用多次濕法腐蝕對金層進行圖形化，濕法腐蝕溶液為包含KI與12的水溶液，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗，如此，每次腐蝕產(chǎn)生的副產(chǎn)物能得以及時剝離，避免一次長時間腐蝕金層產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物包覆該金層造成該金層的進一步腐蝕速率減緩，同時避免了不同區(qū)域腐蝕速率不同造成的金殘留以及形成的多個金圖案塊存在底切量均勻性不高問題。
[0021]2)可選方案中，每次濕法腐蝕的時間小于I分鐘，研究表明，上述時間處理形成的多個金圖案塊的底切量均勻性較高。
[0022]3)可選方案中，每次去離子水沖洗的時間范圍為:2分鐘?5分鐘，研究表明，上述時間范圍的去離子水沖洗能將刻蝕副產(chǎn)物完全去除，且總的處理時間短，處理效率高。
【附圖說明】
[0023]圖1至圖4本發(fā)明一實施例中的半導(dǎo)體器件在各制作階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有對金層的刻蝕過程中存在一些問題，一、容易出現(xiàn)金殘留；二、底切(Undercut)量均勻性不高，即同一批刻蝕形成的多個金圖案塊的橫向去除量不等，有的多，有的少。針對上述問題，本發(fā)明人進行了分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問題的原因是:若對金層進行長時間腐蝕，例如采用包含KI與I2的水溶液進行腐蝕，上述腐蝕為各向同性腐蝕，則會發(fā)現(xiàn):隨著時間推移，金層表面聚集越來越多的刻蝕副產(chǎn)物，由于金層被刻蝕副產(chǎn)物包覆，因而影響金層的進一步腐蝕速率，不同區(qū)域包覆的刻蝕副產(chǎn)物量多少不同，部分區(qū)域的金層可能無法與腐蝕溶液接觸，因而一方面，在縱向上，可能造成金殘留，另一方面，在橫向上，不同金圖案塊的底切量不同。基于上述分析，本發(fā)明提出:將一次長時間腐蝕改為多次濕法腐蝕對金層進行圖形化，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗，如此，每次腐蝕產(chǎn)生的副產(chǎn)物能得以及時剝離，不影響金層的進一步腐蝕速率，因而可以同時解決金殘留與底切量不均勻的問題。
[0025]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。為清楚說明本發(fā)明的原理，以下未按比例制圖。
[0026]圖1至圖4是本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體器件在各制作階段的結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合圖1至圖4，對制作方法進行詳細說明。
[0027]如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底1，所述半導(dǎo)體襯底I上具有金層11，所述金層11上具有圖形化的掩膜層12。
[0028]上述半導(dǎo)體襯底I的基底10例如為硅襯底，鍺襯底，絕緣體上硅等，本實施例制作形成的半導(dǎo)體器件例如為MEMS器件，一個實施例中，上述MEMS器件包括鍵合在一起用以形成空腔的基底和蓋層，上述半導(dǎo)體襯底I的基底10可以為MEMS器件的基底，即上述基底10上形成有各種有源、無源器件，金層11形成在有源、無源器件上或形成在與有源、無源器件電連接的金屬互連結(jié)構(gòu)上，上述半導(dǎo)體襯底I的基底10也可以為MEMS器件的蓋層，即上述基底10上無其它器件形成，金層11直接形成在硅或SOI上。
[0029]金層11的厚度例如為300納米。其它實施例中，金層11也可以根據(jù)需要選擇其它厚度。
[0030]本實施例中，圖形化的掩膜層12為圖案化的光刻膠，采用曝光、顯影技術(shù)形成。其它實施例中，該圖形化的掩膜層12也可以為其它材質(zhì)，例如氮化硅等。
[0031]接著，如圖2與圖3所示，以所述圖形化的掩膜層12為掩膜對所述金層11進行圖形化，所述金層11的圖形化為濕法腐蝕，采用的溶液為包含KI與12的水溶液，所述濕法腐蝕分多次進行，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗。
[0032]首先，參照圖2所示，先將半導(dǎo)體襯底I (參照圖1所示)置于包含KI與I2的水溶液2中。I2具有強氧化性，能對金進行氧化生成刻蝕副產(chǎn)物111，上述副產(chǎn)物111能溶于KI溶液，為減弱副產(chǎn)物111的包覆，實現(xiàn)較佳的副產(chǎn)物111產(chǎn)生/去除比，優(yōu)選地，對金層11進行腐蝕的水溶液2中，I2的質(zhì)量百分比小于2%，KI的質(zhì)量百分比小于5%，去離子水的質(zhì)量百分比大于93%。更優(yōu)選地，12的質(zhì)量百分比為1.3%，KI的質(zhì)量百分比為4%，去離子水的質(zhì)量百分比為94.7%。
[0033]盡管在腐蝕液水溶液2的選擇上考慮了副產(chǎn)物111的去除，然而，為實現(xiàn)較快的金層11腐蝕速率，KI的質(zhì)量百分比選擇造成上述腐蝕過程中仍存在副產(chǎn)物111的殘留。
[0034]考慮到上述副產(chǎn)物111的殘留量，本步驟的處理時間小于2分鐘，優(yōu)選小于I分鐘。
[0035]為對上述腐蝕過程中仍存在的殘留副產(chǎn)物111進行去除，以避免其包覆金層11影響金層的進一步腐蝕，如圖3所示，還采用去離子水3沖洗上述半導(dǎo)體襯底I。
[0036]上述去離子水3沖洗的時間大于2分鐘，優(yōu)選地，去離子水3沖洗的時間范圍為:2分鐘?5分鐘，上述時間范圍的去離子水3沖洗能將刻蝕副產(chǎn)物111完全去除，且總的處理時間短，處理效率高。
[0037]上述圖2至圖3的步驟可以循環(huán)進行多次，以實現(xiàn)金層11在縱向上(即厚度方向上)的去除量需求，本實施例中，考慮到批處理，優(yōu)選4次以上。其它實施例中，也可以根據(jù)實際需要采用其它次數(shù)。
[0038]最后，所述金層11圖形化后形成的金圖案塊11’，采用不活潑氣體吹干，例如氮氣，優(yōu)選低壓氣流。
[0039]可以看出，本實施例中，由于每次濕法腐蝕時間較短，之后對刻蝕副產(chǎn)物111進行了及時去除，上述腐蝕液水溶液2腐蝕、去離子水3沖洗多次進行、因而去除掩膜層12后，如圖4所示，所形成的金圖案塊11’:在縱向上，無金殘留，在橫向上，金圖案塊11’的底切量小于3微米，且不同金圖案塊11’的底切量大致相等。
[0040]本實施例中，掩膜層12的材質(zhì)為光刻膠，例如采用灰化法去除。其它實施例中，例如對于材質(zhì)為氮化硅的掩膜層12，例如采用熱磷酸去除。
[0041]本實施例中，MEMS器件包括鍵合在一起用以形成空腔的基底和蓋層，圖形化后的金圖案塊11’用于形成兩晶圓共晶鍵合的凸塊，例如位于空腔兩側(cè)。其它實施例中，上述MEMS器件的空腔也可以通過腐蝕半導(dǎo)體襯底I的基底10或基底10上的犧牲層直接在半導(dǎo)體襯底I上形成，此種情況下，半導(dǎo)體襯底I上還形成有可動敏感薄膜和固定電極，圖形化后的金圖案塊11’可以用于形成引出可動敏感薄膜和固定電極電信號的接觸電極。當然，對于本實施中的采用蓋層與基底鍵合形成的MEMS器件，該MEMS器件的基底上具有可動敏感薄膜和固定電極時，圖形化后的金圖案塊11’也可以用于形成引出可動敏感薄膜和固定電極電信號的接觸電極。對于其它實施例中，上述對金層圖形化的方法也可以用于形成其它材質(zhì)為金的部件。
[0042]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有金層，所述金層上具有圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜對所述金層進行圖形化，所述金層的圖形化為濕法腐蝕，采用的溶液為包含KI與12的水溶液，所述濕法腐蝕分多次進行，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，每次濕法腐蝕的時間小于I分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述濕法腐蝕的次數(shù)大于4次。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，每次去離子水沖洗的時間大于2分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，每次去離子水沖洗的時間范圍為:2分鐘?5分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，濕法腐蝕采用的水溶液中，12的質(zhì)量百分比小于2%，KI的質(zhì)量百分比小于5%，去離子水的質(zhì)量百分比大于93%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，濕法腐蝕采用的水溶液中，12的質(zhì)量百分比為1.3%，KI的質(zhì)量百分比為4%，去離子水的質(zhì)量百分比為94.7%。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述金層的厚度為300納米，圖形化形成的每個金圖案塊的底切量小于3微米。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底材質(zhì)為硅，所述掩膜層材質(zhì)為光刻膠。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述金層圖形化后，采用低壓氣流吹干。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為MEMS器件，所述圖形化的金層用于晶圓鍵合。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為MEMS器件，所述MEMS器件具有可動敏感薄膜和固定電極，所述圖形化的金層用于形成引出可動敏感薄膜和固定電極電信號的接觸電極。
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件的制作方法，采用多次濕法腐蝕對金層進行圖形化，濕法腐蝕溶液為包含KI與I2的水溶液，每次濕法腐蝕的時間小于2分鐘，每次濕法腐蝕完之后采用去離子水沖洗。如此，每次腐蝕產(chǎn)生的副產(chǎn)物能得以及時剝離，避免一次長時間腐蝕金層產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物包覆該金層造成該金層的進一步的腐蝕速率減緩，同時避免了不同區(qū)域腐蝕速率不同造成金殘留與形成的多個金圖案塊存在底切量均勻性不高問題。
【IPC分類】B81C1/00
【公開號】CN105712287
【申請?zhí)枴緾N201410720639
【發(fā)明人】張先明, 丁敬秀, 金滕滕
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司