本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體mems(micro-electro-mechanical?systems，微機(jī)電系統(tǒng))制造工藝是一種結(jié)合了半導(dǎo)體加工技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)的綜合技術(shù)，用于制造微型化的機(jī)械和電子集成系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常包括傳感器、執(zhí)行器以及處理單元等組件，廣泛應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。

2、非制冷紅外探測(cè)器是基于mems制造技術(shù)制造的一類特殊類型的傳感器，紅外探測(cè)器是紅外熱成像儀的核心部件，紅外熱成像儀通過(guò)將被探測(cè)物體所發(fā)出的紅外輻射引起的熱敏材料電阻的變化，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化，并通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算，轉(zhuǎn)換為可供人類視覺分辨的圖像。任何溫度大于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)向外界發(fā)射紅外輻射。紅外輻射可穿透煙霧、粉塵、雨雪等環(huán)境，可以全天候使用。由于紅外熱成像技術(shù)具有隱蔽性好、抗干擾性強(qiáng)、全天候工作等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、安防、軍事、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域中。

3、在非制冷紅外探測(cè)器制造工藝中，刻蝕工藝起到非常重要作用?？涛g工藝的要求較為細(xì)致且多樣化，包括實(shí)現(xiàn)高深寬比、精確的刻蝕角度以及空腔的釋放等目標(biāo)。而實(shí)現(xiàn)這些特定的需求往往需要通過(guò)濕法刻蝕來(lái)完成。

4、濕蝕刻蝕的各向同性溶液刻蝕作用于所有方向，刻蝕出圓形截面，而各向異性溶液利用晶體的定向性刻蝕出梯形、溝槽和空腔結(jié)構(gòu)。特別是在濕法刻蝕鋁銅，需要刻蝕角度大于45°到80°不等，這對(duì)金屬沉積的粒徑尺寸(grain?size)提出了嚴(yán)格要求，因?yàn)檫@直接影響著濕法刻蝕的速率和殘留程度，從而對(duì)器件的良率產(chǎn)生了重大影響。

5、但是現(xiàn)有技術(shù)中，在非制冷紅外探測(cè)器的橋墩成型時(shí)，在制作橋墩結(jié)構(gòu)上的鋁銅合金層圖案時(shí)，需要進(jìn)行刻蝕?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于鋁銅合金層的濕法刻蝕效果，受到金屬鋁銅層的粒徑尺寸以及表面狀況的影響，而且現(xiàn)有技術(shù)中的橋墩結(jié)構(gòu)上的鋁銅合金層濺射溫度為270℃，沉積的鋁銅合金層的粒徑較大，在濕法刻蝕時(shí)，不能完全的去除鋁銅合金層，導(dǎo)致器件上存在鋁銅合金的殘留，鋁銅合金層在器件上的殘留可以參見圖2，這些殘留的鋁銅合金，會(huì)導(dǎo)致橋墩以及橋腿結(jié)構(gòu)的黏連，影響了產(chǎn)品的良品率。

6、因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的mems制造工藝的鋁銅合金層濕法刻蝕方法進(jìn)行改進(jìn)，以減少刻蝕后的鋁銅合金層的殘留，提高產(chǎn)品良品率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，通過(guò)對(duì)鋁銅合金層的濕法刻蝕工藝改進(jìn)，可以解決刻蝕后的鋁銅合金層殘留問(wèn)題，提高產(chǎn)品良率。

2、本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。

3、為達(dá)上述之一或部分或全部目的或其他目的，本發(fā)明一技術(shù)方案所提供的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，包括如下步驟：步驟一：在晶圓需要沉積鋁銅合金層的目標(biāo)薄膜上濺射鋁銅合金層，濺射鋁銅合金層時(shí)，機(jī)臺(tái)腔體溫度保持在26℃±5℃，rf功率大于7000w；步驟二：對(duì)鋁銅合金層進(jìn)行預(yù)處理，氬氣等離子對(duì)鋁銅合金層表面轟擊35s-45s；步驟三：在鋁銅合金層上旋涂光刻膠并光刻、顯影，使用濕法刻蝕液體對(duì)鋁銅合金層進(jìn)行刻蝕；步驟四：去除殘余在鋁銅合金層上的光刻膠，得到最終的鋁銅合金層圖形。該技術(shù)方案的有益效果在于，本發(fā)明對(duì)鋁銅合金層的沉積進(jìn)行改進(jìn)，采用常溫濺射方法，保持機(jī)臺(tái)溫度在26℃±5℃，提高濺射時(shí)的射頻(rf)功率，可以有效的降低濺射的鋁銅合金層的粒徑尺寸，同時(shí)輔助氬氣的預(yù)處理，可以有效的提高刻蝕液體的腐蝕作用，減少鋁銅合金的殘留，提高產(chǎn)品的良率。

4、所述步驟一中鋁銅合金濺射的靶材料為鋁銅合金，所述鋁銅合金中金屬銅含量3.8％～5％。

5、所述機(jī)臺(tái)內(nèi)設(shè)置有冷卻水循環(huán)管路，所述冷卻水循環(huán)管路對(duì)機(jī)臺(tái)的腔室進(jìn)行降溫處理。

6、所述步驟一中鋁銅合金層濺射的反應(yīng)氣體為氬氣，反應(yīng)氣體流量為100sccm。

7、所述步驟一中濺射時(shí)間為10s～15s。

8、在完成濺射的鋁銅合金層上選擇至少49個(gè)點(diǎn)測(cè)試方塊電阻，并依據(jù)測(cè)試出的方塊電阻計(jì)算出平均膜層厚度，依據(jù)計(jì)算出的所述膜層厚度調(diào)整鋁銅合金層的濺射時(shí)間。

9、所述濕法刻蝕液體為磷酸、硝酸以及醋酸混合溶液，所述磷酸、硝酸以及醋酸混合溶液濃度配比為：70.1±2：2±1：12.3±1。

10、所述步驟三中，將完成鋁銅合金層上光刻膠顯影后的晶圓放置在濕法刻蝕容器內(nèi)，濕法刻蝕容器內(nèi)設(shè)置的提拉裝置將產(chǎn)品豎直并排放置，保持加速度200m/s2運(yùn)動(dòng)，腐蝕時(shí)間內(nèi)一直上下提拉0～220mm距離。

11、所述濕法刻蝕時(shí)間為85s～95s；

12、濕法刻蝕完成后，將完成濕法刻蝕的產(chǎn)品放入水槽中清洗10min，清洗后甩干，并進(jìn)行所述步驟四操作。

13、所述濕法刻蝕溫度為40℃±3℃。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要包括1、通過(guò)常溫濺射鋁銅合金層，可以有效的降低沉積的鋁銅合金的粒徑尺寸，同時(shí)沉積的鋁銅合金層表面光潔度高、潔凈度好，濕法藥液可以很好的沁潤(rùn)到膜層中。

15、2、在濕法去除鋁銅合金層之間，通過(guò)氬氣等離子體對(duì)鋁銅合金層表面進(jìn)行預(yù)處理，可以對(duì)鋁銅合金層的表面進(jìn)行活化，提高表面的化學(xué)反應(yīng)活性，同時(shí)還可以去除部分的氧化層，進(jìn)一步的提高濕法刻蝕的效果。

16、3、對(duì)濕法刻蝕步驟進(jìn)行改進(jìn)，刻蝕過(guò)程中保持均勻攪拌，增加刻蝕液的均勻度，加速刻蝕速率以及提高刻蝕效果，減少了刻蝕后的鋁銅合金的殘留。

17、為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于，所述步驟一中鋁銅合金濺射的靶材料為鋁銅合金，所述鋁銅合金中金屬銅含量為3.8％-5％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于，所述機(jī)臺(tái)內(nèi)設(shè)置有冷卻水循環(huán)管路，所述冷卻水循環(huán)管路對(duì)機(jī)臺(tái)的腔室進(jìn)行降溫處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于，所述步驟一中鋁銅合金層濺射的反應(yīng)氣體為氬氣，反應(yīng)氣體流量為100sccm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟一中濺射時(shí)間為10s～15s。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：在完成濺射的鋁銅合金層上選擇至少49個(gè)點(diǎn)測(cè)試方塊電阻，并依據(jù)測(cè)試出的方塊電阻計(jì)算出平均膜層厚度，依據(jù)計(jì)算出的所述膜層厚度調(diào)整鋁銅合金層的濺射時(shí)間。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：所述濕法刻蝕液體為磷酸、硝酸以及醋酸混合溶液，所述磷酸、硝酸以及醋酸混合溶液濃度配比為：70.1±2：2±1：12.3±1。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：所述步驟三中，將完成鋁銅合金層上光刻膠顯影后的晶圓放置在濕法刻蝕容器內(nèi)，濕法刻蝕容器內(nèi)設(shè)置的提拉裝置將產(chǎn)品豎直并排放置，保持加速度200m/s2運(yùn)動(dòng)，腐蝕時(shí)間內(nèi)一直上下提拉0～220mm距離。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：所述濕法刻蝕時(shí)間為85s～95s；

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于mems制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，其特征在于：所述濕法刻蝕溫度為40℃±3℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于MEMS制造工藝的鋁銅合金刻蝕方法，包括如下步驟：步驟一：在晶圓需要沉積鋁銅合金層的目標(biāo)薄膜上濺射鋁銅合金層，濺射鋁銅合金層時(shí)，機(jī)臺(tái)腔體溫度保持在26℃±5℃，RF功率大于7000W；步驟二：對(duì)鋁銅合金層進(jìn)行預(yù)處理，氬氣等離子對(duì)鋁銅合金層表面轟擊35～45S鋁銅合金層上旋涂光刻膠并光刻、顯影，使用濕法刻蝕液體對(duì)鋁銅合金層進(jìn)行刻蝕；步驟四：去除殘余在鋁銅合金層上的光刻膠，得到最終的鋁銅合金層圖形。該技術(shù)方案的有益效果在于，采用常溫濺射方法，提高濺射時(shí)的射頻功率，可以有效的降低濺射的鋁銅合金層的粒徑尺寸，同時(shí)輔助氬氣的預(yù)處理，可以有效的提高刻蝕液體的腐蝕作用，減少鋁銅合金的殘留。

技術(shù)研發(fā)人員：徐云霞,李勝利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12