一種金屬層圖形化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造和微電子機(jī)械系統(tǒng)加工領(lǐng)域，特別是涉及一種晶圓表面金屬層圖形化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬剝離工藝是為電子機(jī)械系統(tǒng)和集成電路加工工藝中重要的工藝步驟。例如在晶圓表面形成金的圖形化金屬層，一般的常規(guī)工藝是用光刻膠做掩模，用化學(xué)劑腐蝕；基本的工藝流程為:(1)如圖1a所示，在一器件晶圓10的表面形成圖形化光掩模11 ; (2)然后如圖1b所示，在所述器件晶圓10及其表面的圖形化光掩模11上同步沉積金屬層12，；(3)如圖1c所示，采用常規(guī)的光刻膠的剝離技術(shù)，將所述光掩模圖形11與所述器件晶圓10剝離，同時也帶走了沉積在所述光掩模圖形上表面的金屬，留下了圖形化金屬層13。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，使用剝離法在襯底上形成金屬圖案在II1-V族化合物半導(dǎo)體器件制作工藝中應(yīng)用在此工藝制程中的典型金屬一般都是貴重金屬如金(Au)、鉬(Pt)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉭(Ta)及其復(fù)合物，難以用普通包括濕法或干法的蝕刻方法進(jìn)行蝕亥IJ ;由于金屬的表面具有很強(qiáng)的反射，在其表面進(jìn)行光刻形成精細(xì)圖案存在諸多困難；由于蝕刻這些金屬需要用到很強(qiáng)的化學(xué)品，對其底下的襯底如砷化鎵、磷化銦和硅等具有侵襲的作用，從而會劣化其制成的微電子器件的性能；同時蝕刻工藝還存在蝕刻選擇比的問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的工藝過程中，光刻膠的厚度通常大于5微米，而且在金屬的沉積過程中，要保持溫度小于110°c的低溫環(huán)境。而光刻膠通常較為昂貴，保持低溫也及其耗電，因此極大地增加了制程的成本。因此有必要提出一種金屬層圖形化的方法來解決上述諸多問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬層圖形化方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于形成圖形化金屬層的腐蝕液對襯底有腐蝕、所述光刻膠厚度限制的問題以及刻蝕過程中保持低溫從而導(dǎo)致成本上升的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種金屬層圖形化方法，該方法包括以下步驟:(I)提供一上表面設(shè)有圖形化硬掩膜層的投影晶圓，刻蝕所述圖形化硬掩膜層與投影晶圓，直到形成穿過所述投影晶圓上下表面的通孔為止，并且使得所述投影晶圓表面未形成通孔的區(qū)域不被刻蝕；
[0007](2)提供一器件晶圓，將含有所述通孔的投影晶圓的下表面鍵合于所述器件晶圓的上表面，形成一鍵合結(jié)構(gòu)；
[0008](3)在所述鍵合結(jié)構(gòu)的上表面沉積一金屬層；
[0009](4)將所述投影晶圓與所述器件晶圓剝離，形成上表面具有圖形化金屬層的器件晶圓。
[0010]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(I)中所述圖形化硬掩膜層與所述投影晶圓的刻蝕速率比為100:1至120:1。
[0011]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(I)中刻蝕所述投影晶圓的方法為干法刻蝕。
[0012]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述干法刻蝕的方式為深反應(yīng)離子刻蝕。
[0013]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(I)中圖形化硬掩膜層的形成步驟為:
[0014]a、提供一上表面沉積有硬掩膜層的投影晶圓；
[0015]b、在所述硬掩膜層表面旋涂光阻層并依次經(jīng)曝光、顯影之后形成圖形化光掩膜；
[0016]C、刻蝕所述圖形化光掩膜與所述硬掩膜層，直到暴露出部分所述投影晶圓上表面為止，并形成所述圖形化硬掩膜層。
[0017]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟a中的硬掩膜層的材料包括氮化硅或氮氧化硅。
[0018]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟a中沉積硬掩膜層的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積、常壓化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)型淀積。
[0019]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟c中所述圖形化光掩模與所述硬掩膜層的刻蝕速率比為:1:1至2:1。
[0020]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟c中刻蝕所述硬掩膜層的方法為干法刻蝕。
[0021]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(3)中沉積所述金屬層的方法包括濺射或電化學(xué)反應(yīng)。
[0022]作為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟(4)中的剝離方法包括機(jī)械剝離或激光剝離。
[0023]如上所述，本發(fā)明的金屬層圖形化方法，具有以下有益效果:本發(fā)明的金屬層圖形化方法通過利用具有圖形化的投影晶圓與器件晶圓鍵合的方式，使得在晶圓表面形成圖形化金屬層的過程中省略光刻膠的剝離過程，同時金屬層圖形化可以在高溫下進(jìn)行，步驟簡單且極大的節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0024]圖1a至圖1c顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的晶圓表面金屬層的圖形化方法流程示意圖。
[0025]圖2顯示為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的流程示意圖。
[0026]圖2a顯示為本發(fā)明的具有硬掩膜層的投影晶圓的剖面示意圖。
[0027]圖2b顯示為本發(fā)明的上表面依次沉積有硬掩膜層和光掩模層的投影晶圓的剖面示意圖。
[0028]圖2c顯示為本發(fā)明的硬掩膜層上表面沉積有圖形化光掩模的投影晶圓的剖面示意圖。
[0029]圖2d顯示為本發(fā)明的投影晶圓上表面具有圖形化硬掩膜層的剖面示意圖。
[0030]圖2e顯示為本發(fā)明的穿過所述投影晶圓上下表面的通孔的剖面示意圖。
[0031]圖2f顯示為本發(fā)明的具有通孔的投影晶圓與所述器件晶圓鍵合形成鍵合結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0032]圖2g顯示為本發(fā)明的鍵合結(jié)構(gòu)表面沉積有金屬層的剖面示意圖。
[0033]圖2h顯示為本發(fā)明的器件晶圓與投影晶圓剝離后形成上表面具有圖形化金屬層的器件晶圓。
[0034]元件標(biāo)號說明
[0035]10、26器件晶圓
[0036]11,23圖形化光掩模
[0037]12,27金屬層
[0038]13,28圖形化金屬層
[0039]20投影晶圓
[0040]21硬掩膜層
[0041]22光阻層
[0042]24圖形化硬掩膜層
[0043]25通孔
[0044]SI ?S4步驟
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0046]請參閱圖2以及2a至圖2h。其中，圖2顯示為本發(fā)明的金屬層圖形化方法的流程示意圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。
[0047]如圖2a所示，圖2a顯示為本發(fā)明的具有硬掩膜層的投影晶圓的剖面示意圖。在所述投影晶圓20的上表面沉積一硬掩膜層21，所述硬掩膜層21的材料一般包括氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述硬掩膜層21的材料為氮化硅。沉積所述氮化硅或氮氧化硅的方法一般包括低壓化學(xué)氣相沉積、常壓化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)型淀積等。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例采用等離子體增強(qiáng)型淀積的方法將氮化硅沉積在所述投影晶圓的表面，所謂的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是基于通常叫做等離子體的電離氣體的使用的過程。等離子體是電離很大比例的原子或分子的任何氣體。等離子體是與普通氣體截然不同的物質(zhì)的狀態(tài)，并且其具有獨(dú)特的特性。術(shù)語“電離的”指的是一個或多個自由電子的存在，它們不被束縛至原子或分子。自由電荷使得等離子體導(dǎo)電，從而，其對電場、磁場和電磁場產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。通過加熱和電離氣體，從原子中剝?nèi)ル娮?，由此使得正?fù)電荷能夠更自由地移動，可形成不同類型的等離子體。等離子體的特性允許一人執(zhí)行處理，以將薄膜從氣態(tài)到固態(tài)而沉積在某基板上。通常在兩個電極之間的射頻、交流電頻率或直流電放電下，執(zhí)行等離子體沉積。等離子體通常比任何與其接觸的物體更帶正電，否則，大通量的電子將從等離子體流至物體。所有暴露于等離子體的表面均接收到高能離子轟擊。本實(shí)施例中，沉積所述硬掩膜層的厚度為I微米至2微米。
[0048]如圖2b和2c所不，圖2b顯不為本發(fā)明的上表面依次沉積有硬掩膜層21和光阻層22的投影晶圓的剖面示意圖。圖2c顯示為本實(shí)施例的所述硬掩膜層21上表面沉積有圖形化光掩模23的投影晶圓的剖面示意圖。在所述硬掩膜層21表面旋涂光阻層22并依次經(jīng)曝光、顯影之后形成圖形化光掩膜2