3 ;該步驟中，旋涂光阻層并形成圖形化光掩模的目的是為了形成下一步中的圖形化硬掩膜層。所述旋涂的光阻的厚度為4微米至5微米。所述圖形化光掩模與即將形成的圖形化硬掩膜層的圖形一致。接著刻蝕如圖2c中所述圖形化光掩膜23與所述硬掩膜層21，直到暴露出部分所述投影晶圓上表面為止，并形成如圖2d所示的圖形化硬掩膜層24?？涛g所述圖形化光掩模23的同時(shí)，所述硬掩膜層21也同步被刻蝕。本發(fā)明中，由于所述圖形化光掩模與所述硬掩膜層一同被刻蝕，當(dāng)所述圖形化光掩模的厚度還沒來得及被完全刻蝕或剛好被完全刻蝕時(shí)(即在所述硬掩膜層上表面沒有留下所述圖形化的光掩模)，未被所述光掩膜覆蓋的硬掩膜區(qū)域已經(jīng)被刻蝕至裸露出所述投影晶圓的上表面，因此，本實(shí)施例中所述圖形化光掩模與所述硬掩膜層的刻蝕速率比為:1:I至2:1。本發(fā)明中，所述硬掩膜被刻蝕時(shí)采用的刻蝕方法為干法刻蝕。本實(shí)施例中，所述干法刻蝕的方法為濺射刻蝕。所謂的濺射刻蝕是通過高能惰性氣體離子的物理轟擊作用刻蝕。
[0049]接著實(shí)施步驟S1:提供以上步驟得到的上表面設(shè)有圖形化硬掩膜層24的投影晶圓20，刻蝕所述圖形化硬掩膜層24與投影晶圓20，直到形成如圖2e所示的穿過所述投影晶圓20上下表面的通孔25為止，(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)；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。該步驟中，刻蝕如圖2d所示的所述圖形化硬掩膜層24與所述投影晶圓20時(shí)為同步刻蝕，因此刻蝕完成后，所述投影晶圓20表面沒有形成通孔的區(qū)域不被刻蝕。本發(fā)明中，所述刻蝕方法為干法刻蝕，如干法刻蝕中的濺射刻蝕、化學(xué)性刻蝕、物理化學(xué)性刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或深反應(yīng)離子刻蝕等；本實(shí)施例中，所述干法刻蝕的方法為深反應(yīng)離子刻蝕法。相對(duì)于一般的反應(yīng)離子刻蝕法，深反應(yīng)離子刻蝕主要應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的器件制程中，通常用于對(duì)硅等材料的深通孔刻蝕，例如，在體硅刻蝕技術(shù)中，深硅通孔的深度達(dá)到幾百微米，其深寬度比大于10，因此通常采用深反應(yīng)離子刻蝕方法(DRIE)來刻蝕。本實(shí)施例中所述投影晶圓20正是需要刻蝕穿過其上下表面并形成通孔。因而本實(shí)施例采用深反應(yīng)離子刻蝕方法能夠達(dá)到較理想的刻蝕效果。同時(shí)，由于所述圖形化硬掩膜層與所述投影晶圓為同步刻蝕，因此，本實(shí)施例中，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時(shí)，才能保證當(dāng)所述投影晶圓形成穿過其上下表面的通孔時(shí)，覆蓋在所述投影晶圓上表面的圖形化硬掩膜層有所剩余或者剛好被刻蝕完，而處于所述圖形化硬掩膜層以下的所述投影晶圓的區(qū)域不會(huì)被刻蝕。
[0050]接著實(shí)施步驟S2:提供一器件晶圓26，將含有所述通孔的投影晶圓20的下表面鍵合于所述器件晶圓26的上表面，形成一鍵合結(jié)構(gòu)；如圖2f所示，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。該步驟中，所述鍵合的方法包括熱熔鍵合或硅-硅直接鍵合，本實(shí)施例中，晶圓與晶圓之間的鍵合方式采用熱熔鍵合。所述鍵合結(jié)構(gòu)上表面可能存在如圖2f所示的刻蝕后剩余的圖形化硬掩膜層24，也可能在步驟SI中形成所述通孔25的過程中將所述圖形化硬掩膜層24全部刻蝕，即在形成的所述鍵合結(jié)構(gòu)上表面沒有剩余圖形化硬掩膜層。而在所述圖形化硬掩膜層與所述投影晶圓的刻蝕速率比達(dá)到100:1至120:1的情況下，無論所述圖形化硬掩膜層有無剩余，被覆蓋在所述圖形化硬掩膜層下的投影晶圓表面都不被刻蝕。
[0051]接著實(shí)施步驟S3:在所述鍵合結(jié)構(gòu)的上表面沉積一金屬層27 ;本實(shí)施例的該步驟形成的金屬層如圖2g所示，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。在形成所述鍵合結(jié)構(gòu)后，如果所述鍵合結(jié)構(gòu)表面還剩余有所述圖形化硬掩膜層24，由于是同步沉積，因此所述金屬層是沉積在所述剩余的圖形化硬掩膜層表面，同時(shí)也沉積在通過所述通孔25裸露出來的器件晶圓的表面上；如果所述鍵合結(jié)構(gòu)的上表面沒有剩余的圖形化的硬掩膜層24，則所述金屬層被沉積在投影晶圓20的上表面以及通過所述通孔裸露出的器件晶圓26的表面的區(qū)域。該步驟中，沉積所述金屬層的方法可以是濺射沉積，也可以是電化學(xué)反應(yīng)。所謂電化學(xué)反應(yīng)也稱為電鍍，即通過電解化合物的方法在所述電鍍物的表面形成一層金屬膜。
[0052]接著實(shí)施步驟S4:將如圖2g中的所述投影晶圓26與所述器件晶圓20剝離，形成上表面具有圖形化金屬層28的器件晶圓。將如圖2g中所示的投影晶圓20與所述器件晶圓26彼此分離，所述的分離的方法為半導(dǎo)體工藝中的剝離技術(shù)，本發(fā)明中，所述的剝離方法包括機(jī)械剝離或激光剝離。所謂的機(jī)械剝離利用常規(guī)工藝中劃片機(jī)切割的方法將所述兩個(gè)晶圓進(jìn)行剝離。在進(jìn)行所述激光剝離工序時(shí)，通常將被照射物晶圓吸附保持在工作臺(tái)上面，利用激光劃片機(jī)或激光切割機(jī)將所述兩個(gè)晶圓分離后形成如圖2h所示的上表面具有圖形化金屬層28的器件晶圓。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。
[0053]綜上所述，本發(fā)明提供一種金屬層圖形化方法，通過利用具有圖形化的投影晶圓與器件晶圓鍵合的方式，使得在器件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(shí)金屬層圖形化可以在高溫下進(jìn)行，步驟簡(jiǎn)單且極大的節(jié)約了生產(chǎn)成本。本發(fā)明用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于形成圖形化金屬層的腐蝕液對(duì)襯底有腐蝕、所述光刻膠厚度的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。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0054]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬層圖形化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)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； (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)； (3)在所述鍵合結(jié)構(gòu)的上表面沉積一金屬層； (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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖形化方法，其特征在于: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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述步驟(I)中刻蝕所述投影晶圓的方法為干法刻蝕。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述干法刻蝕的方式為深反應(yīng)離子刻蝕。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述步驟(I)中圖形化硬掩膜層的形成步驟為: a、提供一上表面沉積有硬掩膜層的投影晶圓； 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； 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。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述步驟a中的硬掩膜層的材料包括氮化硅或氮氧化硅。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬層圖形化方法，其特征在于: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。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬層圖形化方法，其特征在于: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。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述步驟c中刻蝕所述硬掩膜層的方法為干法刻蝕。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖形化方法，其特征在于: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)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖形化方法，其特征在于:所述步驟(4)中的剝離方法包括機(jī)械剝離或激光剝離。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種金屬層圖形化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：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沒有形成通孔的區(qū)域不被刻蝕；提供一器件晶圓，將含有所述圖形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)；在所述鍵合結(jié)構(gòu)的上表面沉積一金屬層；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。本發(fā)明的金屬層圖形化方法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(shí)金屬層圖形化可以在高溫下進(jìn)行，步驟簡(jiǎn)單且極大的節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H01L21/02
【公開號(hào)】CN104934293
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410100060
【發(fā)明人】郭亮良, 劉煊杰
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2014年3月18日