本发明专利技术提供了一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，其方法步骤是：按照功率MOSFET的常规方法完成body区、源区、栅介质层、多晶硅、介质层从下往上依次覆盖而成准备待加工器件后；在待加工器件表面依次溅射Ti和TiN；然后进行退火工艺；再进行剥离TiN和Ti，在接触孔底部形成TiSi层，并牢固黏附在接触孔底部；最后溅射互连金属铝薄膜、光刻并刻互连金属铝薄膜及合金，在接触孔底部的TiSi表面和介质层表面形成互联金属铝薄膜，从而形成所述用于功率MOSFET的低欧姆接触金属结构。本发明专利技术消除了TiN应力与厚铝应力叠加造成的圆片翘曲、I线投影光刻机无法吸片的问题，同时保持了低欧姆接触的优点，可广泛用于功率MOSFET的工艺制造领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种互连金属结构的制造方法，特别涉及一种用于功率MOSFElMgK姆接触金属结构的制造方法，属于半导体器件制造领域。
技术介绍
在功率MOSFET器件制造领域，大量使用钛(Ti) /氮化钛(TiN) /铝复合金属结构作为MOSFET器件的金属电极，其中Ti与半导体硅或多晶硅接触，通过一定的高温退火形成欧姆接触；TiN用于铝与绝缘介质层(二氧化硅、氮化硅等)的粘附层，保证铝与绝缘介质层的良好粘附；铝用于制作功率MOSFET的互连金属，其中铝可以是铝硅铜(AlSiCu)、硅铝(AlSi)、铝铜(AlCu)等，最多地使用AlSiCu。在Ti/TiN/AlSiCu复合金属结构的制造工艺中，目前均采用如图1所示的制造步骤，其工艺特点是:(l)Ti/TiN在磁控溅射设备的同一腔室溅射形成；(2)通过一定温度退火使Ti与硅形成钛硅化物(TiSi) ;(3)光刻刻蚀时，使用同一刻蚀工艺菜单完成Ti/TiN/AlSiCu复合金属结构刻蚀；(4)在绝缘介质层上的互连金属结构为Ti/TiN/AlSiCu。在半导体工艺制造领域，国外有相关专利技术要求了一种价格低廉的接触金属结构，该金属薄膜层结构为Ti/TiN/Ti，在同一溅射腔室中溅射完成，不仅形成良好的欧姆接触，还可以减少工艺时间，降低成本。类似的，也有专利技术要求了一种Ti/TiN的形成方法，在Ti溅射完成后，在同一腔室中TiN采用一边溅射T1、一边通氮气(N2)的方式原位淀积形成，该工艺可以改善Al的晶粒。尽管如此，
技术介绍
存在如下问题:复合金属结构存在TiN应力与互连金属铝的应力失配，应力失配会引起圆片细微变形，圆片细微变形会造成套刻精度差，严重时会造成光刻机吸片系统无法吸片，从而造成圆片报废。特别地，对于采用Ti/TiN/铝复合金属结构的硅栅非自对准功率M0SFET，互连金属铝采用厚铝(彡2 μπι)保证大功率转换、采用I线投影光刻机光刻保证套刻精度、采用多项目芯片共版降低产品开发成本，在金属互连(Ml)光刻时，由于厚铝应力与TiN应力的叠加，加大了圆片的翘曲，造成I线光刻机无法吸片，增加了圆片报废率。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
在功率MOSFET中应用出现的圆片翘曲、I线投影光刻机无法吸片的问题，本专利技术提供了一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，实现了减小复合金属结构应力、降低圆片翘曲、I线光刻机正常吸片的目的。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，其特征在于:按照功率MOSFET的常规方法完成body区、源区、栅介质层、多晶娃、介质层从下往上地依次覆盖而成准备待加工器件，所述的待加工器件由衬底、外延层、栅介质层、介质层和多晶硅从下往上地依次覆盖而成。所述栅介质层的中间和多晶硅的中间形成孔洞I。外延层内部形成body区，body区的内部形成源区。body区的上端露出外延层的上表面。源区的上端露出body区的上表面。形成的body区表面包括外围上表面及被源区围绕在中心的body区上表面。栅介质层和多晶硅的下表面完全覆盖外延层的上表面及body区的外围上表面，覆盖源区的部分上表面。源区的未被覆盖的上表面及被源区围绕在中心的body区上表面裸露，形成孔洞I的底部。所述介质层完全覆盖多晶硅的表面、源区裸露的上表面和被源区围绕在中心的body区上表面，介质层从而在孔洞I的位置凹陷形成孔洞II。—种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，包括以下步骤:I)待加工器件后，在介质层孔洞II部位经过完全刻蚀形成接触孔。接触孔形状为口大底小，类似于碗状，接触孔中央部位为body区，body区周围被源区的上表面围绕。经过刻蚀后，介质层表面包括形成接触孔的圆周表面以及介质层上表面。2)待加工器件完成步骤I后，进行溅射工艺。使用磁控溅射台在同一腔室中射频对待加工器件先溅射Ti，接触孔底部和介质层表面都覆盖一层Ti层，Ti层厚度为27nm?33nm。然后对待加工器件再溅射TiN，接触孔底部和介质层表面的Ti层上再覆盖一层TiN层，TiN层厚度为81nm?99nm。完成溅射工艺后，待加工器件的介质层的表面覆盖Ti层和TiN 层。3)待加工器件完成步骤2后，进行退火工艺。采用RTP设备对待加工器件快速退火。待加工器件接触孔底部的Ti/TiN层发生化学反应变成TiSi层。介质层表面的Ti层和TiN层没有变化。4)待加工器件完成步骤3后，进行剥离和漂洗工艺。采用NH4OH = H2O2 = H2O溶液体积配比为4:5:20，对Ti层和TiN层进行剥离，剥离时间为35min?50min。然后再采用H2SO4 = H2O2溶液体积配比为4:1进行漂洗，漂洗时间为5min?15min。经过该剥离和漂洗过程后，介质层表面的Ti层和TiN层被剥离，接触孔底部的TiSi层牢固黏附在接触孔底部。5)待加工器件完成步骤4后，进行互连金属铝溅射工艺，最后在接触孔底部的TiSi层表面和介质层表面形成互连金属铝薄膜。至此形成了功率MOSFET的低欧姆接触金属结构。进一步的，一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，剥离Ti层和TiN层的过程工艺是在Ti/TiN退火工艺过程之后，互连金属铝薄膜溅射过程工艺之前。进一步的，一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，在Ti/TiN进行退火工艺中，采用RTP设备快速退火，退火的条件包括，退火温度在700°C?730°C、退火时间在15s?45s、退火氮气流量在2.7L/min?3.3L/min。进一步的，一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，进行金属派射工艺中，互连金属铝溅射工艺包括溅射互连金属铝薄膜、光刻并刻蚀互连金属铝薄膜和合金三个过程。溅射互连金属铝薄膜材料可以为AlSiCu、AlSi或AlCu，互连金属铝薄膜厚度控制在3.6μπι?4.4μπι范围。光刻为正胶投影光刻，刻蚀方式包括等离子刻蚀或湿法腐蚀。合金温度380 °C?440 °C，合金时间30min?60min，气氛为氮气。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，具有如下优点:I)本专利技术溅射Ti厚度为27nm?33nm，通过退火温度为700°C?730°C、退火时间为15s?45s、退火氮气流量为2.7L?3.3L的快速退火，使Ti与硅形成欧姆接触，可有效降低功率MOSFET器件的导通电阻；以面积为6mmX 5.5mm的一颗N沟道200V功率MOSFET为例，导通电阻由50ηιΩ降低为26ηιΩ ；2)本专利技术在Ti/TiN退火完成后，将未形成TiSi的Ti和TiN剥离掉，释放了应力，减小了圆片翘曲，有效解决了因圆片翘曲而I线投影光刻机无法吸片的问题。【附图说明】图1是常规Ti/TiN/AlSiCu复合金属结构的制造工艺示意图；图2是本专利技术提供的低欧姆接触金属结构的制造工艺示意图；图3是完成body区、源区、栅氧、多晶硅栅和介质工艺后的功率MOSFET器件剖面示意图；图4是完成Ti溅射后的功率MOSFET器件剖面示意图；图5是完成TiN溅射后的功率MOSFET器件剖面示意图；图6是完成Ti/TiN退火、剥离后的功率MOSFET器件剖面示意图；图7是完成互本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法，其特征在于：按照功率MOSFET的常规方法准备待加工器件，所述的待加工器件由衬底(1)、外延层(2)、栅介质层(5)、多晶硅(6)和介质层(7)从下往上地依次覆盖而成；所述栅介质层(5)的中间和多晶硅(6)的中间形成孔洞I；外延层(2)内部形成body区(3)，body区(3)的内部形成源区(4)；body区(3)的上端露出外延层(2)的上表面；源区(4)的上端露出body区(3)的上表面；形成的body区(3)表面包括外围上表面及被源区(4)围绕在中心的body区(3)上表面；栅介质层(5)和多晶硅(6)的下表面完全覆盖外延层(2)的上表面及body区(3)的外围上表面，覆盖源区(4)的部分上表面；源区(4)的未被覆盖的上表面及被源区(4)围绕在中心的body区(3)上表面裸露，形成孔洞Ⅰ的底部；所述介质层(7)完全覆盖多晶硅(6)的表面、源区(4)裸露的上表面和被源区(4)围绕在中心的body区(3)上表面，介质层(7)从而在孔洞Ⅰ的位置凹陷形成孔洞II；一种用于功率MOSFET低欧姆接触金属结构的制造方法包括以下步骤；1)形成待加工器件后，在介质层(7)孔洞II部位经过完全刻蚀形成接触孔(8)；接触孔(8)形状为口大底小，类似于碗状；接触孔(8)底部中央部位为body区(3)，body区(3)周围被源区(4)的上表面围绕；经过刻蚀后，介质层(7)表面包括形成接触孔(8)的圆周表面以及介质层(7)上表面；2)待加工器件完成步骤1后，进行溅射工艺；使用磁控溅射台在同一腔室中射频对待加工器件先溅射Ti，接触孔(8)底部和介质层(7)表面都覆盖一层Ti层(9)，Ti层(9)厚度为27nm～33nm；然后对待加工器件再溅射TiN，接触孔(8)底部和介质层(7)表面的Ti层上再覆盖一层TiN层(10)，TiN层(10)厚度为81nm～99nm；完成溅射工艺后，待加工器件的介质层(7)的表面覆盖Ti层和TiN层；3)待加工器件完成步骤2后，进行退火工艺；采用RTP设备对待加工器件快速退火；待加工器件接触孔(8)底部的Ti/TiN层发生化学反应变成TiSi层(11)；介质层(7)表面的Ti层(9)和TiN层(10)没有变化；4)待加工器件完成步骤3后，进行剥离和漂洗工艺；采用NH4OH:H2O2:H2O溶液体积配比为4:5:20，对Ti层(9)和TiN层(10)进行剥离，剥离时间为35min～50min；然后再采用H2SO4:H2O2溶液体积配比为4:1进行漂洗，漂洗时间为5min～15min；经过该剥离和漂洗过程后，介质层(7)表面的Ti层(9)和TiN层(10)被剥离，接触孔(7)底部的TiSi层(11)牢固黏附在接触孔(7)底部；5)待加工器件完成步骤4后，进行互连金属铝溅射工艺，最后在接触孔(8)底部的TiSi层(11)表面和介质层(7)表面形成互连金属铝薄膜(12)；至此形成功率MOSFET的低欧姆接触金属结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖添，唐昭焕，刘勇，王飞，梁柳洪，杨婵，杨永晖，钟怡，刘嵘侃，
申请(专利权)人：重庆中科渝芯电子有限公司，中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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