用树脂层制造密集台阶型器件自对准金属图形的转移方法技术

本发明专利技术是用树脂层制造密集台阶型器件自对准金属图形的转移方法，其工艺包括：一、制成密集台阶结构；二、使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料；三、在半导体材料上形成一层金属膜；四、在半导体材料上涂覆粘附剂、树脂层；五、树脂层进行加热固化；六、处理半导体材料上的树脂层，露出台阶上表面及部分台阶侧壁金属层；七、去除半导体材料台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属膜；八、进行去树脂层。优点：解决了通过普通光刻方式无法实现的台阶底部及部分台阶侧壁金属层完好覆盖的问题，通过自对准方式保证了台阶上表面及部分台阶侧壁金属层的露出及去除，保证了密集台阶结构的槽底部区域金属层的完好覆盖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种自对准金属图形的转移方法，具体涉及的是一种采用树脂层用于制造密集台阶型器件的自对准金属图形的转移方法。
技术介绍
宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)具有宽禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率等特性。SiC衬底上的SiC外延是制造高温、高频、大功率等器件最重要的半导体材料，具有超强的性能和广阔的应 用前景。在SiC微波及电力电子器件中，密集台阶是静态感应晶体管、结型场效应晶体管等常用的结构，所以如何在微米级线宽的台阶底部制作覆盖面良好的栅金属是实现器件高性能的关键方法。在SiC器件制作中，实现自对准台阶金属良好覆盖的常用方法是采用多步骤工艺在台阶的侧壁上形成二氧化硅(SiO2)的覆盖保护，台阶上下则通过干法刻蚀去除SiO2,然后再采用大面积蒸发Ni金属层，形成台阶上下及侧壁都被蒸发的Ni金属覆盖，使用7000C以上快速退火造成Ni金属与SiC的反应，而Ni金属与SiO2不反应，然后采用专用腐蚀液去除没有反应的侧壁上的Ni金属及用于保护台阶侧壁的SiO2，形成台阶上下的金属完好覆盖。但是这种工艺造成金属选择的单一性及无法只做台阶下金属的问题，而Ni金属与SiC的反应也造成Ni金属的变性无法去除，只能作为欧姆接触金属继续工艺，另外，为了去除侧壁Ni金属和保护SiO2层，需要经过湿法腐蚀处理，这会造成Ni金属表面状况变差，在后面进行快速退火形成欧姆接触的效果会出现明显的性能下降问题。因此为了改善欧姆接触效果和表面状况，在快速退火前的Ni金属是不希望进行湿法处理的。一种采用树脂层用于制造密集台阶型器件的自对准金属图形的转移方法通过采用BCB等树脂层，利用台阶上下膜厚不同及干法刻蚀速率差，保证了台阶上表面及部分侧壁露出时台阶下表面及部分侧壁仍然处于树脂层的保护下，然后进行湿法腐蚀金属层，保证了下表面金属的良好覆盖及表面状况。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种采用树脂层用于制造密集台阶型器件的自对准金属图形的转移方法，其目的是解决在微米级线宽的台阶底部制作覆盖面良好的栅金属的问题。本专利技术的技术解决方案该方法包括如下工艺步骤 一，对半导体材料进行光刻、蒸发金属掩膜层、剥离、干法刻蚀或湿法去除掩膜层(现有技术)工艺，形成密集台阶结构，选用的半导体材料为碳化硅晶片，或碳化硅衬底上生长的一层或者多层碳化娃薄膜的外延片； 二，对半导体材料使用酸性溶液清洗，所述的酸性溶液用盐酸与纯水，其盐酸与纯水的重量配比为I :5-20 ； 三，在半导体材料表面上淀积一层金属，金属为镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)或钼(Pt)，金属厚度为30nm 300nm，采用电子束蒸发的方式形成，四，在半导体材料表面上淀积的一层金属，具体是通过涂覆粘附剂HMDS，采用蒸汽喷涂法涂覆将苯并环丁烯或者聚酰亚胺树脂层附着于金属表面，树脂层厚度在Ium 3um，密集台阶凹槽也被树脂层覆盖填平； 五，将半导体材料上金属上的树脂层进行加热固化工艺，加热温度从25°C (室温)开始，分段升温至250°C，固化时间在I小时以上，然后降温至室温；所述的分段指70°C稳定20min, 140°C稳定 40min ； 六，采用干法刻蚀方法大面积处理树脂层，露出台阶上表面和部分侧壁的金属； 所述的树脂层在金属的表面上；干法刻 蚀方法为反应等离子体刻蚀RIE或者感应耦合等离子体刻蚀ICP ； 七，使用专用酸性溶液去除半导体材料台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属； 所述的专用酸性溶液是针对镍金属的重量配比为HCL HN03=5 10 1 ;针对钛金属的重量配比为H20 =HF=IO 20 1 ;针对铝金属的重量配比为H3P04 H20=1 1 ;针对钼金属的重量配比为HCL HN03=1 3 :1 ; 八，采用干法刻蚀方法进行去除剩余的树脂层，干法刻蚀方法为等离子体刻蚀PE或感应耦合等离子体刻蚀ICP，台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属图形保护完好。本专利技术的有益效果一种采用树脂层用于制造密集台阶型器件的自对准金属图形的转移方法通过采用BCB等树脂层，利用台阶上下膜厚不同及干法刻蚀速率差，保证了台阶上表面及部分侧壁金属层的腐蚀，形成了台阶下表面金属的良好覆盖及表面状况，金属可以进行多种类型的选择。附图说明附图I是密集台阶结构的示意图。附图2是密集台阶结构的局部放大示意图。附图3是树脂层通过涂覆好的粘附剂附着于半导体材料上的金属表面的示意图。附图4是露出台阶上表面和部分侧壁的金属示意图。附图5是腐蚀去除台阶上表面和部分侧壁金属后的示意图。附图6是去除剩余树脂层后的示意图。图中的I是半导体材料、2是金属、3是树脂层。具体实施例方式实施例I : 一，对半导体材料进行光刻或蒸发金属掩膜层工艺，形成密集台阶结构，半导体材料I选用碳化娃晶片； 二，对半导体材料I使用酸性溶液清洗，所述的酸性溶液用盐酸与纯水，其盐酸与纯水的重量配比为I :5 ； 三，在半导体材料I表面上淀积一层金属2，金属2为镍(Ni )，金属厚度为30nmnm，采用电子束蒸发的方式形成，如图2所示； 四，在半导体材料I表面上淀积的一层金属2，具体是通过涂覆粘附剂HMDS，采用蒸汽喷涂法涂覆，将树脂层(苯并环丁烯)附着于金属2表面，树脂层厚度lum，密集台阶凹槽也被树脂层覆盖填平；如图3所示；五，将半导体材料I上金属2上的树脂层3进行加热固化工艺，加热温度从25V (室温)开始，分段升温至250°C，固化时间在I小时以上，然后降温至室温；所述的分段指70°C稳定 20min, 140°C稳定 40min ； 六，采用干法刻蚀方法大面积处理树脂层3，露出台阶上表面和部分侧壁的金属2，如图4所示； 所述的树脂层3在金属2的表面上；干法刻蚀方法为反应等离子体刻蚀(RIE)或者感应耦合等离子体刻蚀(ICP)； 七，使用专用酸性溶液去除半导体 材料I台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属2，如图5所示； 所述的专用酸性溶液是针对镍金属的重量配比为HCL HN03=5 10 :1 ; 八，采用干法刻蚀方法进行去除剩余的树脂层3，干法刻蚀方法为等离子体刻蚀(PE)，台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属2图形保护完好，如图6所示。实施例2: 一，对半导体材料进行剥离或干法刻蚀工艺，形成密集台阶结构，选用的半导体材料I为在碳化娃衬底上生长的一层碳化娃薄膜的外延片； 二，对半导体材料I使用酸性溶液清洗，所述的酸性溶液用盐酸与纯水，其盐酸与纯水的重量配比为I :20 ； 三，在半导体材料I表面上淀积一层金属2，金属2为铝(Al)或钼(Pt)，金属厚度为300nm，采用电子束蒸发的方式形成，如图2所示； 四，在半导体材料I表面上淀积的一层金属2，具体是通过涂覆粘附剂HMDS，采用蒸汽喷涂法涂覆，将树脂(聚酰亚胺)层3附着于金属2表面，树脂层厚度在3um，密集台阶凹槽也被树脂层覆盖填平；如图3所示； 五，将半导体材料I上金属2上的树脂层3进行加热固化工艺，加热温度从25 V (室温)开始，分段升温至250°C，固化时间在I小时以上，然后降温至室温；所述的分段指70°C稳定 20min, 140°C稳定 40min ； 六，采用干法刻蚀方法大面积处理树脂层3，露出台阶上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用树脂层用于制造密集台阶型器件的自对准金属图形的转移方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：一，对半导体材料进行光刻、蒸发金属掩膜层、剥离、干法刻蚀或湿法去除掩膜层工艺，形成密集台阶结构，选用的半导体材料为碳化硅晶片，或碳化硅衬底上生长的一层或者多层碳化硅薄膜的外延片；二，对半导体材料使用酸性溶液清洗，所述的酸性溶液用盐酸与纯水，其盐酸与纯水的重量配比为1：5？20；三，在半导体材料表面上淀积一层金属，金属为镍、钛、铝或铂，金属厚度为30nm～300nm，采用电子束蒸发的方式形成；四，在半导体材料表面上淀积的一层金属，具体是通过涂覆粘附剂HMDS，采用蒸汽喷涂法涂覆将苯并环丁烯或者聚酰亚胺的树脂层附着于金属表面，树脂层厚度在1um～3um，密集台阶凹槽也被树脂层覆盖填平；五，将半导体材料上金属上的苯并环丁烯或者聚酰亚胺的树脂层进行加热固化工艺，加热温度从25℃开始，分段升温至250℃，固化时间在1小时以上，然后降温至室温；六，采用干法刻蚀方法大面积处理苯并环丁烯或者聚酰亚胺的树脂层，露出台阶上表面和部分侧壁的金属；七，使用专用酸性溶液去除半导体材料台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属；八，采用干法刻蚀方法进行去除剩余的苯并环丁烯或者聚酰亚胺的树脂层，干法刻蚀方法为等离子体刻蚀PE或感应耦合等离子体刻蚀ICP，台阶上表面及部分台阶侧壁露出的金属图形保护完好。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，李理，王雯，柏松，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：