一种多层金属图形化工艺中的湿法腐蚀方法技术

一种多层金属图形化工艺中的湿法腐蚀方法，利用冰乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)和水的混合液对Ag和Ni进行腐蚀，利用稀氢氟酸对Ti进行腐蚀，利用Al腐蚀液对Al进行腐蚀，最后利用APM溶液对TiN和Ti进行腐蚀。本发明专利技术只需要一次光刻，大大降低了成本，由于所有湿法腐蚀的步骤中对腐蚀窗口的形貌控制的比较好，因此提高了图形化工艺的品质，将Ag、Ni、Al以及TiN和Ti分别在一个步骤中腐蚀，节省了湿法腐蚀工艺的流程，提高可工艺的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体图形化工艺，具体地说，是一种一次光刻实现多层金属结构的湿法腐蚀方法。
技术介绍
目前，半导体器件大多以硅单晶为基片，通过扩散等生产工艺后在硅片内按照设计形成一个或数个PN结，但硅是一种非金属半导体，不易与外界电路相连。传统的半导体器件外引出线与硅片连接，一般根据器件的结构采用两种方式，即焊接式和压接式，焊接式用化学镀银工艺使硅片表面形成一银层电极，再采用铅锡等焊料与外部引线焊接相连；压接式用铝烧结和蒸发工艺加工，在硅片的阳极面用铝与钥片烧结，阴极面上蒸发形成一铝层电极，然后与外压块相连。中小功率器件电流较小，硅片面积小，一般采用焊接式连接；大功率器件工作电流大，硅片面积大，为避免应力影响器件性能，一般采用压接式连接。上述化学镀银、铝烧结和蒸发工艺方法制备电极方法的缺点是:化学镀银工艺稳定性不好，硅银合金容易引起硅片内部应力加大，可靠性差，特别是较大面积硅片合金时引起应力和形变较大，严重的将导致硅片裂开，使器件失效。压接式所采用的铝烧结工艺中，其铝是施主物质，在合金过程中容易使铝扩散进硅片层形成PN结，严重影响器件的性能，甚至不能工作，另外蒸铝器件在工作过程中存在铝迁移现象，器件阴极蒸上去的铝层在工作过程中会逐渐消失，最终会因无铝而不能工作，影响器件可靠性和寿命。因此业界提出了由Ag-N1-T1-Al-TiN-Ti组成的多层金属结构来代替单层的Ag或Al电极，以提高电极的稳定性、导电性和使用寿命。然而现有的Ag-N1-T1-Al-TiN-Ti多层金属图形化工艺，普遍使用Lift-Off技术进行图形化，Lift-Off工艺在加工多层金属结构时，需要使用到2次光刻，这样大大加大了图形化工艺的成本。因此，有必要专利技术一种新的一次光刻实现多层金属腐蚀工艺，以降低现有工艺中的制作成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种一次光刻实现多层金属腐蚀工艺中的湿法腐蚀方法，湿法腐蚀方法能够对多层金属结构中的各个金属层进行腐蚀，从而实现I次光刻加多次腐蚀的图形化工艺，减少了成本。根据本专利技术的目的提出的一种多层金属结构的湿法腐蚀方法，所述多层金属结构从衬底方向依次包括钛、氮化钛、铝、钛、镍、银，该湿法腐蚀方法包括步骤:以冰乙酸、硝酸和水的混合液对银/镍进行同步腐蚀；以氢氟酸对钛进行腐蚀；以铝腐蚀液腐蚀铝层；以APM腐蚀液同步腐蚀氮化钛/钛层。优选的，所述冰乙酸、硝酸和水的混合液中三者的比例为2:1:1至5:1:1。优选的，所述APM腐蚀液中氨水、双氧水和水的比例为1: 1:5至1:2:1 5。优选的，所述银/镍以及氮化钛/钛层的腐蚀步骤中，还包括补充原腐蚀液的步骤来保证药液稳定性。同时本专利技术还提出了一种多层金属结构的图形化工艺，该图形化工艺包括步骤:I)在圆片表面依次沉积钛、氮化钛、铝、钛、镍、银，形成多层金属结构；2)在步骤I)中的多层金属结构表面涂布光刻胶，并对光刻胶进行光刻，形成光刻胶掩膜；3)利用步骤2)中的光刻胶掩膜，对多层金属结构进行多次湿法腐蚀工艺，该多次湿法腐蚀工艺包括:3.1)以冰乙酸、硝酸和水的混合液对银/镍进行同步腐蚀；3.2)以氢氟酸对银/镍下层的钛进行腐蚀；3.3)以铝腐蚀液对钛下层的铝层进行腐蚀；3.4)以APM腐蚀液对铝层下的氮化钛/钛进行同步腐蚀。优选的，步骤3)中，每次在进入下一步腐蚀之前，还包括以热坚膜工艺来保证光刻胶的黏附性。本专利技术与现有技术相比，其优点在于:第一:本专利技术至需要一次光刻，大大降低了成本；第二:由于所有湿法腐蚀的步骤中对腐蚀窗口的形貌控制的比较好，因此提高了图形化工艺的品质。第三:将Ag和Ni以及TiN和Ti分别在一个步骤中腐蚀，节省了湿法腐蚀工艺的流程，提高可工艺的效率。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的多层金属图形化工艺的步骤流程图；图2是本专利技术所需处理的多层金属结构的示意图；图3至图6是本专利技术湿法腐蚀过程中对应的产品状态图。【具体实施方式】正如
技术介绍
中所述，现有的多层金属图形化工艺中，普遍采用Lift-Off技术制作，该工艺需要用到两次光刻，即对Al层的第一次光刻和Lift-Off中的第二次光刻。因此现有的多层金属图形化工艺的工艺复杂度和成本大大影响了半导体多层金属工艺的发展。本专利技术根据上述情况，提出了一种新的多层金属图形化工艺，该多层金属化工艺，只需要一次光刻技术，然后配合多次湿法腐蚀工艺对多层金属进行图形化，大大减少了图形化工艺的复杂度和成本。请参见图1，图1是本专利技术的多层金属图形化工艺的步骤流程图，如图所示，该图形化工艺包括步骤:S1:在衬底表面依次沉积T1、TiN、Al、T1、N1、Ag，形成多层金属结构；S2:在步骤SI中的多层金属结构表面涂布光刻胶，并对光刻胶进行光刻，形成光刻胶掩模；S3:利用步骤S2中的光刻胶掩模，对多层金属结构进行多次湿法腐蚀工艺，该多次湿法腐蚀工艺包括:S31:以冰乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)和水的混合液对Ag/Ni进行同步腐蚀，将光刻胶掩模的表面图形传递至Ni层；S32:以氢氟酸(HF)对Ti进行腐蚀，将步骤S31中Ni层的表面图形传递至Ti层；S33:以Al腐蚀液腐蚀Al层，将步骤S32中Ti层的表面图形传递至Al层；S34:以APM腐蚀液同步腐蚀TiN/Ti层，将步骤S33中Al层的表面图形传递至Ti层，最终完成湿法腐蚀。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图2，图2是本专利技术所需处理的多层金属结构的示意图。如图所示，首先在半导体衬底10上依次制作111 1、11附2、4113、1114、附15和4816。其中半导体衬底10可以为蓝宝石、碳化硅、硅、铌酸锂、SO1、氮化镓和氮化铝等材质该多层金属结构中的每层金属可以通过化学气相沉积、磁控溅射、原子束外延等生长方式进行制作，其中A113下方的Till、Τ?Ν12两层，不仅可以防止Al中的金属离子侵入到衬底中，同时还能减少衬底上的沉积应力，防止金属层的龟裂和形变。最表面的Agl6层，代替原先的Al层，可以在同外界的电路连接时，直接进行键合，避免了引线的制作。上述的各层金属，其沉积厚度可以视具体地应用场合而定，通常作为主要金属层的A113和Agl6两层，需要沉积较厚的厚度，而其它的几层金属，仅仅起到匹配和保护的作用，因此不需要太厚的厚度。在一种实施方式中，该Till的厚度比如是35nm-40nm，该TiN12的厚度比如是60nm，该A113的厚度比如是lOOOnm，该Til4的厚度比如是30nm_40nm，该Ni 15的厚度比如是50nm，该Agl6的厚度比如是1500nm。多层金属制作完成之后，在Agl6的表面进行涂布光刻胶的工艺，该光刻胶涂布可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层金属结构的湿法腐蚀方法，所述多层金属结构从衬底方向依次包括钛、氮化钛、铝、钛、镍、银，其特征在于，该湿法腐蚀方法包括步骤：以冰乙酸、硝酸和水的混合液对银/镍进行同步腐蚀；以氢氟酸对钛进行腐蚀；以铝腐蚀液腐蚀铝层；以APM腐蚀液同步腐蚀氮化钛/钛层。

【技术特征摘要】
1.一种多层金属结构的湿法腐蚀方法，所述多层金属结构从衬底方向依次包括钛、氮化钛、铝、钛、镍、银，其特征在于，该湿法腐蚀方法包括步骤: 以冰乙酸、硝酸和水的混合液对银/镍进行同步腐蚀； 以氢氟酸对钛进行腐蚀； 以铝腐蚀液腐蚀铝层； 以APM腐蚀液同步腐蚀氮化钛/钛层。2.如权利要求1所述的多层金属结构的湿法腐蚀方法，其特征在于:所述冰乙酸、硝酸和水的混合液中三者的比例为2:1:1至5:1: I。3.如权利要求1所述的多层金属结构的湿法腐蚀方法，其特征在于:所述APM腐蚀液中氨水、双氧水和水的比例为1:1:5至1:2:15。4.如权利要求1所述的多层金属结构的湿法腐蚀方法，其特征在于:所述银/镍以及氮化钛/钛层的腐蚀步骤中，还包括补充原腐蚀液的步骤来保证药液稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文胜，缪新海，臧延亮，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32