鍺的刻蝕方法
【專利摘要】一種鍺的刻蝕方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成鍺層；采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層，所述干法刻蝕的氣體含有氯氣；在干法刻蝕后，原位采用清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗氣體為氧氣。所述鍺的刻蝕方法能夠去除刻蝕過(guò)程中附著在光刻膠表面的氯化鍺聚合物，改善刻蝕完成后鍺層的形貌，提高所形成的半導(dǎo)體器件的良率。
【專利說(shuō)明】鍺的刻蝕方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種鍺的刻蝕方法。

【背景技術(shù)】
[0002]共晶鍵合，也稱之為共晶焊接，是指通過(guò)一個(gè)金屬中間層使晶圓結(jié)合起來(lái)的技術(shù)。在目前的半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，圖形化的鍺金屬層被廣泛應(yīng)用于共晶鍵合的工藝中。
[0003]形成圖形化的鍺金屬層，需要對(duì)鍺金屬進(jìn)行刻蝕，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鍺刻蝕的過(guò)程請(qǐng)參考圖1至圖3，包括:
[0004]參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10表面形成鍺層11。
[0005]參考圖2，在所述鍺層11表面形成圖形化的光刻膠層12，所述光刻膠層12具有暴露部分鍺層11的開口 13，所述開口 13用于定義需要刻蝕的鍺層11的位置。
[0006]參考圖3，以光刻膠12為掩模，采用干法刻蝕對(duì)所述鍺層11進(jìn)行刻蝕，在鍺層11上形成露出襯底10的開口 13^從而使光刻膠層12的圖形轉(zhuǎn)移到鍺層11上，形成圖形化鍺層 11&。
[0007]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)形成的圖形化鍺層1匕的形貌較差，影響了所形成的半導(dǎo)體器件的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是提供一種鍺的刻蝕方法，以優(yōu)化刻蝕后者層的形貌。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鍺的刻蝕方法，包括
[0010]提供半導(dǎo)體襯底；
[0011〕 在所述半導(dǎo)體襯底上形成鍺層；
[0012]采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層，所述干法刻蝕的氣體含有氯氣；
[0013]在干法刻蝕后，原位采用清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗氣體為氧氣。
[0014]可選的，采用氧氣對(duì)刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗的時(shí)間為2分鐘以上，所述氣體流速為40?608(^111，所述氣體壓力為8毫托到12毫托范圍內(nèi)。
[0015]可選的，所述干法刻蝕的氣體還包括:氯化硼、氬氣和氮?dú)狻?br> [0016]可選的，所述干法刻蝕氣體源功率為7001?9001，偏置功率為1501。
[0017]可選的，所述干法刻蝕刻蝕腔的壓強(qiáng)為7?9毫托。
[0018]可選的，所述干法刻蝕刻蝕溫度為40?50攝氏度。
[0019]可選的，采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層的步驟包括:在所述鍺層上形成光刻膠層；以所述光刻膠層為掩模，干法刻蝕所述鍺層。
[0020]可選的，所述刻蝕方法還包括:在氧氣清洗過(guò)后去除所述光刻膠層。
[0021]可選的，所述刻蝕方法還包括:在去除光刻膠層后，采用清洗液對(duì)刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗液為酸性溶液或堿性溶液。
[0022]可選的，所述清洗液為硫酸、氫氟酸、ACT或EKC。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]本發(fā)明所提供的鍺的刻蝕方法，在干法刻蝕后，采用清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，而且所述清洗氣體為氧氣；由于在刻蝕工藝后，附著在光刻膠表面的氯化鍺與氧氣反應(yīng)，形成易溶于水的氧化鍺，從而去除附著在光刻膠表面的氯化鍺聚合物，改善光刻后鍺層的形貌，提高所形成半導(dǎo)體器件的性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)一種鍺的刻蝕方法結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4至圖8是本發(fā)明所提供鍺的刻蝕方法一實(shí)施例中各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9是現(xiàn)有技術(shù)中鍺刻蝕后的鍺層與本發(fā)明鍺刻蝕后的鍺層的對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有鍺刻蝕工藝形成的鍺層形貌較差，分析其原因:，干法刻蝕采用的刻蝕氣體包括:氯氣(Cl2)、氯化硼(BCl2)、氬氣(Ar)、氮?dú)?N2)。其中，氯氣作為主要的刻蝕氣體與鍺層發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鍺(GeClx)，在被刻蝕反應(yīng)腔中的氣流帶出反映腔。但是在干法刻蝕鍺的時(shí)候，刻蝕生成的氯化鍺很容易發(fā)生再沉積，附著在光刻膠的頂部或者側(cè)壁上，附著的氯化鍺很難通過(guò)傳統(tǒng)的刻蝕方法去除，而且附著的氯化鍺會(huì)影響光刻膠的去除過(guò)程，從而產(chǎn)生的氯化鍺很容易發(fā)生再沉積現(xiàn)象，形成氯化鍺聚合物附著在光刻膠表面，這種聚合物很難通過(guò)傳統(tǒng)的刻蝕方法去除。而且附著在光刻膠表面的氯化鍺聚合物會(huì)影響后續(xù)光刻膠的去除，影響刻蝕后鍺層的形貌，影響所形成的半導(dǎo)體器件性能。
[0029]為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鍺的刻蝕方法，包括:
[0030]提供半導(dǎo)體襯底；
[0031 ] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成鍺層；
[0032]采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層，所述干法刻蝕的氣體含有氯氣；
[0033]在干法刻蝕后，原位采用清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗氣體為氧氣。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]圖4至圖8是本發(fā)明鍺的刻蝕方法一實(shí)施例中各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]參考圖4，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面形成鍺層101，所述鍺層101表面具有圖形化光刻膠102。
[0037]所述半導(dǎo)體襯底100用于為后續(xù)工藝提供工作平臺(tái)，所述半導(dǎo)體襯底100的材料選自單晶硅、多晶硅或非晶硅；所述半導(dǎo)體襯底100也可以選自硅、鍺、砷化鎵或硅鍺化合物；所述半導(dǎo)體襯底100還可以選自具有外延層或外延層上硅結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體襯底100還可以是其他半導(dǎo)體材料，本發(fā)明對(duì)此不作任何限定。本實(shí)施例中所述襯底100材料為硅。
[0038]所述鍺層101圖形化后，用作共晶鍵合工藝中的金屬中間層，使晶圓結(jié)合起來(lái)。具體的，可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積或者物理氣相沉積形成所述鍺層101。由于在后續(xù)工藝刻蝕所述鍺層101時(shí)，主要刻蝕氣體為氯氣。在刻蝕過(guò)程中，產(chǎn)生的氯化鍺很容易再沉積，形成氯化鍺聚合物附著在光刻膠102表面，影響后續(xù)光刻膠102的去除，影響刻蝕后鍺層的形貌，進(jìn)而影響所形成的半導(dǎo)體器件的性能。因此需要在后續(xù)刻蝕完成之后，去除附著在光刻膠102表面的氯化鍺聚合物，以提高刻蝕后鍺層的形貌，提高所形成的半導(dǎo)體器件性能。
[0039]所述圖形化的光刻膠102用于定義鍺層101需要刻蝕的位置，所述光刻膠102包含有露出所述鍺層101的開口 103，所述開口 103用于定義所述鍺層101待刻蝕的位置。
[0040]所述圖形化的光刻膠102的形成步驟為:在所述鍺層101表面通過(guò)旋涂工藝涂布光刻膠薄膜；熱處理所述光刻膠薄膜后，對(duì)所述光刻膠薄膜進(jìn)行曝光，使光刻膠圖形化，形成露出需要刻蝕的鍺層表面的開口 103 ；在曝光后再次熱處理所述光刻膠薄膜，形成圖形化的光刻膠102。
[0041]參考圖5，以所述圖形化的光刻膠102為掩模，干法刻蝕所述鍺層101，使光刻膠102的圖形轉(zhuǎn)移到鍺層101上，形成圖形化鍺層10匕，所述圖形化鍺層10匕包含暴露半導(dǎo)體襯底100的開口 1033。
[0042]所述干法刻蝕為各向異性干法刻蝕工藝，刻蝕氣體包括:氯氣、氯化硼、氬氣以及氮?dú)?；本?shí)施例中，所述干法刻蝕的源功率為7001?9001，偏置功率為1401?1601 ；刻蝕腔的壓強(qiáng)為7?9毫托，刻蝕溫度為40?50攝氏度。
[0043]其中，氯氣作為主要刻蝕氣體，氯氣通過(guò)與鍺層101發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成可揮發(fā)的氯化鍺后，被刻蝕腔中的氣體帶出刻蝕腔。
[0044]其次，刻蝕氣體中的氯化硼和氬氣用于垂直轟擊鍺層101表面，達(dá)到各向異性刻蝕的目的。
[0045]再次，刻蝕氣體中氮?dú)庾鳛殁g化氣體，所述氮?dú)庠趫D形化鍺層10匕和光刻膠102表面形成鈍化層，從而在刻蝕過(guò)程中保護(hù)光刻膠102和圖形化鍺層10匕的側(cè)壁不受損傷，使刻蝕后的圖形更為精確。
[0046]然而，在鍺刻蝕的過(guò)程中，刻蝕產(chǎn)生的氯化鍺很容易發(fā)生再沉積，形成氯化鍺聚合物附著在光刻膠102的頂部或者側(cè)壁上，這種氯化鍺聚合物很難通過(guò)傳統(tǒng)的刻蝕方法去除，而且氯化鍺聚合物會(huì)影響后續(xù)光刻膠102的去除工藝，影響刻蝕后圖形化鍺層1013的形貌，進(jìn)而影響所形成的半導(dǎo)體器件的性能。
[0047]參考圖6，在干法刻蝕后，立即原位采用清洗氣體104對(duì)所述光刻膠102和所述刻蝕后的圖形化鍺層10匕進(jìn)行清洗，所述清洗氣體104包括氧氣。
[0048]具體的，本實(shí)施例中，所述采用清洗氣體104對(duì)光刻膠102和圖形化鍺層1013進(jìn)行清洗的時(shí)間為2分鐘以上，所述清洗氣體104的流量為40?608(^111，所述清洗氣體104的壓力為8暈托?12暈托。
[0049]氧氣與氯化鍺反應(yīng)而生成氧化鍺和氯氣，其中氧化鍺易溶于水，在后續(xù)濕法清洗的過(guò)程中能夠輕易去除。
[0050]所述清洗時(shí)間為2分鐘以上。本發(fā)明發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧氣清洗時(shí)間超過(guò)2分鐘的時(shí)候，能夠保證附著在光刻膠表面的氯化鍺能夠充分分解；若短于2分鐘，所附著的氯化鍺無(wú)法充分分解，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)清洗帶走所有的附著物。
[0051]需要說(shuō)明的是，當(dāng)在刻蝕腔中完成干法刻蝕工藝后，在所述刻蝕腔中立即通入清洗氣體104，對(duì)所述圖形化鍺層10匕進(jìn)行原位清洗，所述清洗氣體104包括氧氣。雖然后續(xù)去除光刻膠102的步驟中，干法去膠也可以通入氧氣，但是由于去除光刻膠102工藝中通入氧氣需要轉(zhuǎn)換機(jī)臺(tái)，會(huì)有一定的時(shí)間間隔，氯化鍺容易變得致密而難以去除。因此干法刻蝕之后需立即原位通入氧氣進(jìn)行清洗。
[0052]參考圖7，在經(jīng)過(guò)干法清洗后，去除所述光刻膠102.
[0053]所述去除光刻膠202的方法為濕法去膠或干法去膠；濕法去膠時(shí)，采用酸性溶液、堿性溶液或有機(jī)溶液去除光刻膠202，例如丙酮。干法去膠時(shí)，可以采用氧氣等離子體去膠。
[0054]需要說(shuō)明的是，雖然干法去膠也會(huì)采用氧氣去膠，但是從干法刻蝕步驟完成到干法去膠過(guò)程中通入氧氣等離子體的步驟之間往往需要一段時(shí)間。此時(shí)光刻膠102表面的氯化鍺聚合物會(huì)變得致密而無(wú)法去除。而且氯化鍺聚合物附著在光刻膠102表面的時(shí)候，也會(huì)影響光刻膠102的去除工藝，因此在干法去膠的過(guò)程中無(wú)法去除光刻膠102表面的氯化鍺聚合物，需要在干法刻蝕工藝完成后，在所述刻蝕腔中立即通入清洗氣體104，對(duì)所述圖形化鍺層1la以及干刻膠層102進(jìn)行清洗，才能有效去除光刻膠102表面附著的氯化鍺聚合物。
[0055]參考圖8，在去除光刻膠102后，采用清洗液105對(duì)刻蝕后的圖形化鍺層1la進(jìn)行清洗，所述清洗液105為酸性溶液或堿性溶液。
[0056]所述清洗液105用于清洗在干法刻蝕工藝，以及去除光刻膠102工藝中殘留與所述圖形化鍺層1la表面和側(cè)壁的副產(chǎn)物；所述副產(chǎn)物包括干法刻蝕工藝過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)物、以及物理轟擊的殘留物，去光刻膠102工藝中所殘留的光刻膠與反應(yīng)物；所述清洗液105為硫酸、氫氟酸、ACT或EKC，能夠溶解所殘留的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到清洗的目的。
[0057]其中，所述ACT和EKC為有機(jī)溶液，所述ACT包括二甲亞砜(DMSO)、N_ 二甲基乙酰胺(ΝΕΑ)、乙醇胺(MEA)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，所述EKC包括羥氨、單乙醇胺和異丙醇胺等。
[0058]需要說(shuō)明的是，從干法刻蝕完成形成圖形化鍺層1la的步驟到采用清洗液105對(duì)刻蝕后的圖形化鍺層1la進(jìn)行清洗的步驟之間存在一定的時(shí)間間隔，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間間隔，附著在光刻膠102表面的氯化鍺聚合物會(huì)變得致密，而且氯化鍺聚合物會(huì)影響光刻膠102的去除工藝，因此所述采用清洗液105對(duì)刻蝕后的圖形化鍺層1la進(jìn)行清洗的步驟無(wú)法去除附著在光刻膠102表面的氯化鍺聚合物，從而需要在刻蝕完成之后，立即通入清洗氣體104對(duì)圖形化鍺層1la以及光刻膠102進(jìn)行清洗。
[0059]請(qǐng)參考圖9，其中圖9a是現(xiàn)有的鍺刻蝕完成后對(duì)光刻膠進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果圖，由于現(xiàn)有技術(shù)在鍺刻蝕完成后，未立即通入清洗氣體104進(jìn)行沖洗，因此在刻蝕后光刻膠的表面附著有大量氯化鍺聚合物；圖％是本發(fā)明在刻蝕完成后立即原位通入清洗氣體104，對(duì)光刻膠進(jìn)行清洗后，對(duì)所述光刻膠進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，由圖9b可知，所述光刻膠表面光滑平整，沒有發(fā)現(xiàn)有氯化鍺聚合物附著。
[0060]綜上所述，本實(shí)施例所述鍺的刻蝕方法，在干法刻蝕后，立即原位通入清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層和光刻膠進(jìn)行清洗，而且所述清洗氣體為氧氣；由于在刻蝕工藝中，再沉積在光刻膠表面的氯化鍺聚合物會(huì)與氧氣反應(yīng)，形成易除去的氧化鍺和氯氣，從而避免了再沉積的氯化鍺聚合物附著在光刻膠表面，影響光刻膠的去除工藝，影響刻蝕后鍺層的表面形貌，使所形成的半導(dǎo)體器件性能穩(wěn)定，提高制造半導(dǎo)體器件的良率。
[0061]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鍺的刻蝕方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成鍺層； 采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層，所述干法刻蝕的氣體含有氯氣； 在干法刻蝕后，原位采用清洗氣體對(duì)所述刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗氣體為氧氣。
2.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，采用氧氣對(duì)刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗的時(shí)間為2分鐘以上,所述氣體流速為40?60sccm,所述氣體壓力為8毫托到12毫托的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕的氣體還包括:氯化硼、氬氣和氮?dú)狻?br> 4.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕氣體源功率為700W?900W，偏置功率為150W。
5.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕刻蝕腔的壓強(qiáng)為7?9毫托。
6.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕刻蝕溫度為40?50攝氏度。
7.如權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝去除部分鍺層的步驟包括:在所述鍺層上形成光刻膠層；以所述光刻膠層為掩模，干法刻蝕所述鍺層。
8.如權(quán)利要求7所述的刻蝕方法，其特征在于，所述刻蝕方法還包括:在氧氣清洗過(guò)后去除所述光刻膠層。
9.如權(quán)利要求8所述的刻蝕方法，其特征在于，所述刻蝕方法還包括:在去除光刻膠層后，采用清洗液對(duì)刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗，所述清洗液為酸性溶液或堿性溶液。
10.如權(quán)利要求9所述的刻蝕方法，其特征在于，所述清洗液為硫酸、氫氟酸、ACT或EKC。
【文檔編號(hào)】H01L21/3213GK104465369SQ201410857357
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】熊磊, 奚裴 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司