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，是指通過一個金屬中間層使晶圓結(jié)合起來的技術(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，需要對鍺金屬進(jìn)行刻蝕，現(xiàn)有技術(shù)對鍺刻蝕的過程請參考圖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，采用氧氣對刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗的時間為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、氬氣和氮氣。
[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:
[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比圖。

【具體實施方式】
[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)、氮氣(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傳統(tǒng)的刻蝕方法去除，而且附著的氯化鍺會影響光刻膠的去除過程，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)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0035]圖4至圖8是本發(fā)明鍺的刻蝕方法一實施例中各步驟的結(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，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)明對此不作任何限定。本實施例中所述襯底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。具體的，可以通過化學(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，主要刻蝕氣體為氯氣。在刻蝕過程中，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表面通過旋涂工藝涂布光刻膠薄膜；熱處理所述光刻膠薄膜后，對所述光刻膠薄膜進(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、氬氣以及氮氣；本實施例中，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，刻蝕氣體中氮氣作為鈍化氣體，所述氮氣在圖形化鍺層10匕和光刻膠102表面形成鈍化層，從而在刻蝕過程中保護(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傳統(tǒng)的刻蝕方法去除，而且氯化鍺聚合物會影響后續(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，本實施例中，所述采用清洗氣體104對光刻膠102和圖形化鍺層1013進(jìn)行清洗的時間為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)濕法清洗的過程中能夠輕易去除。
[0050]所述清洗時間為2分鐘以上。本發(fā)明發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧氣清洗時間超過2分鐘的時候，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，所附著的氯化鍺無法充分分解，導(dǎo)致無法通過清洗帶走所有的附著物。
[0051]需要說明的是，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，會有一定的時間間隔，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，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，可以采用氧氣等離子體去膠。
[0054]需要說明的是，雖然干法去膠也會采用氧氣去膠，但是從干法刻蝕步驟完成到干法去膠過程中通入氧氣等離子體的步驟之間往往需要一段時間。此時光刻膠102表面的氯化鍺聚合物會變得致密而無法去除。而且氯化鍺聚合物附著在光刻膠102表面的時候，也會影響光刻膠102的去除工藝，因此在干法去膠的過程中無法去除光刻膠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間間隔，經(jīng)過這段時間間隔，附著在光刻膠102表面的氯化鍺聚合物會變得致密，而且氯化鍺聚合物會影響光刻膠102的去除工藝，因此所述采用清洗液105對刻蝕后的圖形化鍺層1la進(jìn)行清洗的步驟無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對圖形化鍺層1la以及光刻膠102進(jìn)行清洗。
[0059]請參考圖9，其中圖9a是現(xiàn)有的鍺刻蝕完成后對光刻膠進(jìn)行測試的結(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，對光刻膠進(jìn)行清洗后，對所述光刻膠進(jìn)行測試的結(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，采用氧氣對刻蝕后的鍺層進(jìn)行清洗的時間為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、氬氣和氮氣。
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】H01L21/3213GK104465369SQ201410857357
【公開日】2015年3月25日 申請日期: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 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司