半导体器件及其制造方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体器件及其制造方法。


背景技术：

2.随着半导体相关技术的发展，人们对于半导体结构的质量要求越来越高，从而对加工工艺的要求也不断提高。
3.在对半导体结构进行加工的过程中，光刻工艺是常用的一种工艺，为了保证对被刻蚀层的刻蚀，需要在被刻蚀层的表面形成光刻胶层，并在完成过对被刻蚀层的刻蚀后，利用去胶工艺去除光刻胶层。
4.然而，现阶段的去胶工艺会对位于被刻蚀层下方的停止层造成损伤，影响半导体结构的质量。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是提供一种半导体器件及其制造方法，以降低去胶工艺对位于被刻蚀层下方的停止层造成的损伤，提高所得到的半导体器件的质量。
6.为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：
7.提供待加工半导体结构，所述待加工半导体结构包括停止层，覆盖于所述停止层上的已被刻蚀层和位于所述已被刻蚀层上的光刻胶层，所述已被刻蚀层暴露出部分停止层表面；
8.利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层，所述干法去胶工艺所使用的去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体。
9.可选地，所述停止层保护膜形成气体包括氢气氮气混合气体。
10.可选地，所述氢气氮气混合气体中氢气和氮气的气体含量比例范围为1：23-1：25。
11.可选地，所述停止层保护膜形成气体包括水蒸气。
12.可选地，所述氧气和所述水蒸气的气体含量比例范围为9：1-11：1。
13.可选地，所述去胶气体还包括氮气。
14.可选地，所述干法去胶工艺的干法去胶设备包括去胶腔，以及与所述去胶腔连通的氧气管路和停止层保护膜形成气体管路。
15.可选地，所述去胶气体的温度范围为200℃-250℃。
16.可选地，所述干法去胶工艺的去胶时间范围为9分钟-11分钟。
17.可选地，所述停止层的材料为氮化铝。
18.可选地，所述利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层的步骤之前还包括：
19.对所述待加工半导体结构的停止层进行表面平滑处理。
20.可选地，所述对所述待加工半导体结构的停止层进行表面平滑处理的步骤包括：
21.利用氩气对所述待加工半导体结构的停止层进行表面平滑处理。
22.可选地，还包括：
23.利用湿法去胶工艺去除剩余的所述光刻胶层或所述光刻胶层残余。
24.可选地，湿法刻蚀工艺所用的湿法去胶液的材料包括n-甲基-2-吡咯酮、二甲亚砜、2-氨基乙醇、四甲基氢氧化铵、乙醇胺、乙醇胺盐、叔胺、氟化氢和氢氧化铵中的一种或多种的混合。
25.为解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体器件，利用如上述任一项所述的半导体器件的制造方法加工获得。
26.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
27.本发明实施例所提供的半导体器件及其制造方法，其中半导体器件的制造方法包括，首先提供待加工半导体结构，所述半导体结构包括停止层，覆盖于停止层上的已被刻蚀层和覆盖已被刻蚀层的光刻胶层；然后利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的光刻胶层，所述已被刻蚀层暴露出部分停止层表面，并且干法去胶工艺所使用的去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体。本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在去除半导体结构的光刻胶层时，由于去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体，停止层保护膜形成气体的存在，可以使停止层的表面形成保护膜，从而可以防止在后续的湿法去胶工艺中，湿法去胶液腐蚀停止层，同时，在干法去胶工艺中，氧气与光刻胶层反应，可以去除至少部分厚度的光刻胶层，实现对半导体结构的加工，也为后续的湿法去胶工艺做好准备。可以看出，本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在去除光刻胶层所使用的气体中包括了停止层保护膜形成气体，从而可以使停止层的表面形成保护膜，防止停止层在后续的湿法去胶过程中被腐蚀，避免停止层的损伤，可以提高半导体器件的质量。
附图说明
28.为了更清楚地说明本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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.图1为现有技术的半导体器件的制造方法得到的半导体器件的结构示意图；
30.图2-图4为本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法的各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
31.由背景技术可知，现阶段去胶工艺会对位于被刻蚀层下方的停止层造成损伤，影响半导体结构的质量。
32.请参考图1，图1为现有技术的半导体器件的制造方法得到的半导体器件的结构示意图。
33.在进行光刻胶层的去除时，会通过干法去胶工艺去除至少部分光刻胶，然而在后续的湿法去胶过程中，停止层会被湿法去胶液腐蚀，如图1所示，得到的半导体结构的未被被刻蚀层11覆盖的停止层10被腐蚀，从而影响所得到的半导体结构的质量。
34.比如：当半导体结构为谐振器结构时，停止层10的材料为aln，并作为压电层，而被
刻蚀层11的材料为电极材料，利用光刻胶图形化实现对于电极材料的刻蚀，而在图形化后，去除光刻胶的过程中，会对aln的表面产生损伤，进而影响所形成的谐振器结构的性能。
35.为此，对半导体器件制造方法进行了改进，比如：
36.1、调整湿法去胶液，没有发现既能够实现光刻胶的去除，又能够改善停止层的被腐蚀情况的湿法去胶液；
37.2、提前在停止层的表面额外沉积一层保护层，在刻蚀被刻蚀层时以该保护层为停止层，可以停在此保护层上，在去除光刻胶层后，在进行保护层的化学刻蚀，这不仅会增加半导体加工过程中的步骤，造成制造成本的增加，还会由于保护层的设置而影响器件的性能。
38.可见，利用了上述方法的半导体制造方法所得到的半导体结构仍然不能满足性能要求。
39.为了降低去胶工艺对位于被刻蚀层下方的停止层造成的损伤，提高所得到的半导体器件的质量，本发明实施例提供了一种半导体器件的制造方法，包括：
40.提供待加工半导体结构，所述待加工半导体结构包括停止层，覆盖于所述停止层上的已被刻蚀层和位于所述已被刻蚀层上的光刻胶层，所述已被刻蚀层暴露出部分停止层表面；
41.利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层，所述干法去胶工艺所使用的去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体。
42.本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在去除半导体结构的光刻胶层时，由于去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体，停止层保护膜形成气体的存在，可以使停止层的表面形成保护膜，从而可以防止在后续的湿法去胶工艺中，湿法去胶液腐蚀停止层，同时，在干法去胶工艺中，氧气与光刻胶层反应，可以去除至少部分厚度的光刻胶层，实现对半导体结构的加工，也为后续的湿法去胶工艺做好准备。
43.可以看出，本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在去除光刻胶层所使用的气体中包括了停止层保护膜形成气体，从而可以使停止层的表面形成保护膜，防止停止层在后续的湿法去胶过程中被腐蚀，避免停止层的损伤，可以提高半导体器件的质量。
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是，本发明实施例中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。
46.图2-图4为本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法的各步骤对应的结构示意图。
47.请参考图2，提供待加工半导体结构，所述待加工半导体结构包括停止层100，覆盖于所述停止层100上的已被刻蚀层110和位于所述已被刻蚀层110上的光刻胶层120，所述已被刻蚀层110暴露出部分停止层100表面。
48.待加工半导体结构可以为后续的半导体器件的加工提供基础。
49.待加工半导体结构在完成对待被刻蚀层的光刻后，就可以得到。在一种具体实施方式中，待加工半导体结构具体可以通过以下步骤获取：
50.形成停止层100；
51.在停止层100上形成待被刻蚀层(即图中已被刻蚀层110被刻蚀前的结构)，待被刻蚀层覆盖停止层100；
52.在待被刻蚀层上形成光刻胶层120，光刻胶层120具有待被刻蚀层的刻蚀图案；
53.按照光刻胶层120的图案，对待被刻蚀层进行刻蚀，得到已被刻蚀层110，已被刻蚀层110暴露出部分停止层100表面。
54.在半导体器件的加工过程中，可能会需要多次光刻，而每次光刻的停止层100和待被刻蚀层的材料都不完全相同，只要一次光刻中，对待被刻蚀层的材料的刻蚀速率远大于位于待被刻蚀层下方的一层的材料的刻蚀速率，那么位于待被刻蚀层下方的一层即为停止层。
55.当然，停止层的下方还可以有其他结构，比如基底130或者已经完成其他加工的半导体结构。在本实施例中，如图中所示，停止层包括压电层，已被刻蚀层包括第一电极层；待加工半导体结构还包括基底130，位于所述基底130上的第二电极层150，压电层位于第二电极层150的上方，以满足谐振结构器件的性能要求。
56.在本实施例中，停止层100(压电层)的材料为氮化铝(aln)，已被刻蚀层(即待被刻蚀层，第一电极层)的材料为金属，比如钨、铝等，形成金属电极，以实现器件(比如：射频低通滤波器、谐振)的功能要求；在其他实施例中，停止层100的材料还可以为硅、二氧化硅等和已被刻蚀层的材料也可以为其他材料，只要能够在刻蚀过程中实现停止需要都是可以的。请参考图3，利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层120，所述干法去胶工艺所使用的去胶气体包括氧气和停止层保护膜形成气体。
57.干法去胶工艺所使用的去胶气体中包含有氧气和停止层保护膜形成气体，氧气可以与光刻胶进行反应，实现对至少部分厚度的光刻胶层的去除，同时停止层保护膜形成气体的存在可以使停止层100的表面形成保护膜140，实现在后续的工艺中对停止层100的保护，降低被腐蚀的概率。
58.在本实施例中，停止层100的材料为氮化铝，停止层保护膜形成气体包括氢气氮气混合气体，氢气氮气混合气体的存在使得停止层100的表面形成保护膜140的原因可能是氢气氮气混合气体的存在使得氧气与氮化铝加速反应生成一层三氧化二铝，从而阻隔了后续湿法去胶的湿法去胶液与氮化铝的直接接触，也可能是氮化铝与氧气以及氢气氮气混合气体发生了反应生成了一层氢氧化铝，阻隔了后续湿法去胶的湿法去胶液与氮化铝的直接接触。
59.为了保证停止层保护膜的形成效果，氢气氮气混合气体中氢气和氮气的气体含量比例范围可以为1：23-1：25，比如：1：24。
60.另一实施例中，停止层100的材料为氮化铝，停止层保护膜形成气体包括水蒸气，水蒸气的存在使得停止层100的表面形成保护膜140的原因可能是水蒸气的存在使得氧气与氮化铝加速反应生成一层三氧化二铝，从而阻隔了后续湿法去胶的湿法去胶液与氮化铝的直接接触，也可能是氮化铝与水发生了反应生成了一层氢氧化铝，阻隔了后续湿法去胶的湿法去胶液与氮化铝的直接接触。在其他实施例中，水蒸气的存在可能会促进与其他材
料的停止层100反应或者直接与其反应，形成其他材料的保护膜。
61.利用干法去胶工艺，去除至少部分厚度的光刻胶层120是指，在本实施例中，可以仅去除光刻胶层120表面的硬度较高的部分，剩余的硬度较低的光刻胶层120可以通过后续的湿法去胶工艺去除，在其他实施例中，可以去除全部的光刻胶层120，但光刻胶层120与已被刻蚀层110的接触面仍会存在部分残留，可以通过后续的湿法去胶工艺进一步去除，提高光刻胶层120去除的彻底性，进而提高半导体结构的质量。
62.具体地，干法去胶工艺所使用的设备为干法去胶设备，包括去胶腔，以及与去胶腔连通的氧气管路和停止层保护膜形成气体管路，在对半导体结构进行干法去胶时，将半导体结构放置于去胶腔中，然后通过氧气管路和停止层保护膜形成气体路向去胶腔中通氧气和停止层保护膜形成气体，实现对半导体结构的干法去胶。干法去胶设备的停止层保护膜形成气体管路的设置，可以保证本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法的实现，同时对于设备的改变较小，降低本发明实施例所提供的半导体器件的制造的成本。
63.当然，容易理解的是，氧气管路的另一端连通氧气源，停止层保护膜形成气体管路的另一端连通停止层保护膜形成气体源。
64.当然，为了保证干法去胶的效果，还需要对干法去胶过程中的温度进行控制，温度过高，会影响半导体结构的性能，温度过低，会影响光刻胶层120的去除效率，为此在本实施例中，所述去胶气体的温度范围为200℃-250℃，比如：210℃、220℃、225℃、234℃，从而在不影响半导体结构的性能的基础上保证光刻胶层120的去除效率，保证半导体结构的加工效率。
65.另外，干法去胶工艺的去胶时间也会对光刻胶层120的去除效果产生影响，时间过长，可以增大所去除的光刻胶的量，但是会造成半导体结构加工效率的降低；时间过短，会造成光刻胶层120的去除量不能满足要求，比如，光刻胶层120的表面的较硬部分未完全去除，影响后续的加工工艺，因此，本实施例中，干法去胶工艺的去胶时间范围为9分钟-11分钟，比如10分钟，从而能够满足光刻胶层120的去除要求的同时，缩短去胶时间，提高加工效率，降低加工成本。
66.进一步地，去胶气体中的氧气和停止层保护膜形成气体的气体含量比例也会对光刻胶层120的去除速度造成影响，氧气含量过高，会影响停止层100表面的保护膜140的生成效果，氧气含量过低，又会影响光刻胶层120的去除效率。本实施例中，当停止层保护膜形成气体为水蒸气时，所述去胶气体的氧气和水蒸气的气体含量比例范围为9：1-11：1，比如：10：1，从而，一方面可以在停止层100的表面形成保护膜140，另一方面可以保证光刻胶层120的去除效率。
67.在另一种具体实施方式中，停止层保护膜形成气体为水蒸气时，去胶气体种还可以包括氮气，以调整去胶气体中氧气和水蒸气的含量，保证光刻胶层120的去除速率与保护膜140的生成速率相匹配。可以看出，本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在去除光刻胶层所使用的气体中增加了水蒸气，从而可以使停止层的表面形成保护膜140，防止停止层在后续的湿法去胶过程中被腐蚀，避免停止层的损伤，可以提高半导体器件的质量。
68.如图1所示，受到停止层100的晶格结构的影响，停止层的表面不平整，具有尖角，这样，在后续的湿法去胶过程中，湿法去胶液会沿着尖角腐蚀停止层100，加重对停止层100的腐蚀以及停止层表面的更加不平整，使得停止层的表面粗糙度变大。为了减小后续的湿
法去胶过程中，湿法去胶液对停止层100的损伤，所述利用干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层120的步骤之前或之后还可以包括：
69.对所述待加工半导体结构的停止层100进行表面平滑处理。
70.本实施例中，干法去胶工艺去除至少部分厚度的所述光刻胶层120的步骤之前，对所述待加工半导体结构的停止层100进行表面平滑处理。通过对停止层100的表面平滑处理，可以减少停止层100表面的尖角，进而降低腐蚀作用，同时还可以在干法去胶去除至少部分厚度的所述光刻胶层120的时候，形成更为平整的保护膜，保证保护膜的形成效果，进而保证后续湿法去胶过程中对停止层100的保护作用。
71.在本实施例中，可以利用氩气对待加工半导体结构的停止层100进行表面平滑处理。氩气的轰击能力强，可以保证表面平滑处理的效果。在其他实施例中，还可以通过其他气体实现对停止层的表面平滑处理。
72.在利用氩气对待加工半导体结构的停止层100进行表面平滑处理时，可以使得氩气的温度为室温，持续时间的范围为50s-70s，比如60s，氩气的流速范围可以90sccm-110sccm。
73.在另一种具体实施方式中，请参考图4，利用湿法去胶工艺去除剩余的所述光刻胶层或所述光刻胶层残余。
74.在完成干法去胶后，进一步利用湿法去胶工艺去除剩余的所述光刻胶层或所述光刻胶层残余。
75.将经过干法去胶后的半导体结构放置于湿法去胶液中，利用湿法去胶液去除剩余的光刻胶层120或者光刻胶层残余。
76.当然还可以去除其他不需要的结构，比如在刻蚀工艺中，形成于刻蚀凹槽侧壁的聚合物等，以提高半导体结构的性能。
77.具体地，湿法刻蚀工艺所用的湿法去胶液的材料包括n-甲基-2-吡咯酮、二甲亚砜、2-氨基乙醇、四甲基氢氧化铵、乙醇胺、乙醇胺盐、叔胺、氟化氢和氢氧化铵中的一种或多种的混合。
78.这样，本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法，在利用干法去胶工艺去除光刻胶层时，所使用的气体中增加了停止层保护膜形成气体，可以使停止层的表面形成保护膜140，在利用湿法去胶工艺进一步去除生剩余光刻胶层或者光刻胶层残余时，保护膜140可以防止停止层被腐蚀，避免停止层的损伤，可以提高半导体器件的质量。
79.为解决上述问题，本发明实施例还提供一种半导体器件，利用如前述的半导体器件的制造方法加工获得，具有较高的质量，满足质量要求。
80.虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。