鋁襯墊的晶體缺陷去除方法
2023-05-12 01:04:46 2
專利名稱：鋁襯墊的晶體缺陷去除方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術，特別涉及一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法。
背景技術：
鋁襯墊(Al Pad)為晶片(wafer)與外界連接的互連界面，可通過在鋁襯墊表面的鍵接連線使得晶片與外界形成金屬連接。鋁襯墊的製作方法大致如下採用物理氣相沉積(PVD)工藝在晶片的頂層金屬層(top metal)表面形成鋁薄膜層，然後採用光刻工藝和蝕刻工藝對鋁薄膜層進行處理，從而形成鋁襯墊。 當招襯墊形成後，通常將晶片放置於前端開口片盒(front open unit pod,F0UP)中，已備進入下一工序。FOUP為對晶片進行暫時存儲的常用容器，在半導體製造流程中，當晶片從當前機臺轉入下一機臺之前，經常採用FOUP對晶片進行暫時存儲。圖I為採用FOUP對晶片進行暫時存儲的剖面示意圖，如圖I所示，FOUP 101為一個開放性的容器，其具有插槽102，可用於將晶片W固定在插槽102中。如I僅以FOUP存儲一個晶片W為例，在實際應用中，一個FOUP可具有多組插槽，因此一個FOUP可存儲多個晶片。由於金屬鋁(Al)在空氣中極易被氧化，因此，當晶片被存儲於FOUP的過程中，會在鋁襯墊的表面形成一層氧化鋁(Al2O3)薄膜。另外，由於FOUP包括塑料材料，伴隨著自然降解，塑料材料中的氟離子(F_)會逐漸釋放到空氣中，而且，隨著FOUP使用時間的增加，釋放的F_會越來越多。空氣中的水蒸氣(H2O)會和Al2O3結合生成氫氧化鋁(Al (OH)3),同時，空氣中的水蒸氣和F_結合會生成氫氟酸(HF)，Al (OH) 3還可進一步與HF發生化學反應生成氟化鋁(AlF3)。如果鋁襯墊表層的Al2O3薄膜由於上述化學反應過程完全被侵蝕，其下方的金屬鋁仍然會進一步和水蒸氣、氫氟酸進行化學反應，也會生成AlF3和Al (OH)30AlF3和Al (OH) 3均為晶體缺陷(crystal defect)的表現形式，圖2為晶體缺陷的示意圖，如圖2所示，晶體缺陷會顯著影響鋁襯墊的物理表觀以及後續的鍵接連線。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法，能夠去除鋁襯墊的晶體缺陷。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法，該方法包括在鋁襯墊的表面噴灑四甲基氫氧化銨TMAH溶液；採用去離子水DIW衝洗鋁襯墊表面。採用DIW衝洗鋁襯墊表面之後，該方法進一步包括對鋁襯墊進行甩幹。所述TMAH溶液的濃度大於0%且小於10%。噴灑所述TMAH溶液之後，所述TMAH溶液在鋁襯墊上的停留時間大於0秒且小於75秒。基於本發明所提供的一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法，首先在鋁襯墊的表面噴灑TMAH溶液，TMAH與AlF3在常溫下發生化學反應，生成的(CH3) 4NF和Al (OH) 3以液態形式溶解在水中，然後，採用DIW衝洗鋁襯墊，將溶解在水中的(CH3) 4NF和Al (OH) 3衝洗掉，同時還將鋁襯墊表面本身具有的另一種晶體缺陷Al (OH) 3衝洗掉，可見，本發明的方案能夠去除鋁襯墊的晶體缺陷。
圖I為採用FOUP對晶片進行暫時存儲的剖面示意圖。圖2為晶體缺陷的示意圖。圖3為本發明所提供的一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對`本發明所述方案作進一步地詳細說明。本發明的核心思想為晶體缺陷的表現形式主要為AlF3和Al (OH) 3,本發明在鋁襯墊的表面噴灑TMAH溶液，TMAH與AlF3在常溫下發生化學反應，生成的(CH3)4NF和Al (OH)3以液態形式溶解在水中，然後採用DIW衝洗鋁襯墊，將溶解在水中的(CH3) 4NF和Al (OH) 3衝洗掉，同時還將晶體缺陷的另一種表現形式Al (OH)3衝洗掉，因此，本發明的方案能夠去除鋁襯墊表面的晶體缺陷。圖3為本發明所提供的一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法的實施例的流程圖，如圖3所示,該方法包括步驟301,在招襯墊的表面噴灑四甲基氫氧化銨(Tetra Methyl AmmoniumHydride, TMAH)溶液。TMAH的分子式為(CH3) 4N0H，其可與AlF3在常溫下發生化學反應，生成四甲基氟化銨和Al (OH)3，其中，四甲基氟化銨的分子式為(CH3)4NF,下面，採用化學反應方程式(I)表示上述化學反應的原理6 (CH3) 4N0H+2A1F3+ (x+3) H2O = 6 (CH3) 4NF+2A1 (OH) 3+ (x+3) H2O (I)需要說明的是，所述TMAH溶液為溶質(TMAH)和溶劑(H2O)的混合物，本實施例中TMAH溶液的濃度可以為大於0 %且小於10 % (所述濃度為TMAH與TMAH溶液的質量之比)。在實際應用中，我們通常可以直接採用名稱為「顯影液NMD-W 2. 38%」的產品(生產企業T0KY0 OHKA KOGYO CO,LTD)噴灑在鋁襯墊之上，「顯影液NMD-W 2. 38%」是一種濃度為2. 38%的TMAH溶液。上述化學反應所生成的(CH3)4NF和Al (OH)3以液態形式溶解在水中，將在後續步驟中進行去除，且所生成的(CH3) 4NF不會對鋁襯墊造成侵蝕。步驟302，採用去離子水(DIW)衝洗鋁襯墊表面。在本步驟中，採用DIW衝洗鋁襯墊的表面主要有兩個目的第一，能夠將化學反應方程式⑴中的生成物(溶解在水中的(CH3)4NF和Al (OH)3)衝洗掉；第二，由於鋁襯墊表面的晶體缺陷還可能為Al (OH)3,由於固態的Al (OH)3是以粉末狀附著在鋁襯墊的表面，因此，可採用DIW將粉末狀的Al (OH)3直接衝洗掉。步驟303,對招襯墊進行甩幹(spin dry)。
在本步驟中，進行甩幹的目的是對鋁襯墊進行乾燥，以去除鋁襯墊表面多餘的DIW。其中，甩幹是現有半導體製程中常用的乾燥方法，此處不再詳述，可參考現有技術中相應的方法實施。至此，本流程結束。另外，在上述步驟301中，在鋁襯墊的表面噴灑TMAH溶液後，如果TMAH將AlF3全部去除，由於TMAH中的羥基(0H_)還可進一步和AlF3下方的金屬鋁發生化學反應生成Al (OH) 3，因此，如果所噴灑的TMAH溶液在鋁襯墊表面停留時間過長，可能進一步對金屬鋁造成侵蝕。當然，如果僅對金屬鋁造成了微量侵蝕，這是能夠接受的，需要避免的是對金屬鋁的過度侵蝕。我們通過實驗測定，對於7000埃(A)厚度的金屬鋁片來說，如果將 「顯影液NMD-W 2. 38%」噴灑在其上後，當「顯影液NMD-W 2. 38%」停留時間(puddle time)為75秒(s)時，金屬鋁片被侵蝕的厚度為300A，由於被侵蝕的厚度遠遠小於金屬鋁片原本的厚度，因此，小於75秒的停留時間是能夠接受的。以上述實驗數據作為參考，並結合實際操作經驗，在本發明中，我們也可將TMAH溶液在鋁襯墊上的停留時間限定為大於0秒且小於75秒，以防止對鋁襯墊的過度侵蝕。假設開始噴灑TMAH溶液的時刻為Tl，假設開始採用DIW衝洗的時刻為T2，則所述TMAH溶液在鋁襯墊上的停留時間是指Tl至T2時間段。還需要說明的是，本發明所述鋁襯墊是指具有晶體缺陷的鋁襯墊，在實際應用中，通常採用目測的方法判斷鋁襯墊的表面是否存在晶體缺陷，若不存在，則可直接進入下一工序，若存在，則採用本發明所提供的方法去除晶體缺陷之後，再進入下一工序。綜上，基於本發明所提供的技術方案，首先在鋁襯墊的表面噴灑TMAH溶液，TMAH與AlF3在常溫下發生化學反應，生成的(CH3)4NF和Al (OH)3以液態形式溶解在水中，然後，採用DIW衝洗鋁襯墊，將溶解在水中的(CH3)4NF和Al (OH)3衝洗掉，同時，還將鋁襯墊表面本身具有的另一種晶體缺陷Al (OH)3衝洗掉，可見，本發明的技術方案能夠去除鋁襯墊的晶體缺陷。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法，該方法包括 在鋁襯墊的表面噴灑四甲基氫氧化銨TMAH溶液； 採用去離子水DIW衝洗鋁襯墊表面。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，採用DIW衝洗鋁襯墊表面之後，該方法進一步包括對鋁襯墊進行甩幹。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述TMAH溶液的濃度大於O%且小於 10%。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，噴灑所述TMAH溶液之後，所述TMAH溶液在鋁襯墊上的停留時間大於0秒且小於75秒。
全文摘要
本發明公開了一種鋁襯墊的晶體缺陷去除方法，該方法包括在鋁襯墊的表面噴灑四甲基氫氧化銨TMAH溶液；採用去離子水DIW衝洗鋁襯墊表面；對鋁襯墊進行甩幹。採用本發明公開的方法能夠去除鋁襯墊的晶體缺陷。
文檔編號H01L21/28GK102800575SQ201110139378
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者丁海濤 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司