防止鋁焊盤腐蝕的方法以及鋁焊盤的製作工藝的製作方法
2023-11-05 13:38:52 4
專利名稱：防止鋁焊盤腐蝕的方法以及鋁焊盤的製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種防止鋁焊盤腐蝕的方法以及鋁焊盤的 製作工藝。
背景技術：
隨著半導體器件的特徵尺寸進一步縮小，互連線的RC延遲逐漸成為影響電路速 度的主要矛盾，為改善這一點，開始採用由金屬銅製作金屬互連線結構的工藝方法。與傳 統的鋁工藝相比，銅工藝的優點在於其電阻率較低，導電性更好，由其製成的內連接導線可 以在保持同等甚至更強電流承載能力的情況下做得更小、更密集。此外，其在電遷移、RC延 遲、可靠性和壽命等方面也比鋁工藝具有更大的優勢。而對於與其相連的焊盤結構(pad)， 因其與多層金屬互連線結構相比具有相對較大的尺寸，在兼顧器件性能與製作成本的情況 下，通常仍是利用傳統的鋁工藝來製作形成。參考附圖1所示，為形成焊盤的半導體器件的截面結構示意圖，如圖1所示，半導 體襯底100內已經形成有半導體器件以及其互連線路，附圖中110為金屬互連線，例如為金 屬銅，金屬互連線110與外部線路的電連接通過焊盤130實現，所述焊盤材料為鋁，在金屬 互連線110與焊盤130之間，設置有用於電絕緣的絕緣材料層120。形成所述鋁焊盤的工 藝通常為在絕緣材料層120上與金屬互連線110對應的位置形成開口，在所述開口內沉積 金屬材料，所述金屬材料可以是鋁，或者金屬鎳，銀，銅等，並在所述絕緣材料層120上沉積 一層金屬鋁層，隨後，在所述金屬層上塗覆光阻層，並通過曝光，顯影工藝形成光阻圖案，隨 後，刻蝕所述金屬鋁層，在與金屬互連線位置對應的絕緣材料層內以及絕緣材料層上形成 鋁焊盤130。刻蝕金屬鋁層的工藝通常採用幹法刻蝕，例如採用含C1的刻蝕氣體，刻蝕所述 金屬鋁層之後，通常還要進行一步清洗工藝，以去除刻蝕之後金屬鋁表面殘留的刻蝕氣體 以及其它可能存在的殘留物例如各種有機聚合物(polymer)，所述清洗工藝所採用的清洗 劑例如是DSP溶液(含有H2S04, H20, HF)。但是，通過上述的清洗工藝之後，發現仍然會造成鋁焊盤的腐蝕，參考附圖2所 示，為鋁焊盤表面腐蝕後的SEM圖(掃描電子顯微鏡圖)，附圖中粗糙的黑色物質即為鋁焊 盤表面的腐蝕產物，這些物質可導致鋁焊盤引線失效。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種防止鋁焊盤腐蝕的方法，避免鋁焊盤在清洗之後發 生腐蝕。本發明提供了一種防止鋁焊盤腐蝕的方法，包括提供鋁焊盤，所述鋁焊盤上殘留 有幹法刻蝕的刻蝕劑；清洗所述鋁焊盤；對所述的鋁焊盤進行烘烤。可選的，清洗所述鋁焊盤的清洗液含有H2S04，H20, HF。可選的，所述烘烤工藝在清洗所述焊盤之後4小時內進行。可選的，所述烘烤工藝的烘烤溫度為100 400攝氏度。所述烘烤時間為10秒至30分鐘。本發明還提供一種鋁焊盤的製作工藝，包括提供半導體襯底，所述半導體襯底的 主動表面上具有金屬互連線；在所述互連線上形成絕緣材料層，並刻蝕絕緣材料層在與金 屬互連線對應的位置形成開口 ；在所述開口內以及絕緣材料層上形成金屬鋁層；幹法刻蝕 金屬鋁層，形成與金屬互連線電連接的鋁焊盤；清洗所述鋁焊盤；對所述的鋁焊盤進行烘 烤。可選的，清洗所述鋁焊盤的清洗液含有H2so4，H2O, HF。可選的，所述烘烤工藝在清洗所述焊盤之後4小時內進行。可選的，所述烘烤工藝的烘烤溫度為100 400攝氏度。所述烘烤時間為10秒至 30分鐘。由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下優點在半導體現有工藝上，增加烘烤的工藝步驟，拉長了鋁發生腐蝕的時間，採用本發 明所述的工藝方法，在清洗完4小時以內，鋁不會發生腐蝕現象。鋁焊盤即使放置在環境中 72小時，也不會發生任何腐蝕現象。
圖1為形成鋁焊盤的半導體器件的截面結構示意圖；圖2為鋁焊盤腐蝕處的SEM圖；圖3為本發明實施例1防止鋁焊盤腐蝕的方法的工藝流程圖；圖4為本發明實施例1形成有鋁焊盤的半導體器件截面結構示意圖；圖5為本發明實施例2鋁焊盤的製作工藝的工藝流程圖；圖6至圖9為本發明實施例2鋁焊盤的製作工藝各個步驟的截面結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。實施例1本實施例提供了一種防止鋁焊盤腐蝕的方法，參考附圖3所示的工藝流程圖，包 括步驟S10，提供鋁焊盤，所述鋁焊盤上殘留有幹法刻蝕的刻蝕劑；步驟S20，清洗所述鋁 焊盤；步驟S30，對所述的鋁焊盤進行烘烤。參考附圖4所示以及步驟S10，為本實施例所述的包含鋁焊盤的半導體器件的截 面結構示意圖，附圖的半導體襯底200內已經形成有半導體器件以及其互連線路，為了附 圖的簡單，省略附圖中的半導體器件以及大部分的互連線路，僅僅表示出位於半導體襯底 的主動表面上、用於與外部電路互連的一層金屬互連線(top metal) 210，所述金屬互連線 的材料例如為金屬銅，金屬互連線210與外部線路的電連接通過鋁焊盤230實現，在金屬互 連線210與鋁焊盤230之間，設置有用於電絕緣的絕緣材料層220。所述的鋁焊盤通常是通 過刻蝕沉積在絕緣材料層上的金屬鋁層形成的，本實施例中，所採用的刻蝕工藝為幹法刻 蝕，所採用的刻蝕氣體包含有C1，幹法刻蝕之後，形成的鋁焊盤上通常都殘留有刻蝕氣體以 及其它可能存在的殘留物例如有機聚合物(polymer)。本實施例所述的防止鋁焊盤腐蝕的 方法即針對清洗所述鋁焊盤上的殘留物後發生腐蝕的現象進行的。
參考步驟S20，清洗所述鋁焊盤，所述的清洗試劑含有H2S04，H20, HF ；所述的清洗 工藝為現有的清洗工藝，在此不作贅述。發明人研究認為，由於刻蝕金屬鋁層形成鋁焊盤之後焊盤表面的殘留物中含有C1 離子和有機聚合物(polymer)，而上述的清洗劑僅僅能去除殘留的有機聚合物，不能去除 C1離子，殘留的C1離子在鋁焊盤上殘留的水的作用下(所述的水來自於清洗鋁焊盤的步驟 以及大氣中含有的水)，與金屬鋁發生如下反應3C12+2A1 = 2A1C13A1C13+3H20 = A1 (OH) S+3HC16HC1+3A1 = 2A1C13+3H2造成鋁焊盤的腐蝕。因此，針對上述研究，進行步驟S30，對所述的鋁焊盤進行烘烤。為了避免在烘烤前 鋁焊盤已經被腐蝕，所述烘烤工藝在清洗所述焊盤之後4小時內進行。由於烘烤工藝的目的在於去除鋁焊盤上殘留的水(所述的水來自於清洗鋁焊盤 的工藝以及大氣中含有的水)，因此，可選的，所述烘烤工藝的烘烤溫度為100至400攝氏 度，烘烤時間的為10秒至30分鐘。所述的烘烤工藝可以是通過接觸傳導的加熱方式(包括真空下的加熱方式)，也 可以通過輻射的加熱方式。為了更好的利用現有的製作工藝，不增加工藝流程，本實施例所述烘烤工藝可以 採用半導體工藝中灰化去光阻的工藝進行。採用上述的方法對鋁焊盤進行處理之後，鋁焊盤即使放置在環境中72小時，也不 會發生任何腐蝕現象。並且，本實施例所述的工藝在不改變清洗液的條件下避免了鋁焊盤 的腐蝕。實施例2本實施例提供一種鋁焊盤的製作工藝，參考附圖5所示，包括步驟S100，提供半 導體襯底，所述半導體襯底的主動表面上具有金屬互連線；步驟S110，在所述互連線上形 成絕緣材料層，並刻蝕絕緣材料層在與金屬互連線對應的位置形成開口 ；步驟S120，在所 述開口內沉積金屬層，在絕緣材料層上形成金屬鋁層；步驟S130，幹法刻蝕金屬鋁層，形成 與金屬互連線電連接的鋁焊盤；步驟S140，清洗所述鋁焊盤；步驟S150，對所述的鋁焊盤進 行烘烤。參考附圖6所示，所述的半導體襯底300內已經形成有半導體器件以及其互連線 路，為了附圖的簡單，省略附圖中的半導體器件以及大部分的互連線路，僅僅表示出位於半 導體襯底的主動表面上、用於與外部電路互連的一層金屬互連線(top metal)310，所述金 屬互連線的材料例如為金屬銅。參考附圖7所示，在所述互連線上形成絕緣材料層320，所述的絕緣材料層320的 材料例如氮化矽，氮氧化矽，氧化矽等，形成工藝例如化學氣相沉積法；隨後，刻蝕所述絕緣 材料層320，在與金屬互連線320對應的位置形成開口，所述開口暴露出部分金屬互連線 320，刻蝕工藝可以是現有技術的常規工藝。參考附圖8所示，進行步驟S120，在所述開口內沉積金屬層，所述金屬層例如為金 屬鋁，銅，鎳等，在絕緣材料層上形成金屬鋁層330，形成所述金屬鋁層330的工藝為化學氣相沉積法，例如等離子增強化學氣相沉積。參考附圖9所示，步驟S130，在所述金屬鋁層330上形成光刻膠層，並通過曝光，顯 影的方法形成光刻膠圖案，以所述光刻膠圖案為掩膜，溼法刻蝕金屬鋁層，形成與金屬互連 線電連接的鋁焊盤330A，刻蝕金屬鋁層的工藝通常採用幹法刻蝕，所採用的刻蝕氣體包含 有C1，幹法刻蝕之後，形成的鋁焊盤上通常都殘留有刻蝕氣體以及其它可能存在的殘留物 例如有機聚合物(polymer)。步驟S140，採用含有H2S04，H20, HF的清洗液清洗所述鋁焊盤330A，由於刻蝕金屬 鋁層形成鋁焊盤之後焊盤表面的殘留物中含有C1離子和有機聚合物(polymer)，而上述的 清洗劑僅僅能去除殘留的有機聚合物，不能去除C1離子，殘留的C1離子在鋁焊盤上殘留的 水的作用下(所述的水來自於清洗鋁焊盤的工藝以及大氣中含有的水)，與金屬鋁發生反 應，造成鋁焊盤的腐蝕。步驟S150，對所述的鋁焊盤330A進行烘烤。為了避免在烘烤前鋁焊盤已經被腐 蝕，所述烘烤工藝在清洗所述焊盤之後4小時內進行。由於烘烤工藝的目的在於去除鋁焊盤上殘留的水(所述的水來自於清洗鋁焊盤 的工藝以及大氣中含有的水)，因此，可選的，所述烘烤工藝的烘烤溫度為100至400攝氏 度，烘烤時間的為10秒至30分鐘。所述的烘烤工藝可以是通過接觸傳導的加熱方式(包括真空下的加熱方式)，也 可以通過輻射的加熱方式。可選的，為了更好的利用現有的製作工藝，不增加工藝流程，本實施例所述烘烤工 藝可以在灰化去光刻膠的工藝中進行。由於鋁焊盤上還具有光刻膠層，因此，在採用灰化工 藝去除光刻膠的工藝中進行烘焙工藝，不增加任何工藝流程，也不改變任何工藝流程，避免 了鋁焊盤的腐蝕。採用本實施例所述的方法製作的鋁焊盤，即使放置在環境中72小時，也不會發生 任何腐蝕現象。並且，本實施例所述的工藝僅僅在現有的製作工藝中增加烘焙的步驟，不改 變現有的工藝流程，液沒有改變清洗液，並且烘焙的步驟還可以採用隨後去除光刻膠的灰 化工藝進行，更加的節省了工藝流程。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應 當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
一種防止鋁焊盤腐蝕的方法，包括提供鋁焊盤，所述鋁焊盤上殘留有幹法刻蝕的刻蝕劑；清洗所述鋁焊盤；對所述的鋁焊盤進行烘烤。
2.根據權利要求1所述的防止鋁焊盤腐蝕的方法，其特徵在於，所述烘烤工藝在清洗 所述焊盤之後4小時內進行。
3.根據權利要求1所述的防止鋁焊盤腐蝕的方法，其特徵在於，所述烘烤工藝的烘烤 溫度為100 400攝氏度。
4.根據權利要求1所述的防止鋁焊盤腐蝕的方法，其特徵在於，清洗所述鋁焊盤的清 洗液含有 H2S04，H20, HF。
5.根據權利要求1所述的防止鋁焊盤腐蝕的方法，其特徵在於，所述烘烤時間為10秒 至30分鐘。
6.一種鋁焊盤的製作工藝，包括提供半導體襯底，所述半導體襯底的主動表面上具有金屬互連線；在所述互連線上形成絕緣材料層，並刻蝕絕緣材料層在與金屬互連線對應的位置形成 開口 ；在所述開口內以及絕緣材料層上形成金屬鋁層；幹法刻蝕金屬鋁層，形成與金屬互連線電連接的鋁焊盤；清洗所述鋁焊盤；對所述的鋁焊盤進行烘烤。
7.根據權利要求6所述的鋁焊盤的製作工藝，其特徵在於，所述烘烤工藝在清洗所述 焊盤之後4小時內進行。
8.根據權利要求6所述的鋁焊盤的製作工藝，其特徵在於，所述烘烤工藝的烘烤溫度 為100 400攝氏度。
9.根據權利要求6所述的鋁焊盤的製作工藝，其特徵在於，清洗所述鋁焊盤的清洗液 含有 H2S04, H20, HF。
10.根據權利要求6所述的鋁焊盤的製作工藝，其特徵在於，所述烘烤時間為10秒至 30分鐘。
全文摘要
本發明提供了一種防止鋁焊盤腐蝕的方法，包括提供鋁焊盤，所述鋁焊盤上殘留有幹法刻蝕的刻蝕劑；清洗所述鋁焊盤；對所述的鋁焊盤進行烘烤。本發明還提供一種鋁焊盤的製作工藝，所述方法可避免鋁焊盤被腐蝕。
文檔編號H01L21/00GK101866822SQ200910049280
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月14日 優先權日2009年4月14日
發明者呂秋玲, 錢洪濤 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司