CN104851811B - 去除铝残余缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除铝残余缺陷的方法，以去除制造铝垫过程中所产生的铝残余缺陷。本发明的方法在已制成的铝垫侧壁形成钛和氮化钛的保护层，在已制成的铝垫表面形成光刻胶层，进而在所述保护层和光刻胶层的保护下，通过四甲基氢氧化铵碱性溶液的湿法刻蚀，以去除残留于基底表面的铝残余缺陷。本发明的方法，可有效地去除铝残余缺陷，同时保护已制成铝垫的完好，符合OQA标准。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种制造铝垫（Al Pad）过程中去除铝残余缺陷的方法。
背景技术
在半导体产品生产的铝垫制造过程中，经常遇到铝残余缺陷问题，不能通过OQA（Outgoing Quality Assurance，产品出货检查）检测标准，进而无法达到出厂要求。
如图5所示，现有技术中，铝垫的制造是在包含有半导体芯片的基底1上进行的，而在前序工艺中，由于生产环境等因素的影响会在铝垫7制造之后在半导体芯片的基底1的表面出现铝残余缺陷8。
图1至图4示例出一种产生铝残余缺陷的实验过程示意图。
如图1所示，在制造铝垫时，首先在包含有半导体芯片的基底1上涂覆一第一光刻胶（PR）层2并进行显影。该过程中，周围环境中的颗粒3会附着在第一光刻胶层2上。
如图2所示，去除第一光刻胶层2。在去除第一光刻胶层2时，由于颗粒3的影响，使得颗粒3所在位置的第一光刻胶层2没有完全的去处，而在基底1的表面对应于颗粒3的位置形成了光刻胶残余2’。
如图3所示，在基底1表面沉积金属铝层5。因为基底1的表面形成有光刻胶残余2’，所以沉积的金属铝层5也同时将光刻胶残余2’覆盖。
如图4所示，对金属铝层5进行刻蚀，以去除基底1表面的金属铝层5。
因为光刻胶残余2’的存在使得在去除金属铝层5的过程中，位于所述光刻胶残余2’周围的铝受到光刻胶残余2’的影响而没有彻底的去处，进而在光刻胶残余2’的位置处（最初颗粒3所在处）形成铝残余缺陷8。
上述过程仅作为一种形成铝残余缺陷的实验过程示说明，在实际生产过程中，会由于多种原因而在基底1表面形成铝残余缺陷，此处不进行一一列举。
在实际生产过程中，铝残余缺陷8的产生是伴随者铝垫的形成而形成的，所以，当在铝垫（图1至图4未示出）形成后，同时会在包含有半导体芯片的基底表面出现铝残余缺陷。
铝残余缺陷8的出现会影响器件的使用，不能通过OQA检测标准，进而无法达到出厂要求，因此需要一种方法以去除所述铝残余缺陷，同时不能影响所制成的铝垫（图1至图4中未示出）受到破坏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种去除铝残余缺陷的方法，以去除制造铝垫过程中所产生的铝残余缺陷。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种去除铝残余缺陷的方法，包括：
提供铝垫制备完成后出现铝残余缺陷的基片，所述基片包括含有半导体芯片的基底、沉积于所述基底上的铝垫以及残留于所述基底表面的铝残余缺陷；
在所述铝垫的侧壁形成一保护层；
在所述铝垫表面形成一光刻胶层；
以所述保护层和所述光刻胶层为掩膜，去除所述铝残余缺陷。
进一步，所述的在所述铝垫的侧壁形成一保护层包括：
在整个所述基片表面沉积一保护层，以覆盖所述基底的表面、所述铝残余缺陷的表面、所述铝垫的表面和所述铝垫的侧壁；
采用干法蚀刻的方法去除所述基底表面、所述铝残余缺陷表面和所述铝垫表面的保护层，并保留覆盖于所述铝垫侧壁的保护层。
进一步，所述的在所述铝垫表面形成一光刻胶层包括：
在整个所述基片表面涂覆光刻胶层，并对所述光刻胶层进行光刻和显影以去除所述基底和铝残余缺陷表面的光刻胶层，保留铝垫表面的光刻胶层。
进一步，在去除所述铝残余缺陷之后还包括：
去除所述铝垫表面的光刻胶层。
进一步，采用灰化的方法去除所述铝垫表面的光刻胶层。
进一步，所述保护层材料为钛和氮化钛。
进一步，采用物理气相沉积PVD方法进行所述保护层的沉积，采用PVD方法时，以钛Ti为靶材，功率为5850～7150W，反应腔室压力为400～500mTorr，温度为25～35℃，通入Ar和N2轰击所述Ti靶材，其中Ar的流量为45～55sccm，N2的流量为90～110sccm，所沉积的保护层的厚度为500～600埃。
进一步，所述干法蚀刻采用反应离子刻蚀RIE方法进行，所述RIE采用CF4、CHF3和N2气体进行刻蚀，其中，CF4流量为70～90sccm、CHF3流量为25～40sccm、N2流量为45～55sccm，功率为900～1100W，刻蚀的腔体气体压力为65～95mTorr。
进一步，采用湿法蚀刻的方法，去除所述铝残余缺陷。
进一步，所述湿法蚀刻中，采用四甲基氢氧化铵碱性溶液作为刻蚀剂，所述四甲基氢氧化铵碱性溶液的浓度为2.37～2.39%，湿法刻蚀反应温度为20～25℃，反应时间为2～15分钟。
从上述方案可以看出，本发明的去除铝残余缺陷的方法，在已制成的铝垫侧壁形成钛和氮化钛的保护层，在已制成的铝垫表面形成光刻胶层，进而在所述保护层和光刻胶层的保护下，通过四甲基氢氧化铵碱性溶液的湿法刻蚀，以去除残留于基底表面的铝残余缺陷。本发明的方法，可有效地去除铝残余缺陷，同时保护已制成铝垫的完好，符合OQA标准。
附图说明
图1为产生铝残余缺陷的实验过程中第一光刻胶表面出现颗粒的基片结构剖视图；
图2为图1所示结构去除第一光刻胶层后的基片结构剖视图；
图3为在图2所示结构上沉积金属铝层后的基片结构剖视图；
图4为图3所示结构去除金属铝层后的基片结构剖视图；
图5为现有技术中制造铝垫之后在基底表面出现铝残余缺陷的基片结构剖视图；
图6为本发明的去除铝残余缺陷的方法的实施例流程图；
图7为本发明的方法实施例中在整个基片表面沉积保护层后的基片结构实施例剖视图；
图8为本发明的方法实施例中对保护层进行定向刻蚀后的基片结构实施例剖视图；
图9为本发明的方法实施例中在铝垫表面形成光刻胶层后的基片结构实施例剖视图；
图10为本发明的方法实施例中经过湿法刻蚀去除铝残余缺陷后的基片结构实施例剖视图；
图11为本发明的方法实施例中去除铝垫表面的光刻胶层后的基片结构实施例剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图6所示，本发明提供的去除铝残余缺陷的方法的实施例包括：
提供铝垫制备完成后出现铝残余缺陷的基片，所述基片包括含有半导体芯片的基底、沉积于所述基底上的铝垫以及残留于所述基底表面的铝残余缺陷；
在所述铝垫的侧壁形成一保护层；
在所述铝垫表面形成一光刻胶层；
以所述保护层和所述光刻胶层为掩膜，去除所述铝残余缺陷。
其中，在所述铝垫的侧壁形成保护层的步骤包括：
在整个所述基片表面沉积一保护层，以覆盖所述基底的表面、所述铝残余缺陷的表面、所述铝垫的表面和所述铝垫的侧壁；
采用干法蚀刻的方法去除所述基底表面、所述铝残余缺陷表面和所述铝垫表面的保护层，并保留覆盖于所述铝垫侧壁的保护层。
其中，在所述铝垫表面形成一光刻胶层包括：
在整个所述基片表面涂覆光刻胶层，并对所述光刻胶层进行光刻和显影以去除所述基底和铝残余缺陷表面的光刻胶层，保留铝垫表面的光刻胶层。
在半导体生产过程中还包括有去除光刻胶层的步骤，即在去除所述铝残余缺陷之后还包括：
去除所述铝垫表面的光刻胶层。
以下结合一具体实施例，对上述本发明的去除铝残余缺陷的方法进行具体说明。
步骤1：提供铝垫制备完成后出现铝残余缺陷的基片，包括含有半导体芯片的基底、沉积于所述基底上的铝垫以及残留于所述基底表面的铝残余缺陷。
本步骤1中提供的基片结构如图5所示，该基片包括基底1、铝垫7和铝残余缺陷8。其中，基底1中含有制造铝垫之前已经制造的半导体芯片、电路等结构，基底1的表面为绝缘层（图5未示出），该绝缘层材料为氧化物材料，例如氧化硅或者氮氧化硅；铝垫7位于基底1的表面，并与基底1中的半导体芯片、电路等结构连接（图5未示出）；铝残余缺陷8位于基底1的表面，形成于所述氧化物的绝缘层上。
步骤2：如图7所示，在整个所述基片表面沉积一保护层9，以覆盖所述基底1的表面、所述铝残余缺陷8的表面、所述铝垫7的表面和所述铝垫7的侧壁。
本步骤2中，保护层9的材料为金属钛（Ti）和氮化钛（TiN），采用物理气相沉积（PVD，Physical Vapor Deposition）方法进行沉积。作为一个具体实施例，利用PVD方法沉积金属钛（Ti）和氮化钛（TiN）材料的保护层9时，以Ti为靶材，溅射功率为5850～7150W（瓦），反应腔室压力为400～500mTorr（毫托），温度为25～35℃，通入Ar（氩气）和N2（氮气）轰击Ti靶材，其中Ar的流量为45～55sccm（标况毫升每分），N2的流量为90～110sccm，所沉积的保护层9的厚度为500～600埃，优选为550埃。
步骤3：如图8所示，去除所述基底1表面、所述铝残余缺陷8表面和所述铝垫7表面的保护层9，并保留覆盖于所述铝垫7侧壁的保护层9。
本步骤3中，因为需要保留覆盖于所述铝垫7侧壁的保护层9，所以采用定向的干法蚀刻的方法进行保护层9的去除。干法蚀刻可以采用例如RIE（Reactive Ion Etching，反应离子刻蚀）的方法，采用CF4（四氟甲烷）、CHF3（三氟甲烷）和N2气体进行刻蚀，其中，CF4流量为70～90sccm、CHF3流量为25～40sccm、N2流量为45～55sccm，功率为900～1100W，刻蚀的腔体气体压力为65～95mTorr。
因为铝残余缺陷8的尺度（大体为长×宽×高：10×2×0.5um（微米））远远小于铝垫7以及保护层9，所以对于沉积于铝残余缺陷8上的保护层9来说，其厚度变化受到铝残余缺陷8的影响很小，因此，本步骤3中，在去除保护层9时，覆盖于铝残余缺陷8上的保护层9能够被全部去除，不会形成残留于铝残余缺陷8侧壁的保护层9。
步骤4、如图9所示，在铝垫7表面形成光刻胶层10。
本步骤4中，铝垫7表面光刻胶层10的形成通过下述过程实现：
在整个基片表面涂覆光刻胶层10；之后，对光刻胶层10进行光刻和显影以去除覆盖于基底1表面和铝残余缺陷8表面的光刻胶层10，保留铝垫表面的光刻胶层10。
步骤4完成之后，在铝垫7的表面便由光刻胶层10所保护，同时铝垫7的侧壁由钛和氮化钛的保护层9所保护，而铝残余缺陷8没有任何的保护。
步骤5、以保护层9和光刻胶层10为掩膜，去除铝残余缺陷8。
本步骤5中，去除铝残余缺陷8的过程采用湿法蚀刻的方法，并采用四甲基氢氧化铵碱性溶液作为刻蚀剂。本步骤5中所采用的四甲基氢氧化铵碱性溶液能够与金属铝进行缓慢的反应，但是该溶液并不会与材料为钛和氮化钛的保护层9、基底1表面氧化物材料的绝缘层以及光刻胶材料反应，所以，当进行本步骤5的湿法刻蚀时，光刻胶层10和保护层9能够保护铝垫7不被四甲基氢氧化铵碱性溶液所腐蚀，基底1氧化物绝缘层也能保护基片中已经制造的半导体芯片不被四甲基氢氧化铵碱性溶液所腐蚀，同时又能将铝残余缺陷8暴露于四甲基氢氧化铵碱性溶液中，进而通过缓慢的反应而被去除。作为一个具体实施例，本步骤5中，所采用的四甲基氢氧化铵碱性溶液的浓度为2.37～2.39%，优选为2.38%，反应温度为20～25℃，优选为23℃，反应时间为2～15分钟。
完成本步骤5之后，便可以完全去除铝残余缺陷8同时保护铝垫7不受腐蚀，如图10所示。
步骤6、如图11所示，去除铝垫7表面的光刻胶层10。
本步骤6可以采用本领域常有的手段去除所述光刻胶层10，例如灰化等方法，不再赘述。
完成上述各个步骤之后，存在于铝垫7侧壁的保护层9不会影响所生产的半导体产品的性能，所以保护层9的去除或者不去除，均可以。
本发明提供的上述去除铝残余缺陷的方法，以去除制造铝垫过程中所产生的铝残余缺陷，在已制成的铝垫侧壁形成钛和氮化钛的保护层，在已制成的铝垫表面形成光刻胶层，进而在所述保护层和光刻胶层的保护下，通过四甲基氢氧化铵碱性溶液的湿法刻蚀，以去除残留于基底表面的铝残余缺陷。本发明的方法，可有效地去除铝残余缺陷，同时保护已制成铝垫的完好，符合OQA标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种去除铝残余缺陷的方法，包括：
提供铝垫制备完成后出现铝残余缺陷的基片，所述基片包括含有半导体芯片的基底、沉积于所述基底上的铝垫以及残留于所述基底表面的铝残余缺陷；
在所述铝垫的侧壁形成一保护层；
在所述铝垫表面形成一光刻胶层；
以所述保护层和所述光刻胶层为掩膜，去除所述铝残余缺陷。
2.根据权利要求1所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于，所述的在所述铝垫的侧壁形成一保护层包括：
在整个所述基片表面沉积一保护层，以覆盖所述基底的表面、所述铝残余缺陷的表面、所述铝垫的表面和所述铝垫的侧壁；
采用干法蚀刻的方法去除所述基底表面、所述铝残余缺陷表面和所述铝垫表面的保护层，并保留覆盖于所述铝垫侧壁的保护层。
3.根据权利要1所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于，所述的在所述铝垫表面形成一光刻胶层包括：
在整个所述基片表面涂覆光刻胶层，并对所述光刻胶层进行光刻和显影以去除所述基底和铝残余缺陷表面的光刻胶层，保留铝垫表面的光刻胶层。
4.根据权利要求1所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于，在去除所述铝残余缺陷之后还包括：
去除所述铝垫表面的光刻胶层。
5.根据权利要求4所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
采用灰化的方法去除所述铝垫表面的光刻胶层。
6.根据权利要求2所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
所述保护层材料为钛和氮化钛。
7.根据权利要求6所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
采用物理气相沉积PVD方法进行所述保护层的沉积，采用PVD方法时，以钛Ti为靶材，功率为5850～7150W，反应腔室压力为400～500mTorr，温度为25～35℃，通入Ar和N2轰击所述Ti靶材，其中Ar的流量为45～55sccm，N2的流量为90～110sccm，所沉积的保护层的厚度为500～600埃。
8.根据权利要求6所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
所述干法蚀刻采用反应离子刻蚀RIE方法进行，所述RIE采用CF4、CHF3和N2气体进行刻蚀，其中，CF4流量为70～90sccm、CHF3流量为25～40sccm、N2流量为45～55sccm，功率为900～1100W，刻蚀的腔体气体压力为65～95mTorr。
9.根据权利要求6所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
采用湿法蚀刻的方法，去除所述铝残余缺陷。
10.根据权利要求9所述的去除铝残余缺陷的方法，其特征在于：
所述湿法蚀刻中，采用四甲基氢氧化铵碱性溶液作为刻蚀剂，所述四甲基氢氧化铵碱性溶液的浓度为2.37～2.39%，湿法刻蚀反应温度为20～25℃，反应时间为2～15分钟。
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