CN105826162A - 降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法，在钝化层暴露出铝焊垫之后，增加碱性液体对铝焊垫进行清洗，从而能够去除析出的氟元素，避免后续在不良的存储环境中有氟结晶缺陷形成。进一步的，在采用碱性液体对铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体能够避免碱性液体处理时间过久对铝焊垫造成损伤，确保铝焊垫的性能，此外，在使用碱性液体对铝焊垫清洗完成后在24小时以内将晶圆存储在无氟晶盒内，避免含有氟或者含有氟的环境对晶圆造成污染，更进一步的确保铝焊垫不会产生氟结晶缺陷。

Description

降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法。

背景技术

在某些半导体器件的制造工艺过程中，晶圆的后段金属互连线层的金属层间介质层(IMD)通常会含氟元素，例如通常采用氟硅玻璃(FSG)作为金属层间介质层。其中，铝焊垫(AlPad)通常形成于最后一层的金属层间介质层上；在形成铝焊垫之后会在金属层间介质层及铝焊垫上形成一层钝化层(PAS)，接着对钝化层进行钝化层刻蚀(PASETCH)，暴露出铝焊垫以方便后续进行连线；接着采用湿法去除(WETSTRIP)进行清洗；最后对钝化层进行合金化处理(PASAlloy)，起到释放应力等目的，从而完成晶圆的制造。

由于金属层间介质层含有氟元素，并且对刻蚀气体中通常也会含有氟元素，在晶圆处在不合适的温度和潮湿的环境下就会导致晶圆的铝焊垫出现氟结晶缺陷，铝焊垫的氟结晶缺陷(Padcrystaldefect，PDCY)不仅影响晶圆的美观，严重时甚至影响晶圆上器件的封装，导致器件的可靠性降低等风险。

现有技术中，通常会采用以下几种方式降低铝焊垫的氟结晶形成：

一、改善晶圆的存储环境，包括温度、湿度以及环境中含氟浓度等，然而改善晶圆每一次的存储环境均需要增加大量的成本；

二、钝化层刻蚀之后，延长湿法去除时间，用于去除氟残留，然而延长湿法去除的时间则会对铝焊垫造成不同程度的损伤；

三、控制金属层间介质层如氟硅玻璃(FSG)中F的含量，然而该种方式会降低IMD的k值，增加了RC延迟。

虽然现有技术中采用上述三种以及其他方式来降低氟结晶的形成，然而效果均不理想，并且带有一定的不利效果。因此，为了提高器件的可靠性，有必要提出一种无不利影响且能够降低铝焊垫氟结晶形成的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法，能够极大程度上降低铝焊垫氟结晶的形成，提高器件的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种降低铝焊垫氟结晶的方法，包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有金属层间介质层、铝焊垫及钝化层，所述铝焊垫形成于所述金属层间介质层上，所述钝化层形成于所述金属层间介质层上并暴露所述铝焊垫，所述金属层间介质层中含有氟元素；

采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗。

进一步的，在所述的降低铝焊垫氟结晶的方法中，所述金属层间介质层是氟硅玻璃。

进一步的，在所述的降低铝焊垫氟结晶的方法中，所述碱性液体为含有胺基的有机溶剂。

进一步的，在所述的降低铝焊垫氟结晶的方法中，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的时间范围是30min～120min。

进一步的，在所述的降低铝焊垫氟结晶的方法中，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体。

根据本发明的另一方面，还提出了一种半导体器件制作方法，包括：

提供一半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成金属层间介质层；

在所述金属层间介质层上形成铝焊垫；

在所述金属层间介质层和铝焊垫上形成钝化层；

刻蚀所述钝化层以暴露出所述铝焊垫；

采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗以去除铝焊垫中析出的氟元素。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，干法刻蚀所述钝化层以露出所述铝焊垫，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体包括氟元素。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，刻蚀所述钝化层暴露出所述铝焊垫之后，采用湿法刻蚀工艺对所述铝焊垫进行清洗。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，在湿法去除工艺完成之后，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗之前，对所述钝化层进行钝化层合金化处理。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，所述钝化层合金化处理的温度范围是300℃～500℃。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，在采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗之后，将所述半导体衬底在预定时间之内存储于无氟晶盒内。

进一步的，在所述的半导体器件制作方法中，所述预定时间为24小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

在钝化层暴露出铝焊垫之后，增加碱性液体对铝焊垫进行清洗，从而能够去除析出的氟元素，避免后续在不良的存储环境中有氟结晶缺陷形成。

另外，在采用碱性液体对铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体能够避免碱性液体处理时间过久对铝焊垫造成损伤，确保铝焊垫的性能。

此外，在使用碱性液体对铝焊垫清洗完成后在24小时以内将晶圆存储在无氟晶盒内，避免含有氟或者含有氟的环境对晶圆造成污染，更进一步的确保铝焊垫不会产生氟结晶缺陷。

附图说明

图1为本发明一实施例中降低铝焊垫氟结晶的方法的流程图；

图2为本发明一实施例中半导体器件的结构示意图；

图3为本发明一实施例中半导体器件制作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，在本实施例中，提出了一种降低铝焊垫氟结晶的方法，包括：

步骤S1：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有器件结构，所述器件结构设有金属层间介质层(IMD)，在某些产品中，所述金属层间介质层采用的材质是含有氟元素的介质层，例如氟硅玻璃(FSG)，通常采用化学气相沉积工艺形成，在形成完金属层间介质层之后，接着在金属层间介质层上形成铝焊垫，接着在所述金属层间介质层及铝焊垫上形成钝化层，通常钝化层的材质为二氧化硅，采用化学气相沉积形成，所述钝化层起着保护器件结构的作用；

步骤S2：采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗。

具体的，在步骤S2中，采用的碱性液体为杜邦公司的NEKC，所述NEKC清洁是用胺碱进行，即含有胺基的有机溶剂，例如EKC270/265或ACT940等有机溶剂，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的时间范围是30min～120min，可以较佳的去除析出的氟元素。

由于碱性液体与铝焊垫接触时间过久可能会对铝焊垫造成一定的损伤，因此，为了避免这种损伤，较佳的，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体，以起到部分中和作用，降低对铝焊垫的损伤。

请结合参考图2和图3，本发明还提出了一种半导体器件制作方法，包括：

S10：提供一半导体衬底10，所述半导体衬底可以形成有半导体器件；

S20：在所述半导体衬底上形成金属层间介质层(IMD)20；

S30：在所述金属层间介质层20上形成铝焊垫30；

S40：在所述金属层间介质层20和铝焊垫30上形成钝化层40；

S50：刻蚀所述钝化层40以暴露出所述铝焊垫30；在该步骤中，采用干法刻蚀所述钝化层40以露出所述铝焊垫30，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体包括氟元素，例如HF酸；

S60：采用湿法刻蚀工艺对所述铝焊垫30进行清洗，在本实施例中，刻蚀所述钝化层40暴露出所述铝焊垫30之后，采用湿法刻蚀工艺对所述铝焊垫30进行清洗，用于去除刻蚀钝化层40时所产生的刻蚀残留物；

S70：对所述钝化层40进行钝化层合金化处理；在湿法去除工艺完成之后，采用碱性液体对所述铝焊垫30进行清洗之前，还会对所述钝化层40进行钝化层合金化处理，以释放所述钝化层40的应力；钝化层合金化处理需要使用300℃～500℃温度进行加热，而加热会导致氟加速析出，极易在铝焊垫30表面形成氟结晶缺陷；

S80：采用碱性液体对所述铝焊垫30进行清洗以去除铝焊垫30中析出的氟元素；在进行加热后，氟的析出会严重，此时再采用碱性液体对铝焊垫30进行清洗，能够全部去除析出的氟元素，避免形成氟结晶缺陷。

此外，在本实施例中，为了更进一步的防止氟污染，在采用碱性液体对所述铝焊垫30进行清洗之后，将所述半导体衬底10在预定时间之内存储于无氟晶盒内；通常情况下，所述预定时间为24小时。

由于晶圆在制备过程中会存储在普通的晶盒之中，而这种晶盒的甚至有氟元素的残留，在晶圆完成以上步骤后也是完成了整个的制造工艺，因此可以更换至无氟晶盒内进行存储。为了降低环境中氟元素对铝焊垫的污染，通常需要控制晶圆在24小时以内更换至无氟晶盒内存储，从而从存储环境上解决氟污染的问题。

综上，在本发明实施例提供的降低铝焊垫氟结晶的方法以及半导体器件制作方法中，在钝化层暴露出铝焊垫之后，增加碱性液体对铝焊垫进行清洗，从而能够去除析出的氟元素，避免后续在不良的存储环境中有氟结晶缺陷形成。进一步的，在采用碱性液体对铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体能够避免碱性液体处理时间过久对铝焊垫造成损伤，确保铝焊垫的性能，此外，在使用碱性液体对铝焊垫清洗完成后在24小时以内将晶圆存储在无氟晶盒内，避免含有氟或者含有氟的环境对晶圆造成污染，更进一步的确保铝焊垫不会产生氟结晶缺陷。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种降低铝焊垫氟结晶的方法，其特征在于，包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有金属层间介质层、铝焊垫及钝化层，所述铝焊垫形成于所述金属层间介质层上，所述钝化层形成于所述金属层间介质层上并暴露所述铝焊垫，所述金属层间介质层中含有氟元素；

采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗。

2.如权利要求1所述的降低铝焊垫氟结晶的方法，其特征在于，所述金属层间介质层是氟硅玻璃。

3.如权利要求1所述的降低铝焊垫氟结晶的方法，其特征在于，所述碱性液体为含有胺基的有机溶剂。

4.如权利要求3所述的降低铝焊垫氟结晶的方法，其特征在于，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的时间范围是30min～120min。

5.如权利要求4所述的降低铝焊垫氟结晶的方法，其特征在于，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗的同时通入二氧化碳气体。

6.一种半导体器件制作方法，其特征在于，包括：

提供一半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成金属层间介质层；

在所述金属层间介质层上形成铝焊垫；

在所述金属层间介质层和铝焊垫上形成钝化层；

刻蚀所述钝化层以暴露出所述铝焊垫；

采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗以去除铝焊垫中析出的氟元素。

7.如权利要求6所述的半导体器件制作方法，其特征在于，干法刻蚀所述钝化层以露出所述铝焊垫，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体包括氟元素。

8.如权利要求7所述的半导体器件制作方法，其特征在于，刻蚀所述钝化层暴露出所述铝焊垫之后，采用湿法刻蚀工艺对所述铝焊垫进行清洗。

9.如权利要求8所述的半导体器件制作方法，其特征在于，在湿法去除工艺完成之后，采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗之前，对所述钝化层进行钝化层合金化处理。

10.如权利要求9所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述钝化层合金化处理的温度范围是300℃～500℃。

11.如权利要求6所述的半导体器件制作方法，其特征在于，在采用碱性液体对所述铝焊垫进行清洗之后，将所述半导体衬底在预定时间之内存储于无氟晶盒内。

12.如权利要求11所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述预定时间为24小时。