CN113764571B - 具有氮化铝膜层的基材的加工方法及滤波器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法及滤波器的制备方法。在执行湿法制程之后进行酸洗，并在酸洗后利用亲水性有机溶剂执行脱水处理，以去除氮化铝膜层上的水分，避免氮化铝和水发生化学反应而产生固体杂质，提高了氮化铝膜层的表面清洁度和平坦度，改善后续形成在氮化铝膜层上的薄膜品质。

Description

具有氮化铝膜层的基材的加工方法及滤波器的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法及滤波器的制备方法。
背景技术
氮化铝(AlN)为半导体领域内的一种常见加工材料，例如其可应用于滤波器中而用作压电膜层，或者也可以应用于发光二极管中而作为底衬层等。然而，针对含有氮化铝膜层的器件加工而言，常常会出现所制备出的当前氮化铝层存在外观异常，以及后续工艺中的膜层异常，并且还极易引发产品的电性测试异常以及可靠性变差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法，以解决现有的氮化铝膜层在其加工过程中容易出现外观异常的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法包括：执行湿法制程，并在湿法制程后对所述基材进行酸洗；在进行酸洗之后，利用亲水性有机溶剂进行脱水处理以去除氮化铝表面上的水分；以及，对所述基材进行干燥处理，所述亲水性有机溶剂在干燥过程中挥发。
可选的，所述酸洗所采用的酸溶液的PH值例如可介于5.5-6.5之间。具体的，所述酸洗所采用的酸溶液可包括氢氟酸溶液或者碳酸溶液。
可选的，所述脱水处理包括：将所述基材浸入至所述亲水性有机溶剂；或者，喷洒所述亲水性有机溶剂至所述基材的表面。
可选的，所述亲水性有机溶剂包括醇类有机溶剂和/或醚类有机溶剂。
可选的，干燥处理的干燥温度例如为20℃-100℃。
可选的，所述湿法制程包括湿法刻蚀制程和/或湿法清洗制程。其中，所述湿法清洗包括化学溶液清洗和/或纯水清洗。
本发明的又一目的在于提供一种存储器的制备方法，包括：在一基材上依次形成底部电极、氮化铝压电层和顶部电极。其中，在形成所述氮化铝压电层之后，以及形成顶部电极之前还包括：采用如上所述的加工方法处理所述基材。
本发明提供的具有氮化铝膜层的基材的加工方法中，在湿法制程后对基板进行酸洗处理，此时若氮化铝膜层上已经产生有氢氧化铝，则通过酸洗即能够有效去除产生的氢氧化铝。以及，在酸洗后利用亲水性有机溶剂执行脱水处理，以去除氮化铝膜层上的水分，避免了残留的水分和氮化铝发生化学反应，尤其是可以防止干燥过程中残留的水分和氮化铝的反应加剧，提高了氮化铝膜层的表面清洁度和平坦度，进而可相应的改善后续形成在氮化铝膜层上的薄膜品质，提高基材上的产品良率及产品性能。并且，采用亲水性有机溶剂不仅能够实现对基材上的水分的快速去除，亲水性有机溶剂还能够在干燥过程中直接挥发，而不会对基材造成影响。
附图说明
图1为一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法的流程示意图。
图2为利用图1所示的加工方法在其加工过程中的结构示意图。
图3为本发明一实施例中的具有氮化铝膜层的基材的加工方法的流程示意图。
图4为利用图3所示的加工方法在其加工过程中的结构示意图。
具体实施方式
承如背景技术所述，目前在含有氮化铝膜层的半导体加工中，容易出现当前膜层以及后续膜层的外观异常，进而影响产品的电性及可靠性。本发明的发明人通过对氮化铝膜层的加工工艺进行全面研究后，发现引发当前膜层及后续膜层的外观异常的一个重要原因在于：在对含有氮化铝膜层的基材进行湿法制程时，氮化铝的表面上即容易产生固体杂质。
具体可参考图1所示，对基材所执行的一种湿法制程例如包括：执行化学试剂清洗，接着再利用纯水清洗以去除基材表面上的化学试剂，之后再对基材进行干燥。发明人针对如上湿法制程进行研究后发现，氮化铝膜层在湿法制程中，氮化铝会发生化学反应而生成固体氢氧化铝(Al(OH)3)杂质而附着于氮化铝膜层的表面上，生成的氢氧化铝杂质会引起后续膜层工艺的外观异常，并导致产品的电性测试异常及可靠性变差，从而导致产品报废。
经过发明人的进一步研究后得知，氮化铝发生化学反应而生成固体氢氧化铝杂质的一个重要环节在于，湿法制程中都含水，氮化铝在接触水后与水会发生缓慢水解反应而生成氢氧化铝附着于氮化铝层的表面。尤其是，在湿法制程后直接对带水的基材进行高温干燥，从而在加热条件下会使得氮化铝的反应加剧，进一步加重了氢氧化铝的生成。具体可参考图2所示，氮化铝膜层20在湿法制程中其表面上容易生成氢氧化铝21，之后在氮化铝膜层20上进行沉积而形成薄膜30时，由于氢氧化铝21的存在而容易导致薄膜30表面凹凸不平、外观异常且降低了薄膜30与氮化铝膜层20之间的结合力。
有鉴于此，本发明提供了一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法，包括：执行湿法制程，并在湿法制程后利用亲水性有机溶剂进行脱水处理，以去除氮化铝表面上的水分；之后，对所述基材进行干燥处理，所述亲水性有机溶剂在干燥过程中挥发。即，在湿法制程之后通过对基材进行脱水处理，使得氮化铝表面上的水分被去除，避免了氮化铝发生水解而生成氢氧化铝，有效提高了氮化铝膜层的表面平坦度及清洁度，从而可改善后续形成在氮化铝层上的膜层品质，保障氮化铝膜层及其上方的膜层之间的粘附性能。
以下结合图3-图4和具体实施例对本发明提出的具有氮化铝膜层的基材的加工方法及滤波器的制备方法作进一步详细说明，其中图3为本发明一实施例中的具有氮化铝膜层的基材的加工方法的流程示意图，图4为利用图3所示的加工方法在其加工过程中的结构示意图。根据下面说明，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。
结合图3和图4所示，本实施例提供的具有氮化铝膜层的基材(例如，晶圆)的加工方法包括：执行湿法制程，并在湿法制程后对所述基板进行酸洗；在进行酸洗之后，利用亲水性有机溶剂进行脱水处理，以去除氮化铝膜层200表面上的水分；之后，对所述基材100进行干燥处理，所述亲水性有机溶剂在干燥过程中挥发。
其中，所执行的湿法制程可以是任意的采用湿法溶液的制程，例如，湿法刻蚀制程和/或湿法清洗制程。只要在该湿法制程中，氮化铝膜层200外露于制程中的湿法溶液内，则均可采用本实施例提供的加工方法。以下对湿法制程的几种情况进行不限制列举说明。
第一种情况，执行湿法刻蚀制程，其可以是针对氮化铝膜层200的湿法刻蚀，也可以是针对氮化铝膜层之外的其他膜层的湿法刻蚀。
第二种情况，执行湿法刻蚀制程之后，执行湿法清洗制程。
第三种情况，执行湿法清洗制程。应当认识到，湿法清洗制程之前所执行的制程工艺并不做限定，其可以是任意制程，例如干法刻蚀制程等。
其中，通过湿法清洗制程可用于去除基材表面(包括氮化铝膜层表面)上的残留物、污染物和颗粒物等。以及，针对湿法清洗制程而言，其可包括化学试剂清洗和/或纯水清洗。具体的，可优先利用化学试剂清洗(所述化学试剂清洗例如包括酸洗和/或碱洗等)，之后再利用纯水清洗以去除基材表面上的化学试剂。当然，在实际应用中，所述湿法清洗制程也可以仅包括纯水清洗。
进一步的，在湿法制程后对所述基材100进行酸洗。此时，若所述氮化铝膜层200的表面上已经形成有氢氧化铝，则通过所述酸洗即能够有效去除氮化铝膜层表面上的氢氧化铝。需要说明的是，针对具有氮化铝膜层的基材而言，为了避免氮化铝膜层受到大量侵蚀，领域内通常不会对其进行酸洗处理。然而本实施例中，针对所述基材所进行的酸洗处理具体可采用弱酸溶液进行清洗，由于弱酸对氢氧化铝的侵蚀速率远大于弱酸对氮化铝的侵蚀速率，因此本实施例中利用弱酸进行处理，不仅可有效去除氮化铝膜层200表面上的氢氧化铝，并且还可避免弱酸溶液对氮化铝膜层200造成侵蚀。本实施例中，所述酸洗所采用的酸溶液的PH值例如为5.5-6.5，具体所采用的酸洗溶液例如为弱酸性的氢氟酸溶液或者碳酸溶液等。在实际操作中，可将所述基材浸入至酸溶液中进行酸洗，以快速去除氮化铝膜层上的氢氧化铝。
在执行酸洗后，利用亲水性有机溶剂进行脱水处理，即能够有效去除基材表面上的水分，防止氮化铝发生反应而生成氢氧化铝。所述脱水处理的方法例如包括：将所述基材100浸入至所述亲水性有机溶剂内；或者，也可通过喷洒亲水性有机溶剂至所述基材的表面，以去除基材上的水分。具体的实施例中，还可以使基材100保持旋转(Spin)，同时喷洒亲水性有机溶剂至所述基材的表面，以提高基材表面上的水分的去除效率。其中，所述亲水性有机溶剂具体可采用醇类有机溶剂(例如，乙醇溶液或异丙醇溶液等)或者醚类有机溶剂等。
本实施例中，所述基材100在湿法制程后还包括酸洗，之后再进行脱水处理，此时可将基材在酸洗之后至脱水处理之前的这一间隔时间控制在30s内，例如还可进一步控制在15s之内。即相当于使基材在酸洗后能够快速的去除水分，避免水分在氮化铝膜层200上停留过长而生成氢氧化铝。
然而应当认识到，其他实施例中，若基材经过湿法制程后(例如，湿法刻蚀后)，而不选择酸洗这一工序，那么可将湿法制程之后至脱水处理之前的这一间隔时间控制在30s内(甚至控制在15s之内)，以确保氮化铝膜层上的水分可以较早的被去除。
继续参考图3所示，在脱水处理后对所述基材进行干燥处理，所述干燥处理的温度例如可介于20℃-100℃。需要说明的是，由于基材在经过脱水处理后其表面上未携带有水分，因此即使对基材进行较高温度的干燥处理，氮化铝膜层200的表面上仍不会发生反应而生成氢氧化铝，例如，可以在60℃-90℃的温度条件下进行干燥处理。如此，即可加快对基材的干燥过程，并可使基材上的亲水性有机溶剂在干燥过程中更快的挥发殆尽，避免有机溶剂残留于基材上。
需要说明的是，本实施例中是在执行脱水处理之后直接进行干燥处理，即，在脱水处理和干燥处理之间并未再额外的执行其他的湿法制程。此外，针对脱水处理前的酸洗工序而言，是在湿法制程之后执行，并在酸洗之后的短时间内直接进行脱水处理，即，在酸洗和脱水处理之间并未再额外的执行其他的湿法制程。
在如上所述的加工过程中，通过湿法制程例如可用于完成湿法刻蚀过程，并可去除基材表面(包括氮化铝膜层表面)上的残留物、污染物和颗粒物等，以及经由弱酸处理以防止前道湿法制程中氮化铝表面上生成有氢氧化铝的情况，从而可以去除所产生的氢氧化铝，之后再利用脱水处理以去除氮化铝膜层上的水分，避免了残留的水分和氮化铝发生化学反应，使得后续的干燥过程中氮化铝层的表面稳定而不会产生有杂质，并且在干燥过程中亲水性的有机溶剂容易通过挥发而直接被去除。
基于此，则继续在该氮化铝膜层上形成其他膜层时，即有利于提供后续形成的膜层300的平坦度，并提高所形成的膜层300和氮化铝膜层200之间的粘附性能。例如，在滤波器的制备方法中，通常会在氮化铝膜层上形成金属层，以构成顶部电极。
具体而言，滤波器的制备方法通常包括：在基材上依次形成底部电极、氮化铝压电层和顶部电极。以及，在形成所述氮化铝压电层之后，制备顶部电极之前包括：对所述基材进行湿法制程(例如，湿法清洗)，并在湿法制程后利用亲水性有机溶剂进行脱水处理以去除氮化铝压电层表面上的水分；之后，对所述基材进行干燥处理，所述亲水性有机溶剂在干燥过程中挥发。
其中，所述脱水处理和干燥处理的具体方法可参考上方实施例，此处不再赘述。此外，在进行湿法制程之后，以及脱水处理之前同样还可以包括对所述基材进行酸洗，以去除氮化铝压电层表面上已经形成的氢氧化铝杂质。进一步的，可以在酸洗之后的30s内进行所述脱水处理。或者，针对无酸洗的情况下，则在湿法制程之后的30s内进行所述脱水处理。
本实施提供的滤波器的制备方法，其可以提高氮化铝压电层的表面清洁度和平坦度，从而改善后续形成的顶部电极的膜层品质，并提高顶部电极和氮化铝压电层之间的粘附力，保障所形成的滤波器的器件性能。
需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims (7)

1.一种具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，包括：
执行湿法制程，并在湿法制程后对所述基材进行弱酸酸洗，所述酸洗所采用的酸溶液包括氢氟酸溶液；
在进行弱酸酸洗之后，直接利用亲水性有机溶剂进行脱水处理以去除氮化铝表面上的水分；以及，
对所述基材进行干燥处理，所述干燥处理的干燥温度为60℃-100℃，所述亲水性有机溶剂在干燥过程中挥发。
2.如权利要求1所述的具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，所述酸洗所采用的酸溶液的PH值为5.5-6.5。
3.如权利要求1所述的具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，所述脱水处理包括：将所述基材浸入至所述亲水性有机溶剂；或者，喷洒所述亲水性有机溶剂至所述基材的表面。
4.如权利要求1所述的具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，所述亲水性有机溶剂包括醇类有机溶剂和/或醚类有机溶剂。
5.如权利要求1所述的具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，所述湿法制程包括湿法刻蚀制程和/或湿法清洗制程。
6.如权利要求5所述的具有氮化铝膜层的基材的加工方法，其特征在于，所述湿法清洗制程包括化学溶液清洗和/或纯水清洗。
7.一种滤波器的制备方法，其特征在于，包括：在一基材上依次形成底部电极、氮化铝压电层和顶部电极；
其中，在形成所述氮化铝压电层之后，以及形成顶部电极之前还包括：采用如权利要求1-6任一项所述的加工方法处理所述基材。
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