CN1332429C - 除去半导体器件的焊盘区中的晶格缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁和氩气等离子体溅射修复处理除去半导体器件的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷的方法，在焊盘的铝合金钝化层形成步骤之后，在其上形成聚酰亚胺保护层之前，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果焊盘区中存在晶格缺陷，则进行有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理，以除去焊盘区中的晶格缺陷。经过所述的EKC清洁处理后并在焊盘区上形成了聚酰亚胺保护层后，如果发现焊盘区中仍然存在晶格缺陷则进行氩气等离子体溅射修复处理进一步除去半导体器件的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及除去半导体器件的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷的方法，特别涉及用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁和氩气等离子体溅射修复处理除去半导体器件的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷的方法，特别是用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁和氩气等离子体溅射修复处理除去动态随机存取存储器(以下简称DRAM)的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷的方法。
背景技术
半导体器件包括各种类型的有源器件，例如，动态随机存取存储器(DRAM)是一种具有多层结构的半导体器件，为了将在各个膜层中形成的构件连接在一起以构成一个完整的DRAM，和使DRAM与其他的半导体器件或其他电子元件连接而构成需要的电子电路模块，要完成这些连接就必须构成许多的焊盘，焊盘是极其重要的连接构件，因此，要求焊盘具有良好的导电性和高可靠性，焊盘区中的晶格缺陷会对焊盘导电性和高可靠性造成负面影响。
通用的半导体器件的焊盘形成工艺包括以下步骤；步骤1，在已经形成有半导体器件的其他构件的衬底上形成导电层，例如，铝或铝合金层；步骤2，在铝或铝合金层上涂覆光刻胶(PR)；步骤3，用具有焊盘图形的掩模对导电层进行光刻和腐蚀，对要构成焊盘的导电层构图；步骤4，进行灰化(Ashing)处理，除去导电层上的光刻胶；步骤5，进行有机溶剂清洗，清除光刻胶；步骤6，在已形成的具有焊盘图形的导电层上形成铝合金钝化层；步骤7，在已形成有铝合金钝化层的导电焊盘上形成聚酰亚胺保护层，由此形成焊盘。
在现有的焊盘形成工艺中，由于在对导电层光刻腐蚀构图的步骤3中，所用的腐蚀剂是含氟的腐蚀剂，腐蚀剂中逸出的氟离子在随后的工艺步骤中会造成焊盘区出现晶格缺陷，焊盘区中的晶格缺陷会对焊盘的导电性和高可靠性造成负面影响。为了防止在焊盘区中产生晶格缺陷，现有的工艺中严格控制步骤6(在已形成的具有焊盘图形的导电层上形成铝合金钝化层)与步骤7(在已形成有铝合金钝化层的导电焊盘上形成聚酰亚胺保护层)之间的间隔时间(Q时间)。但是，这种限定铝合金钝化层形成步骤(步骤6)与聚酰亚胺保护层形成步骤(步骤7)之间的间隔时间(Q时间)的方法并不是特别可靠，一旦超过了Q时间，就可能会在焊盘区中产生Crystals Defect(晶格缺陷)。而且，即使在聚酰亚胺保护层形成后还会发现焊盘区中有晶格缺陷。这些缺陷会对DRAM的可靠性造成负面影响。
发明内容
为了克服上述的缺陷提出本发明方法。本发明的目的是，提出一种用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁和氩气等离子体溅射修复处理除去焊盘区中的晶格缺陷的方法。
按本发明的除去焊盘区中的晶格缺陷的方法，是在上述的现有的焊盘形成方法的铝合金钝化层形成步骤(步骤6)之后，在聚酰亚胺保护层形成步骤(步骤7)之前，进行步骤S1，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果在焊盘区中存在晶格缺陷，则进行步骤S2，采用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理，也就是说，用含有胺(Amine)基的胺碱有机溶剂清洁处理形成了铝合金钝化层的焊盘区，以消除焊盘中的晶格缺陷。如果进行了有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理的焊盘区形成聚酰亚胺保护层后，在步骤S3检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果所形成的焊盘区中仍然存在晶格缺陷，这时，要消除焊盘区中的晶格缺陷，就必须进行步骤S4，进行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理，以进一步消除焊盘区中的晶格缺陷。
按照本发明的一个技术方案，在焊盘的铝合金钝化层形成步骤之后，在其上形成聚酰亚胺保护层之前，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果焊盘区中存在晶格缺陷，则进行有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理，以除去焊盘区中的晶格缺陷。所述的有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理，是用胺碱，即含有胺基的有机溶剂，例如，EKC-270/265，或ACT-940等有机溶剂，进行清洁处理。除去由于腐蚀剂中逸出的氟离子(F-)在焊盘区中产生的晶格缺陷。如果进行了有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理的焊盘区形成聚酰亚胺保护层后，所形成的焊盘区中仍然存在晶格缺陷，这时，要消除焊盘区中的晶格缺陷，就必须进行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理，以进一步消除焊盘区中的晶格缺陷。
附图说明
附图是说明书的一个组成部分，与说明书的文字部分一起说明本发明的原理和特征，附图中显示出代表本发明原理和特征的实施例。其中，
图1是现有的半导体器件的焊盘形成工艺流程图；
图2是按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程图；
图3是有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理流程图；
图4是用光学显微镜(OM)拍摄的焊盘区中有晶格缺陷的显微镜照片；
图5是用可倾斜的电子扫描显微镜(Jo-SEM)拍摄的焊盘区中有晶格缺陷的显微镜照片；和
图6是用能散X射线光谱(EXD)分析法进行组分分析结果的光谱照片。
具体实施方式
图2是按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程图。图2所显示的按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程是在图1所显示的现有的半导体器件的焊盘形成工艺流程的步骤6与步骤7之间增加了步骤S1(检测焊盘区中是否存在晶格缺陷)；和步骤S2(当步骤S1检测到焊盘区中存在晶格缺陷时，进行有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理)。如果，在步骤7之后，即焊盘区上形成聚酰亚胺保护层之后，进行步骤S3，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果步骤S3检测焊盘区中仍然存在晶格缺陷，则进行步骤S4，对焊盘区进行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理，以除去焊盘区中的晶格缺陷。
图2是按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程图。图2所显示的按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程是在图1所显示的现有的半导体器件的焊盘形成工艺流程的步骤6与步骤7之间增加了步骤S1(检测焊盘区中是否存在晶格缺陷)；和步骤S2(当步骤S1检测到焊盘区中存在晶格缺陷时，进行NEKC清洁处理)，并在图1所显示的现有的半导体器件的焊盘形成工艺流程的步骤7之后增加了：步骤S3(测焊盘区中是否存在晶格缺陷)；和步骤S4(当步骤S3测到焊盘区中存在晶格缺陷时，进行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理)。其中的步骤S1和S3用光学显微镜(OM)检测焊盘区中是否有晶格缺陷，当发现焊盘区中有晶格缺陷时，拍摄有晶格缺陷的焊盘的显微镜照片，并用可倾斜的电子扫描显微镜(Jo-SEM)拍摄有晶格缺陷的焊盘区的显微镜照片。
具体实施例
以下参见图2和图3详细描述按照本发明的用有机溶剂(EKC，ACT等)清洁和行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理除去半导体器件的焊盘(PAD)区中的晶格缺陷的方法。图2是按本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程图。图3是有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理流程图。
在图2显示的按照本发明的半导体器件的焊盘形成工艺流程是在图1所显示的现有的半导体器件的焊盘形成工艺流程的步骤6与步骤7之间增加了步骤S1(检测焊盘区中是否存在晶格缺陷)；和步骤S2(当步骤S1检测到焊盘区中存在晶格缺陷时，进行有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理)。其中的步骤S1，用光学显微镜(OM)检测焊盘区中是否有晶格缺陷，当发现焊盘区中有晶格缺陷时，拍摄有晶格缺陷的焊盘的显微镜照片，并用可倾斜的电子扫描显微镜(Jo-SEM)拍摄有晶格缺陷的焊盘区的显微镜照片。然后，进行步骤S2，进行EKC清洁处理。图3是EKC清洁处理流程图。
进行图3显示的胺碱(EKC)清洁处理流程中包括的以下步骤：
步骤S2-1，焊盘导电层上形成了铝合金钝化层后的衬底浸泡在有机溶剂中，所用的清洁剂是胺碱，即含有胺基的有机溶剂，例如，EKC270/265，或者是ACT940，用有机溶剂浸泡时，有机溶剂的温度范围是40℃-75℃，优选的有机溶剂的温度范围是65℃，浸泡时间是5分钟-40分钟，优选的浸泡时间是15～25分钟；
步骤S2-2：所述衬底浸泡在正甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，常温下浸泡的时间是5分钟到10分钟；
步骤S2-3：所述衬底用去离子水冲洗，冲洗的时间是5分钟到10分钟
步骤S2-4：所述衬底用异丙醇干燥(常温下时间5～10分钟)；结束。
完成了步骤S2的全部EKC清洁处理流程后，进行步骤7，在经过有机溶剂(EKC，ACT等)清洁处理的半导体器件的焊盘上形成聚酰亚胺保护层，然后进行步骤S3，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷，如果焊盘区中存在晶格缺陷，则进行步骤S4，进行氩气(Ar)等离子体溅射修复处理，以进一步消除焊盘区中的晶格缺陷。
氩气(Ar)等离子体溅射修复处理中的处理条件是：
氩气(Ar)等离子体溅射修复处理室中的真空度是：50-200mTorr，
氩气(Ar)等离子体溅射修复处理中用的电功率是：300-500w，
氩气(Ar)等离子体溅射修复处理中使氩气(Ar)流入，
氩气(Ar)等离子体溅射修复处理后焊盘导电层铝的损失量应小于1000。
通过以上描述的用氩气(Ar)等离子体溅射修复处理，进一步消除了焊盘区中存在的晶格缺陷，能保证半导体器件的焊盘具有良好的导电性和高可靠性，由此可以构成具有高可靠性的半导体器件。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (15)
1、除去半导体器件的焊盘区中的晶格缺陷的方法，包括以下步骤：
步骤1，在已经形成有半导体器件的其他构件的衬底上形成导电层；
步骤2，在铝或铝合金导电层上涂覆光刻胶；
步骤3，用具有焊盘图形的掩模对导电层进行光刻和腐蚀，对要构成焊盘的导电层构图；
步骤4，进行灰化处理，除去导电层上的光刻胶；
步骤5，进行有机溶剂清洗，清除光刻胶；
步骤6，在己形成的具有焊盘图形的导电层上形成铝合金钝化层；
步骤7，在已形成有铝合金钝化层的导电焊盘上形成聚酰亚胺保护层；制成半导体器件的焊盘，
其特征是，在步骤6之后和步骤7之前进行：
步骤S1，检测到焊盘区中是否存在晶格缺陷，
步骤S2，在步骤S1中检测到焊盘区中有晶格缺陷时，对焊盘区进行胺碱清洁处理，以消除焊盘区中存在的晶格缺陷；
在步骤7之后还包括：
步骤S3，检测到焊盘区中是否存在晶格缺陷
步骤S4，在步骤S3中检测到焊盘区中有晶格缺陷时，对己形成的焊盘结构进行氩气等离子体溅射修复处理，以进一步消除焊盘区中的晶格缺陷。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的导电层是铝或铝合金导电层。
3、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤S1和步骤S3，检测焊盘区中是否存在晶格缺陷；是用光学显微镜和可倾斜的电子扫描显微镜检测焊盘区中的晶格缺陷，并用能散X射线光谱分析法进行组分分析。
4、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤S2还包括以下步骤：
步骤S2-1，焊盘导电层上形成了铝合金钝化层后的衬底浸泡在有机溶剂中；
步骤S2-2：所述衬底浸泡在正甲基-2-吡咯烷酮中；
步骤S2-3：所述衬底用去离子水冲洗；
步骤S2-4：所述衬底用异丙醇干燥。
5、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤S2-1中，所用的胺碱是含有胺基的有机溶剂。
6.按照权利要求5的方法，其特征是，所用的胺碱是EKC270/265，或者是ACT940。
7、按照权利要求5的方法，其特征是，步骤S2-1中，用有机溶剂浸泡，有机溶剂的温度范围是40℃-75℃。
8、按照权利要求7的方法，其特征是，步骤S2-1中，用有机溶剂浸泡，有机溶剂的温度是65℃。
9、按照权利要求5的方法，其特征是，步骤S2-1中，用有机溶剂浸泡，浸泡时间是5～40分钟。
10、按照权利要求9的方法，其特征是，步骤S2-1中，用有机溶剂浸泡，浸泡时间是15～25分钟。
11、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤S2-2中，浸泡在正甲基-2-吡咯烷酮中，浸泡的温度是常温。
12、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤S2-2中，浸泡在正甲基-2-吡咯烷酮中，浸泡的时间是5分钟到10分钟。
13、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤S2-3中，用去离子水冲洗，冲洗的时间是5分钟到10分钟。
14、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤S2-4中， 在常温下用异丙醇干燥5～10分钟。
15、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤S4中的氩气等离子体溅射修复处理的处理条件是：
氩气等离子体溅射修复处理室中的真空度是：50-200mTorr，
氩气等离子体溅射修复处理中用的电功率是：300-500w，
氩气等离子体溅射修复处理中使氩气流入，
氩气等离子体溅射修复处理后焊盘导电层的损失量应小于1000。
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| PB01 | Publication | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING INTERNATIONAL (BEIJING Effective date: 20111201 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111201 Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang Road, Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area No. 18 Co-patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Beijing) Corporation Patentee after: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Address before: 201203 Shanghai Zhangjiang Road, Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area No. 18 Patentee before: Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20070815 Termination date: 20190722 |