DE10014915B4 - Verfahren zum Freilegen einer Kontaktfläche - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Beseitigen von TiN auf einem Kupfer enthaltenden Bondpad, bei dem
in einem ersten Schritt mittels einer wässrigen Lösung aus H2O2 und einer chemischen Base das TiN von der Oberfläche des Kupfer enthaltenden Bondpads entfernt wird und
anschließend in einem zweiten Schritt eine auf dem Bondpad vorhandene Oxidschicht mittels eines schwach basischen wässrigen Mediums abgetragen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen von TiN von einem Bondpad.
  • Zu einem Herstellungsverfahren von Halbleiterbauelementen gehört das Entfernen einer Schicht aus TiN, die z.B. als ARC (Anti Reflective Coating) aufgebracht wird, einschließlich eventuell vorhandener Kontamination durch vorhergehende Prozessschritte, von einem als Kontaktfläche vorgesehenen Bondpad aus Metall. Das geschieht durch Trockenätzung unter Verwendung fluorhaltiger Chemikalien (vorwiegend HF). Dieses Verfahren ist beispielsweise aus der US 5,930,664 gezeigt. Dort wird TiN von der Oberfläche eines Bondpad, welches Aluminium enthält mittels Trockenätzprozesses entfernt. Ein Nachteil bei diesem Trockenätzen besteht darin, dass die fluorhaltige Chemie weitere Kontamination auf der Oberfläche der Bondpads bewirkt. Außerdem ist wegen der schwierigen Handhabbarkeit der verwendeten Chemikalien der Einsatz der Trockenätzung auf bestimmte Schritte während des Herstellungsprozesses beschränkt.
  • Ein anderes Verfahren beschreibt die JP 01-064236. dort wird von einem Polysiliziumfilm eine TiN Schicht mittels naßchemischer Prozesse entfernt.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Beseitigen von TiN auf einem Kupfer enthaltenen Bondpad anzugeben, mit dem die mit einem Trockenätzverfahren verbundenen Schwierigkeiten beseitigt oder zumindest verringert sind.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
    •
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schicht aus TiN mittels einer wässrigen Lösung aus H2O2 und einer chemischen Base entfernt. In einem weiteren Schritt wird eine auf der Oberfläche des Metalls gebildete Oxidschicht mittels eines schwach basischen Mediums, z. B. einer schwachen oder ausreichend verdünnten chemischen Base, abgetragen. Das Verfahren ist vorzugsweise geeignet, um eine TiN-Schicht von einem Bondpad aus Aluminium oder Kupfer zu entfernen. Es eignet sich auch für Bondpads aus einer Aluminiumlegierung oder Kupferlegierung (wie AlSi, AlSiCu, AlCu) sowie für Bondpads aus mehreren Schichten, von denen zumindest die oberste Schicht Aluminium, Kupfer oder eine mindestens eines dieser Metalle enthaltende Legierung ist. Mit diesem nasschemischen Ätzprozess werden die Probleme des Trockenätzens umgangen; außerdem wird ermöglicht, auf einer vollständig von Kontaminationen befreiten Metalloberfläche, insbesondere einer Aluminiumoberfläche, zuverlässig Bondkontakte anzubringen.
  • Die in dem ersten Schritt in Mischung mit H2O2 (Wasserstoffperoxid) verwendete Base entfernt das TiN. Das H2O2 bewirkt dabei, dass das Metall (in diesem Begriff sind die Legierungen eingeschlossen) vor dem Ätzangriff der Base durch eine stabile Metalloxidschicht geschützt ist, die durch eine oberflächliche Oxidation des Metalls durch den in dem H2O2 enthaltenen Sauerstoff entsteht. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das beim Bonden hinderliche Oxid entfernt, indem ein schwach basisches Medium, vorzugsweise eine stark verdünnte wässrige Lösung einer Base, verwendet wird; damit wird die Metalloxidschicht abgeätzt, ohne das Metall des Bondpads in wesentlichem Umfang abzutragen. In einem weiteren Schritt kann, falls zum Schutz der Oberfläche erwünscht, eine hinreichend dünne Metalloxidschicht kontrolliert aufgebracht werden (z.B. durch Spülen mit deionisiertem Wasser oder mit ozonisiertem deionisiertem Wasser).
  • Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, bevorzugt für ein Bondpad aus Aluminium, wird in dem ersten Verfahrensschritt eine Mischung aus einer etwa 35 %igen wässrigen H2O2-Lösung und einer etwa 28 %igen wässrigen NH3-Lösung im Volumenverhältnis 20:1 verwendet. Dieser Verfahrensschritt wird während einer Reaktionszeit von drei Minuten bei Raumtemperatur durchgeführt, woraufhin fünf Minuten lang mit Wasser gespült wird. Für den zweiten Schritt wird bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine 0,1 %ige Cholin-Lösung verwendet, die man 30 Sekunden bei Raumtemperatur auf die Metalloxidschicht des Bondpads einwirken läßt. Anschließend wird wieder fünf Minuten lang mit Wasser gespült. Mit diesem Spülvorgang wird gleichzeitig erneut eine Metalloxidschicht hergestellt, die die Oberfläche des Metalls schützt, aber so dünn ist, dass ein zuverlässiges Bonden möglich ist.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Beseitigen von TiN auf einem Kupfer enthaltenden Bondpad, bei dem in einem ersten Schritt mittels einer wässrigen Lösung aus H2O2 und einer chemischen Base das TiN von der Oberfläche des Kupfer enthaltenden Bondpads entfernt wird und anschließend in einem zweiten Schritt eine auf dem Bondpad vorhandene Oxidschicht mittels eines schwach basischen wässrigen Mediums abgetragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem dritten Schritt eine Oxidschicht vorgesehener Dicke auf dem Bondpad kontrolliert aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem ersten Schritt als Base NH3 verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem zweiten Schritt Cholinlösung verwendet wird.
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