JP2001068476A - 半導体基板の処理方法 - Google Patents
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Abstract
されたプロセスであって、同時にボンディングパッドが
不純物を含まないプロセスを提供する。 【解決手段】 本発明は、金属層に形成された1または
複数の半導体基板の表面層を除去して金属層を露出させ
る半導体基板の処理プロセスであって、層の第1の部分
をドライエッチング工程によって除去した後に、層の第
2の部分をウェットエッチング工程によって除去して、
露出を行うことを特徴とするプロセスに関する。
Description
せる半導体基板の処理プロセスに関する。
置されたボンディングパッドであり得る。これらのボン
ディングパッドは、集積回路の製造においてワイヤー
(例えば細い金ワイヤー)に接続するために使用され
る。ワイヤーは、外部回路またはその他の電子もしくは
電気部品に接続される。
品のいわゆる「あちこち(back andforth)」の領域に作
られる。
ようにデザインされた金属表面(金属層)は、チップの
残りの表面と同様にパッシベーション層で覆われる。こ
のパッシベーション層は、不純物、水分、機械的破壊、
その他の周囲の影響たとえば粒子放射線に対して、半導
体構造物を絶縁および保護するために用いられる。
合には、通常二酸化珪素または窒化珪素の層からなる。
普通それは2層構造をなし、金属層に面する最初に形成
された層は通常二酸化珪素であり、2番目の層は通常窒
化珪素である。別の層をパッシベーション層の一部とし
てこれら2つの層の上に形成する場合もある。それは例
えば、特に周囲からの粒子放射線に対する追加された保
護層として用いるポリイミド層である。
の層(厚み0.3〜3μm、US5,911,887)は絶縁体ま
たは誘電体層と呼ばれ、誘電体層の上に配置される第2
の層(厚み0.3〜3μm、US5,911,887)は本当のパ
ッシベーション層と呼ばれて、区別される。
層との間には、いわゆる反射防止膜(ARC)が、厚み
5〜250nmで形成されることがある(US5,911,88
7)。この層は、フォトリソグラフィー処理における露
光を可能にしまたは促進するために使用される。この反
射防止膜は、例えばチタン、窒化チタン、またはチタン
−タングステンからなる。
ーション層との間に、いわゆるエッチストップ層が厚み
6〜250nmで形成されることがある(US5,911,88
7)。この層は、エッチングがこの層に達したときにエ
ッチングレートを大きく下げて、その下の金属層が侵食
されないようにするために用いられる。エッチストップ
層は同時に、反射防止膜としての働きも担うことができ
る。
間、またはもしあれば反射防止膜とパッシベーション層
との間に、いわゆる拡散バリア層(US5,756,376)が形
成されることもある。
与えるまたはこれらを露出させるために、上述した層の
一番上にフォトレジストを塗布し、露光、現像または硬
化の後に、それをエッチングマスクとして用いる。一番
上の層が例えば感光性のポリイミドの場合、金属層を露
出させた後にそれは追加のパッシベーション層の一部と
しての役割を果たし、除去する必要はない。
00×100μmで、互いの距離が50ないし100μ
mであり得る(US5,433,823)。
ェットエッチすることはできるが、ドライエッチングが
好ましいと述べられている。ドライエッチングが好まし
い理由は、この厚み(1μmを上回る)の層は、薬品を
多量に消費しながらゆっくりと除去できるのみか、また
は非常に強力なエッチング溶液を用いて除去可能である
からである。さらに、エッチングがフォトレジスト(硬
化したフォトレジスト)の下で起こる危険性がある。ウ
ェットエッチングがどのように起こってボンディングパ
ッドを露出できるのかについては、US5,443,823では言
及されていない。パッシベーション層(ここでは、二酸
化珪素上の窒化珪素)に対するドライエッチングプロセ
スは、フォトレジスト(硬化したフォトレジスト)に対
して、また拡散バリア層または反射防止膜(ここでは、
チタン−タングステン)に対して高選択性を有するよう
にデザインされていると説明されている。
製造プロセス、すなわち金属表面上に配置された層のエ
ッチングを、フッ素含有ガスを用いてリアクティブイオ
ンエッチングまたはプラズマエッチングにより行って、
金属表面を露出させるプロセスが記載されている。その
結果生じるフッ素含有層は、オーム接触抵抗を増加させ
るため、望ましくない汚染物となる。これらの汚染物質
は、一方でフッ素含有ポリマーであり、他方で金属フッ
化物(例えばAlF3)であり得る。ボンディングパッ
ドの洗浄または不純物の除去を、ウェハーを洗浄液に浸
して行う。洗浄液は塩基性水溶液であり、例えばテトラ
−メチル水酸化アンモニウム(TMAH)が含まれる。
の種々の上部構造の層と、反射防止膜に同時になり得る
エッチストップ層とが提案されている。パッシベーショ
ン層および誘電体層を、第1のドライエッチング工程
(プラズマエッチングまたはリアクティブイオンエッチ
ング)によって除去する。このエッチング工程はエッチ
ストップ層を殆ど侵食せず、フッ素含有エッチングガス
(例えば、C2F6および/またはCHF3)を用いて行
われる。第2のエッチング工程では、エッチストップ層
を除去して金属層を露出させる。この第2のエッチング
工程もまた、ポリマーの形成を防ぐためにいかなる炭素
含有ガスも使用できないドライエッチング工程である。
例として含まれるのは、特にCl2、HCl、またはS
F6である。
なくても、フッ素含有ガスを使用した場合には、少なく
ともUS5,824,234に記載されている金属フッ化物(例え
ばAlF3)が形成され、または塩素含有ガスを使用し
た場合には金属塩化物(例えばAlCl3)が形成され
る。金属ハロゲン化物は除去または転化しなければなら
ない。
金属層を露出させた後にボンディングパッドの近傍に残
存するポリマーを、ウェットケミカルに除去することが
記載されている。使用する溶液には、例えばジメチルス
ルホキシドおよびモノエタノールアミンが含まれる。こ
の工程はここでは、ウェハーを薄く研磨する前に行わ
れ、研磨する間、構造物が配置されているウェハーの表
面を粘着性フィルムを用いて保護している。薄く研磨す
る前にポリマーを除去するのは、フィルムの残留物がポ
リマーに付着してボンディングパッドを非常に汚染する
ことを防ぐためである。
この不都合な点は、ワイヤーとの間のオーム接触抵抗が
高いこと、ボンディングパッド上へのワイヤーの付着強
度が低いこと、またはテスト中にテスト手段の接触部材
との間の接触が不十分となることであり得る。最後の場
合、実際には使用可能であるが、ボンディングパッドが
汚染されているという理由だけで不良として廃棄される
半導体チップにつながり得る。
層を露出させるための簡単化され短縮化されたプロセス
であって、同時にボンディングパッドが不純物を含まな
いプロセスを提供することである。
されているように、金属層に形成された1または複数の
半導体基板の表面層を除去して金属層を少なくとも部分
的に露出させるプロセスであって、層の第1の部分をド
ライエッチング工程によって除去した後に、層の第2の
部分をウェットエッチング工程によって除去して、露出
を行うことを特徴とするプロセスが提案される。
形成された副産物は、金属層の上に直接堆積することが
できない。むしろ、ドライエッチング工程の終了後にま
だ除去されていない層の第2の部分の上に、それらは少
なくとも部分的に堆積する。そして、この第2の部分を
ウェットエッチング工程によって除去して、ドライエッ
チング工程の副産物または残さを同時に除去する。
の間に行っても良い。層の残存する部分が、他のプロセ
ス工程の間に保護層の働きをなす。
の第1の部分は、最初に形成した層の80%を上回る部
分、または90%を上回る部分であり得る。この工程を
通常の高速ドライエッチング工程によって行うため、全
体の除去(金属層上に形成された層の除去)が経済的な
ままであり得る。
1の部分よりも薄い)は、あと少し除去する必要がある
だけなので、低速のウェットエッチングプロセスによっ
て除去することができる。または、残存する層の厚さが
薄いため、そうでない場合には辛うじて達成される均一
性がそれほど問題にはならないので、高速ウェットエッ
チングプロセスによって行う。
プのボンディングパッドであっても良く、例えば2つの
メタライゼーション面の間にバイアホールを形成するた
めのボンディングパッド、または半導体をワイヤーに接
続するために用いるボンディングパッドである。
は、露出させる金属層が半導体をワイヤーに接続するた
めに用いるボンディングパッドであるとき、この場合比
較的大きな表面を露出させなければならないため、有利
な点をもたらす。
1つの態様においては、層の第1の部分は第1の材料か
らなり、第2の部分は第2の材料からなり、第1の材料
と第2の材料とは異なる。
工程を、実質的に、層の第1の部分を除去した直後に、
停止させることができる。これは、終点検出システム、
またはドライエッチング工程によっては殆ど侵食されな
い第2の層の何れかによって行うことができる。
別の態様においては、ドライエッチング工程のパラメー
ターを、層の第1の部分が層の第2の部分よりも強く侵
食され、層の第2の部分においてエッチングレートが低
下するように選択する。これは特に、好適な温度、エッ
チングガス混合物の好適な圧力または好適な組成を選択
することで行うことができる。
セスは、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッ
チング、および電子ビームエッチングからなる群から選
択することができる。プラズマエッチングが好ましいこ
とが分かっている。
エッチング工程のエッチング媒体にはフッ素含有ガスが
含まれる。これは、除去すべき層の第1の部分がシリコ
ン含有不導体たとえば二酸化珪素および/または窒化珪
素からなる場合に、特に好ましい。
エッチング工程のエッチング媒体にフッ素含有ガス以外
に酸素も含まれる。これは、除去すべき層の第1の部分
が窒化珪素からなる場合に、好ましい。
を、層の第2の部分が層の第1の部分よりも強く侵食さ
れるように選択すれば、層の第1の部分をドライエッチ
ングした後に形成された第1の部分の残存する側壁が、
ウェットエッチング工程の液体によってエッチングされ
ない。設定すべきパラメーターは特に、エッチング液の
温度、流速、成分濃度、および溶媒の選択であり得る。
漬式プロセス、スプレー式エッチングプロセス、および
回転式プロセス、またはこれらの組み合わせである。浸
漬式プロセスは、1または複数のウェハーを液体中へ完
全に浸漬させ、そうしながら液体をウェハーの表面に流
すこともできるプロセスであると定義される。スプレー
式エッチングプロセスにおいては、液体を表面上へスプ
レーし、同時にウェハーを回転させることもできる。
式エッチプロセス)は、ウェハーの少なくとも一方の表
面に、エッチング液を霧状にせずに連続した流れで供給
しながら、ウェハーを回転させて液体をウェハーの周囲
の端から飛び出させるプロセスであると定義される。
別に次々と処理するため好ましく、これは例えばEP0444
714B1に記載されている。
1つの態様においては、ウェットエッチング工程のエッ
チング剤は水溶液である。これは特に、使用後のエッチ
ング溶液をより容易に処理できるという利点を伴う。
ッチング剤は、特に、除去すべき層の第2の部分が金属
(例えばTi)、合金(例えばTiW)、または非酸化
物金属化合物(例えばTiN)を含む場合に、酸化剤を
含む。
硝酸およびフッ酸を含むエッチング剤が好ましいことが
分かり、HNO3:HFのモル比が3:1ないし100
0:1の範囲にあるときに、容易に再現可能な結果が得
られた。
を除去したときにも結果は良好である。好ましいエッチ
ング剤の1つには、アンモニアまたはアミンおよび過酸
化水素が含まれる。
ロセスであって、薄くする前に層の第1の部分を除去す
るためのドライエッチング工程を行って層の第2の部分
を露出させ、薄くした後にウェットエッチング工程を行
って層の第2の部分を除去するプロセスである。
薄く研磨して行い、研磨する直前に、構造物を載置する
ウェハー表面に構造物を保護するためのフィルムを付着
する。研磨した直後に、フィルムを再び除去する。フィ
ルムを除去した表面にウェットエッチング工程を施すこ
とで、フィルムの付着性残さを除去するために追加され
る洗浄工程を省くことができる。
る。
の表面に、後に金ワイヤーに接続されるボンディングパ
ッドを形成する。こうするために、次の層を次の順序で
形成する。
(後のボンディングパッドの配置に従った構造が与えら
れる) (2)20nmの厚さのチタン層(反射防止膜) (3)30nmの厚さの窒化チタン層(拡散バリア層) (4)300nmの厚さの二酸化珪素層(パッシベーシ
ョン層の一部。プラズマを用いて形成)。
ッシベーション層の一部。プラズマを用いて形成)。
ィングを用いて形成。それ相応の構造が与えられ、後の
ボンディングパッド上の領域が除去される)。
混合物を用いたプラズマエッチング処理を行って、窒化
珪素層と二酸化珪素層とを除去する。窒化チタン層に達
したときにエッチングレートが劇的に下がり、プラズマ
エッチング工程が終了する。
ために、表面を硝酸(c=10モル/L)およびフッ酸
(c=3モル/L)の水溶液を用いて処理する。処理
は、SEZスピンプロセッサー203を用いて、回転速
度500rpm(T=25℃、容積流量:15L/分)
で行う。プロセスの間、裏面を窒素でフラッシュする。
アルミニウム層が露出したときに(これは終点検出シス
テムによって示される)、エッチング液の供給を止め、
エッチング液を振り落とした直後に純水によってフラッ
シュし、乾燥させる。
エッチングによって選択的にコンディショニングしても
良い。これは、アルミニウムの限定された除去(おおよ
そ20nm)によって行う。
Claims (20)
- 【請求項1】 半導体基板の表面上の金属層を、金属層
に形成された少なくとも1つの層を侵食によって除去す
ることによって、少なくとも部分的に露出させる方法で
あって、層の第1の部分をドライエッチングによって除
去した後に、層の第2の部分をウェットエッチングによ
って除去することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ドライエッチングによって、層の80%
を上回る部分、特に90%を上回る部分を除去すること
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 露出させる金属層が、半導体基板をワイ
ヤーに接続するために用いるボンディングパッドである
ことを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 層の第1の部分は第1の材料からなり、
第2の部分は第2の材料からなり、第1の材料と第2の
材料とは異なることを特徴とする請求項1ないし3いず
れか1項記載の方法。 - 【請求項5】 ドライエッチング中に、層の第1の部分
が層の第2の部分よりも強く侵食されることを特徴とす
る請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 ドライエッチングは、プラズマエッチン
グ、リアクティブイオンエッチング、および電子ビーム
エッチングからなる群から選択されることを特徴とする
請求項1ないし5いずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 ドライエッチングとしてプラズマエッチ
ングを行うことを特徴とする請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 ドライエッチングにおいて、フッ素含有
ガスを含むエッチング媒体を用いることを特徴とする請
求項1ないし7いずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 ドライエッチングにおいて、酸素を含む
エッチング媒体を用いることを特徴とする請求項8記載
の方法。 - 【請求項10】 ウェットエッチング中に、層の第2の
部分が層の第1の部分よりも強く侵食されることを特徴
とする請求項4または5記載の方法。 - 【請求項11】 ウェットエッチングは、浸漬式エッチ
ング、スプレー式エッチング、および回転式エッチング
からなる群から選択されることを特徴とする請求項1な
いし10いずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 ウェットエッチングは、半導体基板を
個別に連続して処理する回転式エッチングであることを
特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 エッチング剤は水溶液であることを特
徴とする請求項11または12記載の方法。 - 【請求項14】 エッチング剤は酸化剤を含むことを特
徴とする請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 エッチング剤は酸溶液であることを特
徴とする請求項13または14記載の方法。 - 【請求項16】 エッチング剤は硝酸およびフッ酸を含
むことを特徴とする請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 HNO3:HFのモル比が2:1ない
し1000:1の範囲にあることを特徴とする請求項1
6記載の方法。 - 【請求項18】 エッチング剤は塩基性溶液であること
を特徴とする請求項13または14記載の方法。 - 【請求項19】 エッチング剤はアンモニアまたはアミ
ンおよび過酸化水素を含むことを特徴とする請求項18
記載の方法。 - 【請求項20】 請求項1ないし19いずれか1項記載
の方法を用いる、ウェハー形状の半導体基板を薄くする
方法であって、薄くする前にドライエッチングを行い、
薄くした後にウェットエッチングを行うことを特徴とす
る方法。
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