KR100715001B1 - Method for removing fluorine polymer of aluminum pad surface - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패드 식각 후 발생하는 알루미늄 표면의 플루오린 폴리머를 제거하는 방법에 관한 것으로, 소자를 외부 단자와 연결시켜 주는 알루미늄 패드가 형성된 반도체 기판 상부에 패시베이션 층을 형성하는 제 1 단계, 상기 패시베이션 층을 선택적으로 식각하여 상기 알루미늄 패드가 드러나도록 하는 제 2단계, 수소를 포함하는 혼합 기체를 사용하여 상기 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머를 제거함과 동시에 상기 알루미늄 패드 표면에 산화막을 형성하는 제 3단계를 포함하는 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for removing a fluorine polymer on an aluminum surface generated after etching a pad, the first step of forming a passivation layer on a semiconductor substrate on which an aluminum pad connecting the device to an external terminal is formed. Selectively etching the aluminum pad to expose the aluminum pad; and removing the fluorine polymer on the surface of the aluminum pad by using a mixed gas containing hydrogen, and forming an oxide film on the surface of the aluminum pad. It is possible to provide a method for removing a fluorine polymer on the surface of an aluminum pad comprising the same.
패드 식각 Pad etching
Description
도 1은 본 발명의 사상에 따른 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법의 일 실시예를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fluorine polymer removal method of the aluminum pad surface in accordance with the spirit of the present invention.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 H2/O2 처리 전후의 알루미늄 표면부의 성분 분석 결과를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the results of the component analysis of the aluminum surface before and after H 2 / O 2 treatment according to the idea of the present invention.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 H2/O2 처리 전후의 알루미늄 표면부의 각 성분 두께 변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the change in the thickness of each component of the aluminum surface before and after H 2 / O 2 treatment according to the idea of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 알루미늄 패드 20: 플루오린 폴리머10: aluminum pad 20: fluorine polymer
본 발명은 알루미늄 패드 표면(aluminum pad surface)의 플루오린 폴리머(fluorine polymer)를 제거하는 방법에 관한 것으로, 특히, 알루미늄 패드 표면에 존재하는 플루오린 폴리머를 H2/O2 후처리를 통하여 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing a fluorine polymer from the aluminum pad surface, and more particularly, to remove fluorine polymer present on the aluminum pad surface through H 2 / O 2 post-treatment. It is about a method.
일반적으로 소자를 외부 단자와 연결시켜 주는 알루미늄 패드 표면에 보호막을 형성하기 위해 건식 식각(dry etch)을 하는 경우 CxFy계 가스를 주로 사용한다. 이때 플루오린 폴리머가 발생되며, 상기 플루오린 폴리머는 알루미늄 패드 표면에 흡착되어 잔존하게 된다. 상기 알루미늄 패드 표면에 잔존하는 플루오린 폴리머는 수분과 반응하여 알루미늄 패드 표면을 지속적으로 부식시키며, 부식의 결과 알루미늄 패드의 저항이 증가하여 알루미늄 패드의 전기적 특성은 저하된다.In general, when dry etching is performed to form a protective film on the surface of the aluminum pad that connects the device to the external terminal, CxFy-based gas is mainly used. At this time, a fluorine polymer is generated, and the fluorine polymer is adsorbed on the surface of the aluminum pad and remains. The fluorine polymer remaining on the surface of the aluminum pad reacts with moisture to continuously corrode the aluminum pad surface. As a result of the corrosion, the resistance of the aluminum pad increases and the electrical properties of the aluminum pad decrease.
종래, 상기 알루미늄 패드 표면의 플루오린을 제거하고, 상기 알루미늄 패드 표면에 보호막을 형성하기 위해 알루미늄 패드 표면을 UV 오존(ozone) 처리하는 방법이 강구되어 사용되었다.Conventionally, UV ozone treatment has been devised to remove fluorine on the surface of the aluminum pad and form a protective film on the surface of the aluminum pad.
그러나, 이와 같은 종래의 UV 오존 처리를 통한 부식 저항 증가 기술은 알루미늄 패드 표면의 막 두께를 균일하게 조절하기 어려운 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional technique for increasing corrosion resistance through UV ozone treatment has a problem that it is difficult to uniformly control the film thickness of the aluminum pad surface.
종래 다른 기술을 살펴보면, MPA(MethyPhosphonic Acid)와 NTMP(NitroTrisMethy-Phosphonic acid) 용액을 혼합 사용하여 상기 알루미늄 패드의 표면 저항 특성을 개선시키는 방법이 사용되었다. 그러나, 이와 같은 종래의 기술은 MPA(MethyPhosphonic Acid)와 NTMP(NitroTrisMethy-Phosphonic acid) 용액의 합성이 어렵고 그 용액의 농도를 조절하기가 어려운 문제점을 가지고 있었다.Looking at another conventional technique, a method of improving the surface resistance characteristics of the aluminum pad by using a mixture of MethaPhosphonic Acid (MPA) and NitroTrisMethy-Phosphonic acid (NTMP) solution was used. However, this conventional technology has a problem in that it is difficult to synthesize a MethaPhosphonic Acid (MPA) and NitroTrisMethy-Phosphonic acid (NTMP) solution, and to control the concentration of the solution.
이밖에도 N2 또는 H2로 둘러싸인 공간에서의 열처리를 통해 표면의 플루오린 폴리머(POLYMER)를 제거하고 표면에 산화막을 형성시킴으로써, 알루미늄 패드의 표 면을 보호시키는 방법이 사용되고 있으나 상기 공정에 소요되는 시간이 길다는 문제점이 있었다.In addition, the method of protecting the surface of the aluminum pad by removing the surface fluorine polymer (POLYMER) and forming an oxide film on the surface by heat treatment in a space surrounded by N 2 or H 2 is used, but the time required for the process This long was a problem.
본 발명은 상기 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패드부의 식각 또는 패키지(package) 시 부식성 화학종들 및 수분으로 인하여 알루미늄 패드 상부가 산화되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다. 즉, 패드부 상부의 산화로 인한 저항 증가를 방지하여 디바이스의 특성 저하를 방지 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of preventing the aluminum pad upper portion from oxidizing due to the corrosive species and moisture during etching or packaging of the pad portion. That is, the purpose is to prevent a decrease in the characteristics of the device by preventing an increase in resistance due to oxidation of the upper portion of the pad portion.
보다 상세히, 패드부 상부의 패시베이션 층(passivation layer) 식각 시 사용되는 가스(Gas)로 보통 CxFy 계 가스가 사용되는데 여기서 발생되는 플루오린 폴리머가 알루미늄 표면에 잔존하여 알루미늄 표면부를 계속적인 부식시킨다. 따라서 본 발명은 알루미늄 패드의 표면에 패시배이션 층을 선택적으로 형성한 후 연속 공정으로 H2/O2 처리를 행함으로써 안정적으로 플루오린 폴리머를 제거함과 동시에 표면에 일정 두께의 산화막을 형성시켜 계속적인 산화를 억제하는 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.In more detail, CxFy-based gas is generally used as a gas (Gas) used to etch a passivation layer on the pad part, in which fluorine polymers remain on the aluminum surface and continuously corrode the aluminum surface. Therefore, the present invention continuously forms a passivation layer on the surface of the aluminum pad and then performs H 2 / O 2 treatment in a continuous process to stably remove the fluorine polymer and to form an oxide film having a predetermined thickness on the surface. It is an object of the present invention to propose a method for removing fluorine polymer on the surface of an aluminum pad that inhibits oxidation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 패드 식 각 후 발생하는 알루미늄 표면의 플루오린 폴리머를 제거하는 방법에 관한 것으로, 소자를 외부 단자와 연결시켜 주는 알루미늄 패드가 형성된 반도체 기판 상부에 패시베이션 층을 형성하는 제 1 단계, 상기 패시베이션 층을 선택적으로 식각하여 상기 알루미늄 패드가 드러나도록 하는 제 2단계, 수소를 포함하는 혼합 기체를 사용하여 상기 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머를 제거함과 동시에 상기 알루미늄 패드 표면에 산화막을 형성하는 제 3단계를 포함하는 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention relates to a method for removing the fluorine polymer on the aluminum surface generated after the pad etching, a semiconductor with an aluminum pad that connects the device with an external terminal A first step of forming a passivation layer on a substrate, a second step of selectively etching the passivation layer to reveal the aluminum pad, and removing a fluorine polymer on the surface of the aluminum pad using a mixed gas containing hydrogen And at the same time it can provide a method for removing the fluorine polymer on the surface of the aluminum pad comprising a third step of forming an oxide film on the surface of the aluminum pad.
여기서, 상기 패시배이션 층은 SiN과 PBO(Poly BenzOxasole)를 선택적으로 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 3단계는 300~500 W의 소스파워, 0~100 W의 바이어스 파워, 50~150 SCCM의 H2 가스, 200~400 SCCM의 N2 가스, 0~50 SCCM의 O2 가스 분위기의 제 1 처리 단계와, 300~500 W의 소스파워, 0~100 W의 바이어스 파워, 0~150 SCCM의 O2 가스 분위기의 제 2 처리 단계로 진행되는 것을 특징으로 한다.Here, the passivation layer is formed by selectively using SiN and PBO (Poly BenzOxasole), wherein the third step is a source power of 300 ~ 500 W, bias power of 0 ~ 100 W, 50 ~ The first processing step in an atmosphere of H 2 gas of 150 SCCM, N 2 gas of 200-400 SCCM, O 2 gas of 0-50 SCCM, source power of 300-500 W, bias power of 0-100 W, 0- And proceeds to the second treatment step in an O 2 gas atmosphere of 150 SCCM.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제 3 단계는 300~500 W의 소스파워, 0~100 W의 바이어스 파워, 50~150 SCCM의 H2 가스, 200~400 SCCM의 N2 가스, 0~50 SCCM의 O2 가스 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the invention, the third step is 300 ~ 500 W source power, 0 ~ 100 W bias power, 50 ~ 150 SCCM H 2 gas, 200 ~ 400 SCCM N 2 gas, 0 ~ 50 It is characterized in that the progress in the O 2 gas atmosphere of the SCCM.
본 발명은 패드부의 식각 또는 패키지(package) 시 부식성 화학종들 및 수분으로 인하여 알루미늄 패드 상부가 산화되는 것을 방지하는 효과가 있다. 즉, 패드 부 상부의 산화로 인한 저항 증가를 방지하여 디바이스의 특성 저하를 방지하는 효과가 있다.The present invention has the effect of preventing oxidation of the upper part of the aluminum pad due to corrosive species and moisture during etching or packaging of the pad part. That is, it is possible to prevent the increase in resistance due to the oxidation of the upper portion of the pad portion to prevent the deterioration of device characteristics.
보다 상세히, 패드부 상부의 패시베이션 층(passivation layer) 식각 시 사용되는 가스(Gas)로 보통 CxFy 계 가스가 사용되는데 여기서 발생되는 플루오린 폴리머(20)가 알루미늄 표면에 잔존하여 알루미늄 표면부를 계속적인 부식시킨다. 따라서 본 발명은 알루미늄 패드의 표면에 패시배이션 층을 선택적으로 형성한 후 연속 공정으로 H2/O2 처리를 행함으로써 안정적으로 플루오린 폴리머를 제거함과 동시에 표면에 일정 두께의 산화막을 형성시켜 계속적인 산화를 억제하는 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법을 제안하는 효과가 있다.In more detail, CxFy-based gas is generally used as a gas (Gas) used to etch a passivation layer on the pad part. Let's do it. Therefore, the present invention continuously forms a passivation layer on the surface of the aluminum pad and then performs H 2 / O 2 treatment in a continuous process to stably remove the fluorine polymer and to form an oxide film having a predetermined thickness on the surface. There is an effect that proposes a method for removing fluorine polymer on the surface of aluminum pads that inhibits oxidation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명은 이하 제시되는 실시예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위 내에서 구성요소의 부가, 한정, 삭제, 추가 등에 의하여 동일 범위의 발명이 제시 될 수 있을 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments set forth below, and the scope of the invention will be presented by the addition, limitation, deletion, addition, etc. of components within the scope obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains. Could be.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a method for removing a fluorine polymer on the surface of an aluminum pad according to the spirit of the present invention.
도 1을 참조하면, 소자를 외부 단자와 연결시켜 주는 알루미늄 패드(10)의 표면위에 패시베이션 층이 선택적으로 형성된다. 상기 패시베이션 층은 SiN과 PBO(Poly BenzOxasole)가 선택적으로 사용하여 형성된다.Referring to FIG. 1, a passivation layer is selectively formed on the surface of the
보다 상세히, 소자를 외부 단자와 연결하기 위한 패드부 식각 시 알루미늄 패드(10)의 표면이 노출되면서 에천트에서 기인된 플루오린 폴리머(20)가 상기 도 1에서와 같이 알루미늄 패드(10)의 상층부에 덮이게 된다. 상기 플루오린 폴리머(20)는 알루미늄 패드(10) 표면에 Al(OF)x 나 AlFx 형태로 존재하며 수분과 만나면서 부식이 되기 때문에 알루미늄 패드의 전기적 특성 저하를 포함하는 문제를 야기시킬 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 알루미늄 패드(10) 표면에 흡착되어 형성되는 플루오린 폴리머(20)의 제거 방법 개발이 요구된다. In more detail, the surface of the
본 발명의 사상에 따르면, 상기 플루오린 폴리머(20)를 제거하기 위해 패드 식각 후 바로 H2/O2 후처리를 행함으로써 플로오린 폴리머(20)를 다음과 같은 화학식에 의해 제거할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 패드(10) 표면에 산화막을 형성시켜 더 이상의 산화를 방지할 수 있다.. According to the spirit of the present invention, the
CxFy + zH2 -> xCH4 + yHF {z = (4x+y)/2}CxFy + zH 2- > xCH 4 + yHF {z = (4x + y) / 2}
상기 화학식의 반응이 이루어 질 수 있는 실험 조건은 다음과 같다. Experimental conditions under which the reaction of the above formula can be made are as follows.
제 1조건: 소스파워:300~500W, 바이어스(bias) 파워:0~100W,First condition: source power: 300 to 500 W, bias power: 0 to 100 W,
H2: 50~150/ N2: 200~400/ O2: 0~50H 2 : 50 ~ 150 / N 2 : 200 ~ 400 / O 2 : 0 ~ 50
제 2조건: 소스파워:300~500W, 바이어스 파워:0~100W,Second condition: source power: 300 to 500 W, bias power: 0 to 100 W,
O2: 50~150O 2 : 50 ~ 150
상기 조건 하에서 기 제시된 화학 반응이 이루어 질 수 있다. 상기 제 1조건 또는 제 2조건은 순차적으로 진행될 수 있으며, 제 1조건만 독립적으로 진행될 수 있다. 상기 소스 파워로는 주로 27MHz 교류 전압이 사용하여 플라즈마 댄시티(density)를 강화시키는 역할을 수행한다. 바이어스 파워로는 주로 2MHz 교류 전압이 사용되며 플라즈마의 직진성에 영향을 미치게 된다. 상기 제 1단계 및 제 2단계에 걸쳐 사용되는 H2, N2, O2 가스의 수치 단위는 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute) 단위로, 이는 분당 1cc의 유량이 흐르는 단위(cm^3 / min)를 의미한다.Under the above conditions, a predetermined chemical reaction may be performed. The first condition or the second condition may proceed sequentially, and only the first condition may proceed independently. As the source power, a 27 MHz AC voltage is mainly used to enhance plasma density. The bias power is mainly a 2MHz alternating voltage and affects the straightness of the plasma. Numerical units of the H 2 , N 2 and O 2 gas used in the first and second stages are SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute) unit, which is a unit flow rate of 1cc per minute (cm ^ 3 / min ).
도 2는 본 발명의 사상에 따른 H2/O2 처리 전후의 알루미늄 패드(10) 표면부의 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 사상에 따른 H2/O2 처리 전후의 알루미늄 패드(10) 표면부의 각 성분 두께 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the H 2 / O 2 treatment before and after the
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 두 도면은 광방사 분광계(Optical Emission Spectroscopy)를 통하여 측정된 데이터를 정리한 것으로, 두 도면을 통하여 H2/O2 처리 전후에 플루오르 및 산소 성분의 변화를 확인할 수 있다. 도 2에서 보이는 바와 같이, H2/O2 처리 전과 후 탄소와 알루미늄의 변화는 거의 없는 반면, H2/O2 처리에 따라 플루오르 성분은 대폭 감소하고, 산소 성분은 급증한 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로 도 3에서 보이는 바와 같이 H2/O2 처리 후에 플로오르 성분은 두께의 변화에 관계없이 소진된 것을 확인할 수 있으며, 산소 성분은 대폭 증가하여 알루미늄 패드 전체 두께에 걸쳐 존재하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2 and FIG. 3, the two figures summarize data measured through optical emission spectroscopy. The two figures show changes in fluorine and oxygen components before and after H 2 / O 2 treatment. You can check it. As seen in Fig. 2, H 2 / O 2 treatment before and after the change of the carbon and aluminum on the other hand very little, depending on the H 2 / O 2 treatment fluorine component is greatly reduced, and the oxygen component can be confirmed that the surge. Similarly, as shown in FIG. 3, after the H 2 / O 2 treatment, the flow component may be confirmed to be exhausted regardless of the change in thickness, and the oxygen component may be significantly increased to exist over the entire thickness of the aluminum pad.
이는 패드 식각 후 발생하는 알루미늄 패드(10) 표면의 플루오린 폴리머(20)가 수소와 결합하여 HF를 형성하기 때문이며, 이 때 외부로 노출되는 알루미늄 패드(10)의 표면이 산소와 결합하여 Al2O3를 형성하기 때문이다. 상기와 같은 H2/O2 처리를 통해 플루오린 폴리머(20)가 제거됨과 동시에 표면에 균일한 산화막이 형성될 수 있다. 상기 본 발명에서 제시되는 공정은 패드 식각 후 동일 챔버에서 연속 공정으로 진행될 수 있으므로 소요시간 및 공정을 단순화 시킬 수 있는 장점이 있다.This is because the
본 발명은 패드부의 식각 또는 패키지(package) 시 부식성 화학종들 및 수분으로 인하여 알루미늄 패드 상부가 산화되는 것을 방지하는 효과가 있다. 즉, 패드부 상부의 산화로 인한 저항 증가를 방지하여 디바이스의 특성 저하를 방지하는 효과가 있다.The present invention has the effect of preventing oxidation of the upper part of the aluminum pad due to corrosive species and moisture during etching or packaging of the pad part. That is, it is possible to prevent the increase in resistance due to the oxidation of the upper portion of the pad portion to prevent deterioration of device characteristics.
보다 상세히, 패드부 상부의 패시베이션 층(passivation layer) 식각 시 사용되는 가스(Gas)로 보통 CxFy 계 가스가 사용되는데 여기서 발생되는 플루오린 폴리머(20)가 알루미늄 표면에 잔존하여 알루미늄 표면부를 계속적인 부식시킨다. 따라서 본 발명은 알루미늄 패드의 표면에 패시배이션 층을 선택적으로 형성한 후 연속 공정으로 H2/O2 처리를 행함으로써 안정적으로 플루오린 폴리머를 제거함과 동시에 표면에 일정 두께의 산화막을 형성시켜 계속적인 산화를 억제하는 알루미늄 패드 표면의 플루오린 폴리머 제거 방법을 제안하는 효과가 있다.In more detail, CxFy-based gas is generally used as a gas (Gas) used to etch a passivation layer on the pad part. Let's do it. Therefore, the present invention continuously forms a passivation layer on the surface of the aluminum pad and then performs H 2 / O 2 treatment in a continuous process to stably remove the fluorine polymer and to form an oxide film having a predetermined thickness on the surface. There is an effect that proposes a method for removing fluorine polymer on the surface of aluminum pads that inhibits oxidation.
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| JPS59121845A (en) | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
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| KR20060032911A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-18 | 동부아남반도체 주식회사 | Method for preventing pads of semiconductor device from being oxidized |
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2005
- 2005-09-02 KR KR1020050081749A patent/KR100715001B1/en not_active IP Right Cessation
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