TWI292214B - Method for avoiding the fluorination of the metal contact - Google Patents

Description

1292214 五、發明說明（1) 5 -1發明領域： 本發明係有關於一種半導體元件之金屬接點的形成方 法’且特別是有關於一種避免氟化半導體元件之金屬接點 的方法。 5-2發明背景： 當電子元件的尺寸越做越小’便一直有各種嘗試，試 圖縮小積體電路晶片與印刷電路板之接合連接空間。晶片 上的積體電路與印刷電路板之間的電路連接是^過位$晶 片周圍的銲墊（Bonding Pad )。傳統的銲墊結構通常包 含一接合金屬層（Bonding Metal Layer)與一形成於一 介電，上的阻障層（Barrier Layer)，此介電層通常為 一二氧化矽層。接合金屬層是與晶片中一或多個半導體元 件作電路連接，而位於介電層上的阻障層則有助於黏著（ Adhere )接合金屬層與介電層，此接合金屬層通常為一鋁 j片銲墊與印刷電路板的導線（Lead)以導線架（ 二制Ϊ接，此即為導線架封裝製程。在此導線架 上二=接：^;:=由排列的導線構成的導線架 ^、、1連接Ba片銲墊與導線架的導線。整個

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五、發明說明（2) :片f導線架總成被包覆在塑膠或高 =導線架延伸的導線被固定在印刷 丨’= 路板上，其與導線架封裝製程相·，ίίΠ:在印刷電 重量等優點。晶片上的積體電路盥印刷電路=間與減輕 連接是透過封裝導線接合（Wlre ^間的電路 將晶片的銲墊（Pad)貞印 方式，以導線 ）可用許多技術完成的包= 波接合（Ultrasonic B〇nding )法與熱壓（ 3起曰

Therm〇compression Bonding)法。超音波接合 曰波或震動將導線與銲墊接合。熱壓法利用疋以起 f應力將導線與銲墊接合。兩者均直接施加機械或，f與 能於銲墊上，如此也造成銲墊與晶片的損壞。此=人熱 形成銲墊的製程中，蝕刻介電層的方法係為具有統 電，蝕刻製程。因此，在電漿蝕刻製程完成後，會 j 層氟化層於保護層上，此將在造成後續製程中產生諸夕 陷，例如，阻礙晶圓上的積體電路元件與銲墊之間的^ 、 接合，此導致可靠度的降低與晶圓壽命的減少。此外，: =半導體元件之多重内層（Multi-Inter Layers)結構而 言’在各金屬層上方的介層洞或是接觸窗的形成製程中， 亦造成上述之金屬接點的氟化現象。 鑒於上述之種種原因’我們更需要一種新的半導體元 件之金屬接點的形成方法。以便於提昇後續製程的產率$

1292214 五、發明說明（3) 及良率。 5 - 3發明目的及概述： . 鑒於上述之發明背景中，傳統形成半導體元件之金屬 銲墊或是金屬接點的方法，其所產生的諸多缺點，本發明 提供一方法可用以克服傳統製程上的問題。 本發明的目的是在提供一種避免氟化半導體元件之金 φ 屬接點的方法。本發明係藉由一具有氧氣之灰化製程以避 免金屬層被氟化或殘留敦化物於鈍化層上。此外，藉由本 發明將可大量去除保護層上的氟化物含量，以避免殘留氟 _ 化物於後續製程中氟化金屬接點。據此，本發明可有效地 提高製程上的良率與產率。所以，本發明能符合經濟上的 ' 效益與產業上的利用性。 根據以上所述之目的，本發明揭示了一種避免氟化半 導體元件之金屬接點的方法。首先提供一半導體底材，其 上具有一金屬接點。然後，形成且覆蓋一保護層於半導體籲 底材與金屬接點上。隨後，進行一蝕刻製程以蝕穿保護層 直到暴露金屬接點之部分表面為止，並定義形成一預定開 口於保護層中，其中，在電漿蝕刻製程完成後，一蝕刻反 ^ 應層會形成於保護層上。之後，進行一移除製程以便於去

第7頁 1292214 五、發明說明（4) ' ^ :濩層上之蝕刻反應層，且形成一不具有氟化物之金屬 點於及接觸窗。藉此，玎避免殘留的蝕刻反應物與金屬接 ;後續製程中發生反應。 5 4發明的詳細說明： 點制^發明在此所探討的方向為一種半導體元件之金屬接 出!^ 。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提 半的步驟或元件。顯然地，本發明的施行並未限定於 ν肢兀件之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所 發：的製程步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本 ，妙不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下 =:除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行 例中，且本發明的範圍不受限 j專利範圍為準。 中，苓ί ϊ :A圖與、第一β圖所示，在本發明之第-實施例 八 盲* 七、半導體底材1〇〇’半導，底；Μ*1ΠΠ卜呈右一 金屬接點110，與_介2體底材100上具有 Μ 44. Winn ^ ^ "電層1 2 〇覆盍於半導體底材1 0 0與金 上大、，“丄、卜傻 疋義形成一光阻層1 3 0於介電層1 2 0 ’亚措由光阻層1 3 〇進行一 |虫玄丨制 κ 目女 氣化物之電漿蝕列制^ 衣40，例如，具有 接點π η夕部八主X衣私，以蝕穿介電層1 20直到暴露金屬 σ刀、面為止，並形成一接觸窗（或介層洞）

1292214 五、發明說明（5) 150於介電層12〇中，其中，蝕刻製程140至少包含一含量 約小於總氣體量之1 〇 %的氧氣。此外，在蝕刻製程1 4 0完 成後’形成一氧化物保護層1 6 〇於金屬接點1 1 〇的表面上。 之後’移除光阻層1 3 〇。藉此，可避免殘留蝕刻反應物於 半導體結構中。 參考第二A圖至第二D圖所示，在本發明之第二實施例 中’首先提供一半導體底材2〇〇，其上具有一金屬接點 2 1 0 ’其中，金屬接點2丨〇包含一鋁材質。然後，形成且覆 蓋一第一保護層220於半導體底材200與金屬接點210上， 其中，第一保護層220至少包含一聚亞醯胺（poly i mi de ; Pi)層與一鈍化層（passivati〇n layer)，例如，介電 層’隨後’進行一蝕刻製程230以蝕穿保護層220直到暴露 金屬接點2 1 〇之部分表面為止，並定義形成一預定開口 2 4 〇 於第一保護層2 2 0中，其中，在蝕刻製程2 3 0完成後，一蝕 刻反應層.250會共形生成於第一保護層220上，而蝕刻製程 2 3 0至少包含一電漿蝕刻製程，例如，具有氟化物之電漿 姓刻製程，且蝕刻反應層25 0至少包含一氟化物層。之後 ’進行一移除製程2 6 0，例如，灰化製程，以便於去除第 一保護層220上之蝕刻反應層25 0，其中，移除製程2 60之 氣體源至少包含一氧/氮混合氣體，而氧/氮氣體的混合 比至少包含一比例約為丨0 0/ 1 9 0 0，且氧含量至少包含一含 量約為總氣體量之5 % 。此外，在移除製程2 6 0完成後，共 形生成一第二保護層2 7 0，例如，氧化層，於金屬接點2 1 〇

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Claims (1)

1. 案號 9110199η 1292214 月 修正 曰 六'申請專利範圍 ^ 一種半導體疋件之銲墊的形成方法，該半導體元件之銲 墊的形成方法包含下列步驟·· 提供二f導體底材，其上具有-金屬接點； 逸 > 形成二Ϊ 一保護層於該半導體底材與該金屬接點上； 之二八=^ ^ ^以敍穿該第一保護層直到暴露該金屬接點 羝^ ^ \ ^ :止，並定義形成一預定開口触穿於該金屬接 黑占之部分表面上，i击 層形成於該第一保護：上該=製程完成後’刻反應 層，除該第-保護層上之該蝕刻反應 形成該銲墊》 弟一保護層於該金屬接點的表面上’並 2方t申’1 ί利範圍第1項所述之半導體元件之銲墊的 / ，，、中上述之金屬接點包含一鋁材質。 3方ΐ申：7圍第1項所述之半導體元件之銲墊的形成 / '、中述之保護層的材質包含一聚亞醯胺。 4方；[in範圍第1項所述之半導體元件之銲整的形成 方法，其中上述之保護層的材質包含一鈍化層。 5方；申Π利範圍第1項所述之半導體元件之銲墊的形成 ’-上述之蝕刻製程包含一電漿蝕刻製程。

   第15頁 1292214 SS91101220 %JUJL 曰 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第5項所述之半導體元 方法，其中上述之電漿蚀刻製程包含一且件有之，塾的形成 蝕刻製程。 〃、有軋化物之電漿 7.如申請專利範圍第丨項所述之半導體元 方法，宜中卜Μ # 4 *丨c； # a ^ ~塾的形成 ^ 八甲上述之蝕刻反應層包含一氟化物層。 8 ·如申請專利範圍第1項所述半導 方法’其中上述之移除製程包:一?:/程之鲜塾的形成 ^中利範圍第8項所述之半導體元 方法，其中上述之灰化製包千，严墊的形成 源。 衣枉匕3 乳轧與虱氣之混合氣體 10·如申請專利範圍第9 方法，其中上述之氧氣：所件之銲墊的形成 一比例約為1 00/ 1 900 "。，、氮*1必5氣體源的混合比包含 11 ·如申請專利範圍第9 方法，其中上述之氧含 項所述之半導體元件之銲墊的形 量約為總氣體量之5 % 。 成

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   13· —種半導體元件之銲墊的形成方法，該半導體元件之 銲墊的形成方法包含下列步驟： 提供一半導體底材； 形成且定義一金屬接點於該半導體底材上； 形成且覆蓋一鈍化層於該半導體底材與該金屬接點上 形成一聚亞醯胺層於該鈍化層上； 進行一黃光顯影製程以蝕穿該聚亞醯胺層並定義形成 一預定開口於該聚亞醯胺層中； 進行一第一蝕刻製程並經由該預定開口蝕穿該鈍化層 直到暴露該金屬接點之部分表面為止，其中，於該第一敍 刻製程完成後，一姓刻反應層共形生成於該聚亞醯胺層上 ’且殘留聚合物於整個結構上； 進行一第二餘刻製程以去除聚合物；以及 進行一移除製程以去除該聚亞醯胺層上之該蝕刻反應 層’且共形生成一保護層於該金屬接點的表面上，並形成 該銲塾。 14·如申請專利範圍第13項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之金屬接點包含一鋁材質。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之鈍化層包含一介電層。

   1 6 ·如申請專利範圍第丨3項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之第一蝕刻製程包含一電漿蝕刻製程。 1 7·如申請專利範圍第1 6項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之電漿蝕刻製程包含一具有氟化物之 漿姓刻製程。 18·如申請專利範圍第13項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之蝕刻反應層包含一氟化物層。 1 9·如申請專利範圍第丨3項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之第二蝕刻製程包含一濕式蝕刻製程 2〇·如申請專利範圍第1 3項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之移除製程包含一灰化製程。 21 ·如申請專利範圍第2 0項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之灰化製程包含一氧氣與氮氣之混合氣 體源。 〃 22·如申請專利範圍第20項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法’其中上述之氧氣與氮氣之混合氣體源的混合比包 含一比例約為1 0 0 / 1 9 0 0。

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   修正 六、申請專利範圍 2 3 ·如申請專利範圍第2 〇項所述之半導體元件之辉墊的形 成方法，其中上述之氧含量約為總氣體量之5 % 。 2 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之半導體元件之銲墊的形 成方法，其中上述之保護層包含一氧化層。 25· —種避免氟化半導體元件之金屬接點的方法，該避免 氣化半導體元件之金屬换點的方法包含下列步驟： 提供一半導體底材； 形成且定義一金屬接點於該半導體底材上； 形成且覆蓋一介電層於該半導體底材與該金屬接點上 9 共形生成一聚亞醯胺層於該介電層上； 進行一黃光顯影製程以蚀牙$聚亞醢胺層並定義形成 一開〇於該聚亞醯胺層中； 進行一具有氟化物之電漿姓刻製程並經由該開口蝕穿 該介電層直到暴露該金屬接點之部分表面為止，其中，於 該具有氟化物之電漿蝕刻製程完成後’一氟化物層共形生 成於該聚亞醯胺層上，且殘留聚合物於整個結構上； 進行一濕式蝕刻製程以去除聚合物；以及 進行一具有一氧氣與It狄之混合氣體源的灰化製程以 去除該聚亞醯胺層上之該氟化物層’且共形生成一氧化保 護層於該金屬接點的表面上’其中’氧氣與氮氣之混合比 約為1 0 0 : 1 9 0 〇，具氧含量約為總氣體量之5 % 。

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   J292214^ 91101220 ha 六、申請專利範圍 26·如申請專利範圍第25項所述之避免氟化半導體元件之 金屬接點的方法，其中上述之金屬接點的材質包含鋁材 質。 2 7· —種半導體元件之接觸窗的形成方法，該半導體元件 之接觸窗的形成方法包含下列步驟： 提供一半導體底材，該半導體底材具有一金屬接點與 一介電層覆蓋於該半導體底材與該金屬接點上； 定義且形成一光阻層於該介電層上；與 藉由該光阻層進行一蝕刻製程以蝕穿該介電層直到暴 露該金屬接點之部分表面為止，並形成一接觸窗於該介電 層中，其中，該蝕刻製程之氧氣含量約小於總氣體量的 10 % ，且在蝕刻製程完成後，形成一氧化物保護層於該接 觸窗的表面上。 28·如申請專利範圍第27項所述之半導體元件之接觸窗的 形成方法，其中上述之餘刻製粒包含一具有氣化物之電聚 蝕刻製程。

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