CN102800575A - 铝衬垫的晶体缺陷去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法，该方法包括：在铝衬垫的表面喷洒四甲基氢氧化铵TMAH溶液；采用去离子水DIW冲洗铝衬垫表面；对铝衬垫进行甩干。采用本发明公开的方法能够去除铝衬垫的晶体缺陷。

Description

铝衬垫的晶体缺陷去除方法

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法。

背景技术

铝衬垫(Al Pad)为晶片(wafer)与外界连接的互连界面，可通过在铝衬垫表面的键接连线使得晶片与外界形成金属连接。铝衬垫的制作方法大致如下：采用物理气相沉积(PVD)工艺在晶片的顶层金属层(top metal)表面形成铝薄膜层，然后采用光刻工艺和蚀刻工艺对铝薄膜层进行处理，从而形成铝衬垫。

当铝衬垫形成后，通常将晶片放置于前端开口片盒(front open unit pod，FOUP)中，已备进入下一工序。FOUP为对晶片进行暂时存储的常用容器，在半导体制造流程中，当晶片从当前机台转入下一机台之前，经常采用FOUP对晶片进行暂时存储。图1为采用FOUP对晶片进行暂时存储的剖面示意图，如图1所示，FOUP 101为一个开放性的容器，其具有插槽102，可用于将晶片W固定在插槽102中。如1仅以FOUP存储一个晶片W为例，在实际应用中，一个FOUP可具有多组插槽，因此一个FOUP可存储多个晶片。

由于金属铝(Al)在空气中极易被氧化，因此，当晶片被存储于FOUP的过程中，会在铝衬垫的表面形成一层氧化铝(Al₂O₃)薄膜。另外，由于FOUP包括塑料材料，伴随着自然降解，塑料材料中的氟离子(F^-)会逐渐释放到空气中，而且，随着FOUP使用时间的增加，释放的F^-会越来越多。空气中的水蒸气(H₂O)会和Al₂O₃结合生成氢氧化铝(Al(OH)₃)，同时，空气中的水蒸气和F^-结合会生成氢氟酸(HF)，Al(OH)₃还可进一步与HF发生化学反应生成氟化铝(AlF₃)。如果铝衬垫表层的Al₂O₃薄膜由于上述化学反应过程完全被侵蚀，其下方的金属铝仍然会进一步和水蒸气、氢氟酸进行化学反应，也会生成AlF₃和Al(OH)₃。

AlF₃和Al(OH)₃均为晶体缺陷(crystal defect)的表现形式，图2为晶体缺陷的示意图，如图2所示，晶体缺陷会显著影响铝衬垫的物理表观以及后续的键接连线。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法，能够去除铝衬垫的晶体缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法，该方法包括：

在铝衬垫的表面喷洒四甲基氢氧化铵TMAH溶液；

采用去离子水DIW冲洗铝衬垫表面。

采用DIW冲洗铝衬垫表面之后，该方法进一步包括：对铝衬垫进行甩干。

所述TMAH溶液的浓度大于0％且小于10％。

喷洒所述TMAH溶液之后，所述TMAH溶液在铝衬垫上的停留时间大于0秒且小于75秒。

基于本发明所提供的一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法，首先在铝衬垫的表面喷洒TMAH溶液，TMAH与AlF₃在常温下发生化学反应，生成的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃以液态形式溶解在水中，然后，采用DIW冲洗铝衬垫，将溶解在水中的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃冲洗掉，同时还将铝衬垫表面本身具有的另一种晶体缺陷Al(OH)₃冲洗掉，可见，本发明的方案能够去除铝衬垫的晶体缺陷。

附图说明

图1为采用FOUP对晶片进行暂时存储的剖面示意图。

图2为晶体缺陷的示意图。

图3为本发明所提供的一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法的实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明的核心思想为：晶体缺陷的表现形式主要为AlF₃和Al(OH)₃，本发明在铝衬垫的表面喷洒TMAH溶液，TMAH与AlF₃在常温下发生化学反应，生成的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃以液态形式溶解在水中，然后采用DIW冲洗铝衬垫，将溶解在水中的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃冲洗掉，同时还将晶体缺陷的另一种表现形式Al(OH)₃冲洗掉，因此，本发明的方案能够去除铝衬垫表面的晶体缺陷。

图3为本发明所提供的一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法的实施例的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤301，在铝衬垫的表面喷洒四甲基氢氧化铵(Tetra Methyl AmmoniumHydride，TMAH)溶液。

TMAH的分子式为(CH₃)₄NOH，其可与AlF₃在常温下发生化学反应，生成四甲基氟化铵和Al(OH)₃，其中，四甲基氟化铵的分子式为(CH₃)₄NF，下面，采用化学反应方程式(1)表示上述化学反应的原理：

6(CH₃)₄NOH+2AlF₃+(x+3)H₂O＝6(CH₃)₄NF+2Al(OH)₃+(x+3)H₂O    (1)

需要说明的是，所述TMAH溶液为溶质(TMAH)和溶剂(H₂O)的混合物，本实施例中TMAH溶液的浓度可以为大于0％且小于10％(所述浓度为TMAH与TMAH溶液的质量之比)。

在实际应用中，我们通常可以直接采用名称为“显影液NMD-W 2.38％”的产品(生产企业：TOKYO OHKA KOGYO CO，LTD)喷洒在铝衬垫之上，“显影液NMD-W 2.38％”是一种浓度为2.38％的TMAH溶液。

上述化学反应所生成的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃以液态形式溶解在水中，将在后续步骤中进行去除，且所生成的(CH₃)₄NF不会对铝衬垫造成侵蚀。

步骤302，采用去离子水(DIW)冲洗铝衬垫表面。

在本步骤中，采用DIW冲洗铝衬垫的表面主要有两个目的：第一，能够将化学反应方程式(1)中的生成物(溶解在水中的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃)冲洗掉；第二，由于铝衬垫表面的晶体缺陷还可能为Al(OH)₃，由于固态的Al(OH)₃是以粉末状附着在铝衬垫的表面，因此，可采用DIW将粉末状的Al(OH)₃直接冲洗掉。

步骤303，对铝衬垫进行甩干(spin dry)。

在本步骤中，进行甩干的目的是对铝衬垫进行干燥，以去除铝衬垫表面多余的DIW。

其中，甩干是现有半导体制程中常用的干燥方法，此处不再详述，可参考现有技术中相应的方法实施。

至此，本流程结束。

另外，在上述步骤301中，在铝衬垫的表面喷洒TMAH溶液后，如果TMAH将AlF₃全部去除，由于TMAH中的羟基(OH^-)还可进一步和AlF₃下方的金属铝发生化学反应生成Al(OH)₃，因此，如果所喷洒的TMAH溶液在铝衬垫表面停留时间过长，可能进一步对金属铝造成侵蚀。当然，如果仅对金属铝造成了微量侵蚀，这是能够接受的，需要避免的是对金属铝的过度侵蚀。我们通过实验测定，对于7000埃(A)厚度的金属铝片来说，如果将“显影液NMD-W 2.38％”喷洒在其上后，当“显影液NMD-W 2.38％”停留时间(puddle time)为75秒(s)时，金属铝片被侵蚀的厚度为300A，由于被侵蚀的厚度远远小于金属铝片原本的厚度，因此，小于75秒的停留时间是能够接受的。

以上述实验数据作为参考，并结合实际操作经验，在本发明中，我们也可将TMAH溶液在铝衬垫上的停留时间限定为大于0秒且小于75秒，以防止对铝衬垫的过度侵蚀。假设开始喷洒TMAH溶液的时刻为T1，假设开始采用DIW冲洗的时刻为T2，则所述TMAH溶液在铝衬垫上的停留时间是指T1至T2时间段。

还需要说明的是，本发明所述铝衬垫是指具有晶体缺陷的铝衬垫，在实际应用中，通常采用目测的方法判断铝衬垫的表面是否存在晶体缺陷，若不存在，则可直接进入下一工序，若存在，则采用本发明所提供的方法去除晶体缺陷之后，再进入下一工序。

综上，基于本发明所提供的技术方案，首先在铝衬垫的表面喷洒TMAH溶液，TMAH与AlF₃在常温下发生化学反应，生成的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃以液态形式溶解在水中，然后，采用DIW冲洗铝衬垫，将溶解在水中的(CH₃)₄NF和Al(OH)₃冲洗掉，同时，还将铝衬垫表面本身具有的另一种晶体缺陷Al(OH)₃冲洗掉，可见，本发明的技术方案能够去除铝衬垫的晶体缺陷。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铝衬垫的晶体缺陷去除方法，该方法包括：

在铝衬垫的表面喷洒四甲基氢氧化铵TMAH溶液；

采用去离子水DIW冲洗铝衬垫表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用DIW冲洗铝衬垫表面之后，该方法进一步包括：对铝衬垫进行甩干。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述TMAH溶液的浓度大于0％且小于10％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，喷洒所述TMAH溶液之后，所述TMAH溶液在铝衬垫上的停留时间大于0秒且小于75秒。

Images