钨层去除溶液的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种钨层去除溶液，由氨、过氧化氢及水组成，并且以质量百分比计，氨为8%~22％，过氧化氢为10%~19％。利用本发明的钨层去除溶液，能够以低成本、较少的配套设施去除钨层，并且简化操作，提高生产效率。
【专利说明】钨层去除溶液
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钨层去除溶液，特别涉及用于在半导体芯片中去除钨层的钨层去除溶液。
【背景技术】
[0002]在半导体芯片中钨层主要用于制作通孔(Via)和孔(Contact)，具有连接不同电路层的作用。当钨层溅镀发生异常时则需要去除钨层，从而使半导体芯片生产可以返工，节约成本。另外，去除钨层对于失效分析，例如异常颗粒分析等具有重要作用。
[0003]目前，主要是通过等离子体刻蚀技术去除钨层，该方法存在着等离子体刻蚀设备成本高昂，配套设施较多，效率低下，操作复杂等缺点，并且，由于返工成本较高，所以，对于部分产品而言，当钨层溅镀发生异常时直接废弃而不进行返工，导致生产率降低。
【发明内容】
[0004]为了能够以低成本、较少的配套设施简便地去除钨层，本发明提供一种钨层去除溶液，具体方案如下。
[0005]一种钨层去除溶液，由氨、过氧化氢及水组成，并且以质量百分比计，氨为8%~22%，过氧化氢为10°/Tl9%,优选氨为10°/T20%,过氧化氢为15°/Tl8%,更优选氨为13.1%,过氧化氢为 16.5%o
[0006]如果氨的质量百分比浓度小于8%或者过氧化氢的质量百分比浓度小于10%，则导致钨去除时间增加，从而影响生产效率，并且有可能造成钨层的去除不彻底。
[0007]如果氨的质量百分比 浓度大于22%或者过氧化氢的质量百分比浓度大于19%，则钨去除时间过短，有可能使钨层去除时间的控制误差变大；另外，由于钨层下方是氮化钛层，氮化钛层下方为钛层，氮化钛层不与氨水和过氧化氢反应，并保护其下方的钛层不与过氧化氢反应，但是当过氧化氢浓度过高时，会增加钛层与过氧化氢反应的风险，从而使钛层与氮化钛的脱落。
[0008]本发明还提供一种制备钨层去除溶液的方法，该方法是通过在水中溶解氨、过氧化氢而得到。也可以通过直接混合氨水(例如，以质量百分比计氨为29%的氨水)和双氧水(例如，以质量百分比计过氧化氢为31%的双氧水)而得到所需浓度的钨层去除溶液。
[0009]本发明还提供上述钨层去除溶液在半导体芯片中的应用。
[0010]本发明中的半导体芯片优选依次由硅衬底、多晶硅层、介质层、金属层和钝化层构成，其中，所述金属层之间是通过钨制作的通孔进行连接，金属层与多晶硅层或者硅衬底之间是通过钨制作的孔进行连接。并且，所述介质层通常由二氧化硅构成，金属层通常由铝构成，钝化层通常由下层的二氧化硅层和上层的氮化硅层构成。
[0011]本发明的钨层去除溶液可以用于在半导体芯片生产过程中钨层形成工艺发生异常时去除钨层，例如可以去除在制作半导体芯片的通孔或孔时溢出的钨层。还可以用于半导体芯片的失效分析。[0012]本发明中的失效分析是指当产品的功能不全或无功能时对产品进行的分析，其目的是为了找出产生失效的原因，从而进一步提出预防或者改进措施。
[0013]上述失效分析优选为异常颗粒分析或划伤层次分析。此处的异常颗粒是指，在钨层溅镀后或者在等离子体去除制作通孔或孔时溢出的钨层后所观察到的不明原因的颗粒。该颗粒最外层是钨，内部成分不清楚。为了确认颗粒是由于钨层异常而产生的，还是由于钨层下方的其他薄膜本来就存在小颗粒，必须去除颗粒最表面的钨，以观察内部是否有小颗粒存在。例如，在去除颗粒表面的钨层后发现其下面为平整的氮化钛层，故可以得知，该异常颗粒是由钨层溅镀异常产生的，而不是由钨层下方的薄膜层次产生。
[0014]根据钨层的厚度以及所使用的钨层去除溶液的浓度，浸泡时间有所不同，例如约为2~4分钟。
[0015]利用本发明的钨层去除溶液，能够以低成本、较少的配套设施去除钨层，并且简化操作，提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】[0016]图1是表示去除钨层前的状态的截面图；
[0017]图2是表示利用实施例1的钨层去除溶液去除钨层后的截面图；
[0018]图3是表示去除钨层前的钨层表面的图；
[0019]图4是表示利用实施例2的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0020]图5是表示利用实施例3的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0021]图6是表示利用实施例4的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0022]图7是表示利用实施例5的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0023]图8是表示利用实施例6的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0024]图9是表示利用比较例I的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图；
[0025]图10是表示利用比较例2的钨层去除溶液去除钨层后氮化钛层表面的图。
【具体实施方式】
[0026]以下利用具体实施例来说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。需要说明的是，以下所使用的半导体芯片依次由硅衬底、多晶硅层、介质层、金属层和钝化层构成，其中，介质层由二氧化硅构成，金属层由铝构成，钝化层由下层的二氧化硅层和上层的氮化硅层构成。并且，上下金属层之间是通过钨制作的通孔进行连接，金属层与多晶硅层或者硅衬底之间是通过钨制作的孔进行连接。
[0027]实施例1
[0028]钨层去除溶液的制备
[0029]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液1，其中，以质量百分比计，含有氨13.1%，含有过氧化氢16.5%。
[0030]钨层的去除
[0031]室温下，将图1所示的钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例1制备的钨层去除溶液I中，约3分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察表面钨层去除情况，如图2所示，在表面未观察到钨形貌，并且元素分析未分析到钨元素，从而说明钨层去除干净。
[0032]实施例2 [0033]钨层去除溶液的制备
[0034]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液2，其中，以质量百分比计，含有氨20%，含有过氧化氢18%。
[0035]钨层的去除
[0036]室温下，将如图3所示的钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例2制备的钨层去除溶液2中，约2分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图4所示。由图4可知，钨层被去除，暴露氮化钛层。并且，对浸泡后的半导体芯片的表面进行元素分析，并未发现钨，由此可知钨层被完全去除。
[0037]实施例3
[0038]钨层去除溶液的制备
[0039]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液3，其中，以质量百分比计，含有氨22%，含有过氧化氢10%。
[0040]钨层的去除
[0041]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例3制备的钨层去除溶液3中，约3分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图5所示。由图5可知，钨层被去除，暴露氮化钛层。并且，对浸泡后的半导体芯片的表面进行元素分析，并未发现钨，由此可知钨层被完全去除。
[0042]实施例4
[0043]钨层去除溶液的制备
[0044]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液4，其中，以质量百分比计，含有氨8%，含有过氧化氢19%。
[0045]钨层的去除
[0046]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例4制备的钨层去除溶液4中，约3分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图6所示。由图6可知，钨层被去除，暴露氮化钛层。并且，对浸泡后的半导体芯片的表面进行元素分析，并未发现钨，由此可知钨层被完全去除。
[0047]实施例5
[0048]钨层去除溶液的制备
[0049]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液5，其中，以质量百分比计，含有氨10%，含有过氧化氢15%。
[0050]钨层的去除
[0051]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例5制备的钨层去除溶液5中，约4分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图7所示。由图7可知，钨层被去除，暴露氮化钛层。并且，对浸泡后的半导体芯片的表面进行元素分析，并未发现钨，由此可知钨层被完全去除。
[0052]实施例6
[0053]钨层去除溶液的制备[0054]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液6，其中，以质量百分比计，含有氨10%，含有过氧化氢18%。
[0055]钨层的去除
[0056]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在实施例6制备的钨层去除溶液6中，约3分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图8所示。由图8可知，钨层被去除，暴露氮化钛层。并且，对浸泡后的半导体芯片的表面进行元素分析，并未发现钨，由此可知钨层被完全去除。
[0057]比较例I
[0058]钨层去除溶液的制备
[0059]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液a，其中，以质量百分比计，含有氨5%，含有过氧化氢7%。
[0060]钨层的去除
[0061]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在比较例I制备的钨层去除溶液a中，约4分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图9所示。由图9可知，钨层去除不彻底，表面仍残留有钨。
[0062]比较例2[0063]钨层去除溶液的制备
[0064]混合氨水和双氧水，得钨层去除溶液b，其中，以质量百分比计，含有氨25%，含有过氧化氢25%。
[0065]钨层的去除
[0066]室温下，将钨层溅镀发生异常的半导体芯片浸泡在比较例2制备的钨层去除溶液b中，约4分钟后取出半导体芯片，用去离子水清洗干净，在扫描电子显微镜下观察钨层去除情况，结果如图10所示。由图10可知，钨层下方的氮化钛层与钛层发生剥落。
[0067]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的构思和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种钨层去除溶液，其特征在于，由氨、过氧化氢及水组成，并且以质量百分比计，氨为8%~22%，过氧化氢为10%~19%。
2.根据权利要求1所述的钨层去除溶液，其特征在于，以质量百分比计，氨为10%~20%，过氧化氢为15%~?8%。
3.根据权利要求1所述的钨层去除溶液，其特征在于，以质量百分比计，氨为13.1%,过氧化氢为16.5%。
4.制备权利要求广3中任一项所述的钨层去除溶液的方法，其特征在于，通过在水中溶解氨、过氧化氢而得到。
5.权利要求广3中任一项所述的钨层去除溶液在半导体芯片中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述半导体芯片依次由硅衬底、多晶硅层、介质层、金属层和钝化层构成，其中，所述金属层之间是通过钨制作的通孔进行连接，金属层与多晶硅层或者硅衬底之间是通过钨制作的孔进行连接。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述钨层去除溶液用于在半导体芯片生产过程中钨层形成工艺发生异常时去除钨层。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述钨层去除溶液用于半导体芯片的失效分析。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述失效分析为异常颗粒分析或划伤层次分析。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的应用，其特征在于，将所述半导体芯片在所述钨层去除溶液中浸泡2~4分钟。`
【文档编号】C23F1/38GK103484864SQ201210191229
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】金波, 宋世涛 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司