专利名称：半导体器件焊盘形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体器件焊盘形成方法。
背景技术：
电子电路模块的承接组件，要求具有良好的导电性和高可靠性，在半导体器 件的内部结构中具有重要作用，对焊盘制作工艺进行优化，历来是器件结构 工程师追求的目标。图1为说明现有技术中形成半导体器件表面焊盘的方法示意图，如图1所示，实际生产中，通用的半导体器件的焊盘形成工艺包括在器件衬底上形 成导电层；在导电层上涂覆光致抗蚀剂层；刻蚀导电层，形成焊盘图形；移 除光致抗蚀剂层，并去除光致抗蚀剂层残余；在刻蚀有焊盘图形的导电层上 形成保护层，构成焊盘。然而，利用现有工艺形成的焊盘表面通常存在晶格缺陷，且此晶格缺陷 内含有氟的成分。此焊盘表面的晶格缺陷会影响焊盘的表面结构，进而对焊 盘的导电性和可靠性造成影响。分析表明，此晶格缺陷的产生是由于采用等 离子体刻蚀工艺刻蚀导电层以形成焊盘图形时，用到氟化碳基刻蚀气体，以 及去除光致抗蚀剂层残余时，可能用到含有氢氟酸成分的清洗液，使得反应 过程中逸出的氟基粒子嵌入导电层结构中，进而在步骤间转移时，将氟基粒 子带入存放晶片的晶片盒中，长此以往，晶片盒中的氟基粒子浓度达到一定 程度，使得在晶片存放时，氟基粒子与焊盘材料间发生反应，在焊盘表面形 成晶格缺陷。通常，现有工艺中采用严格控制各步骤间的间隔时间的方法，以防止在 焊盘表面产生此晶格缺陷。然而，应用此方法对生产调度要求较高，不利于 生产安排的灵活性。申请号为"2004100530 6. 7"的中国专利申请中提供了 一种去除焊盘中 晶格缺陷的方法，该方法通过在保护层形成步骤之前，检测焊盘中是否存在 晶格缺陷，并进而对检测出的带有晶格缺陷的焊盘采用胺碱有机溶剂进行浸 泡及清洗，以消除晶格缺陷。图2为说明现有技术中半导体器件焊盘表面晶格 缺陷的移除方法示意图，如图2所示，具体为选用EKC 270/265、 ACT 940等作 为胺碱有机溶剂，控制其温度在40 75摄氏度，继而将形成有晶格缺陷的焊 盘浸泡于有机溶剂中持续10~40分钟，而后，继续进行常规的后续步骤，包 括應P清洗，去离子水清洗等，分别持续5 10分钟。应用上述方法，虽然在形成焊盘的过程中去除了焊盘表面的晶格缺陷， 但所需的有机溶剂处理时间过长，限制了产能的增加，由此，如何在焊盘形 成过程中应用有机溶剂去除法去除焊盘表面的晶格缺陷的同时，减少处理时 间成为现阶段本领域技术人员面临的主要问题。 发明内容本发明提供了 一种半导体器件焊盘形成方法，可在焊盘形成过程中应用 有机溶剂去除法去除焊盘表面的晶格缺陷的同时，减少有机溶剂的处理时间。 本发明提供的一种半导体器件焊盘形成方法，包括在半导体器件衬底上形成导电层；在导电层上涂覆光致抗蚀剂层； 刻蚀导电层，形成焊盘图形； 移除光致抗蚀剂层，并去除光致抗蚀剂层残余； 对导电层表面进行检测若有导电层表面晶格缺陷，则利用稀释过氧化硫处理导电层表面； 重复导电层表面检测步骤，直至导电层表面无晶格缺陷；形成焊盘。所述导电层材料包括铝或铝合金等材料中的一种或其组合；所述利用稀 释过氧化硫处理导电层表面的方法包括喷淋及/或浸泡；所述稀释过氧化硫的 成分及浓度配比为去离子水硫酸双氧水氢氟酸=50: 3: 7: 75;所述稀释 过氣化硫的温度范围为20 30:摄氏度；所述稀释过氧化^ML的清洗时间范围为 1~10分钟；所述稀释过氧化^5危流量范围为Q. 8~1.6升/分钟；进行稀释过 氧化硫处理导电层表面时器件转速为400 - 600转/分钟；稀释过氧化硫在晶 圓表面的喷洒范围为半径等于或小于晶圓半径三分之一的与晶圆同心的圓形 区域；所述利用稀释过氧化硫处理器件的方法还包括利用丽P清洗导电层表 面及利用去离子水清洗导电层表面。本发明提供的一种去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法，包括利
用稀释过氧化硫处理半导体器件焊盘表面。所述去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法还包括利用丽P清洗半导体器件焊盘表面及利用去离子水清洗半导体器件焊盘表面；所述利用稀幹过 氧化硫处理半导体器件焊盘表面的方法包括喷淋及/或浸泡；所述稀释过氧化 ^琉的成分及浓度配比为去离子水好u酸双氧水氬氟酸=50: 3: 7: 75;所述 稀释过氧化硫的温度范围为20 ~ 30摄氏度；所述稀释过氧化硫的清洗时间范 围为] 10分钟；所述稀释过氧化硫流量范围为0. 8~1.6升/分钟；利用稀 释过氣化硫处理半导体器件焊盘表面器件转速400 - 600转/分钟；稀释过氧 化硫在晶圓表面的喷洒范围为半径等于或小于晶圓半径三分之一的与晶圓同 心的圓形区域。与现有技术相比，本发明具有以下优点1. 通过焊盘形成过程中增加DSP+清洗步骤，即利用DSP+溶液消除焊盘表 面晶格缺陷，利用此种各向同性的，且对焊盘材料的蚀刻率很低的蚀刻剂， 可在焊盘表面形成钝化层，防止有机溶剂对焊盘材料的电化学侵蚀；2. 通过使用DSP+这种酸性含水溶液消除焊盘表面晶格缺陷，可在应用有 机溶剂去除法去除焊盘表面的晶格缺陷的同时，减少有机溶剂的处理时间， 进而提高产能。
图1为说明现有技术中形成半导体器件表面焊盘的方法示意图； 图2为说明现有技术中半导体器件焊盘表面晶格缺陷的移除方法示意图； 图3为说明本发明方法实施例的形成半导体器件表面焊盘的方法示意图； 图4为说明本发明方法实施例的半导体器件焊盘表面晶格缺陷的移除方法示意图。
具体实施方式
尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的 优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实 现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员 的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述 公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认 为在任何实际实施例的开发中，必须估文出大量实施细节以实现开发者的特定 目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实 施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明 和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常 简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。图3为说明本发明方法实施例的形成半导体器件表面焊盘的方法示意图， 如图3所示，应用本发明方法形成半导体器件的焊盘的步骤包括在器件衬 底上形成导电层；在导电层上涂覆光致抗蚀剂层；刻蚀导电层，形成焊盘图 形；移除光致抗蚀剂层，并去除光致抗蚀剂层残余；检测刻蚀有焊盘图形的 导电层表面是否存在缺陷；若有表面缺陷，则对此器件进行DSP+处理，并重 复进行检测步骤，直至表面无缺陷；若无表面缺陷，则构成焊盘，继续后续 步骤。应用本发明方法形成半导体器件的焊盘的具体步骤包括 首先，在器件衬底上形成导电层。所述导电层用以经过刻蚀过程形成焊盘；所述导电层材料包括铝或铝合 金等材料中的一种或其组合。所述导电层材料的厚度根据工艺条件及产品要求确定。其次，在导电层上涂覆光致抗蚀剂层；刻蚀导电层，形成焊盘图形。 所述刻蚀导电层的方法包含等离子体刻蚀等；所述刻蚀气体包括氟化碳 (CF,)、三氟化碳(CHF3)或二氟化碳(CH2F2)等氟基刻蚀气体中的一种； 所述刻蚀速率及所需的刻蚀功率及时间根据工艺条件及产品要求确定。 随后，移除光致抗蚀剂层，并去除光致抗蚀剂层残余。 由于所述刻蚀气体为氟基刻蚀气体，以及去除光致抗蚀剂层残余时，可 能用到含有氢氟酸成分的清洗液，使得反应过程中逸出的氟基粒子会嵌入导 电层结构中，进而在步骤间转移时，将氟基粒子带入存放晶片的晶片盒中， 当晶片盒中的氟基粒子浓度达到一定程度时，易造成在晶片存放期间氟基粒 子与导电层材料间的反应，并在导电层表面形成晶格缺陷，继而影响焊盘的 表面结构，进而对焊盘的导电性和可靠性造成影响。由此，在去除光致抗蚀 剂层残余后，若增加一检测步骤，用以确定对所述带有焊盘图形的导电层的 半导体器件是否需要进行清洗处理，进而对需要进行清洗处理的带有焊盘图 形的导电层的半导体器件进行清洗，以去除导电层表面晶格缺陷，即可形成 无表面晶格缺陷的半导体器件焊盘。然后，检测刻蚀有焊盘图形的导电层表面是否存在晶格缺陷；若有表面 晶格缺陷，则对此晶格缺陷进行处理，并重复进行检测步骤，直至表面无缺陷。所述检测步骤包括利用光学显微镜(0M)及电子扫描显微镜(SEM)对带有 焊盘图形的导电层的半导体器件进行晶格缺陷检测。最后，根据检测结果对带有焊盘图形的导电层的半导体器件进行分别处 理若有表面缺陷，则对此器件进行稀释过氧化硫(dilute sulfuric peroxide plus, DSP+)处理，并重复进行检测步骤，直至表面无缺陷；若无表面缺陷， 继续后续步骤。DSP+为酸性含水溶液，通常用以消除有机残留物。DSP+为一种各向同性 的蚀刻剂，对铝的蚀刻率很低，且可在消除有机残留物后形成钝化层，以防 止DSP+对铝及铝铜合金的电化学侵蚀。DSP+中包含的过氧化氢(H202 )充当抑 制剂，用以防止任何从硫酸转变为硫酸盐进入钝化层的转变。考虑利用03 + 的上述化学性质去除刻蚀有焊盘图形的导电层表面的晶格缺陷。图4为说明本发明方法实施例的半导体器件焊盘表面晶格缺陷的移除方 法示意图，如图4所示，应用DSP+去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的具体步 骤包括首先，利用DSP+处理刻蚀有焊盘图形的导电层表面的半导体器件。 所述DSP+的成分包含去离子水(H20)、硫酸(H2S04)、双氧水(H202)及 氢氟酸(HF)。DSP+浓度配比为去离子水硫酸双氧水氢氟酸=50: 3: 7: 75 所述DSP+的温度范围为20~30摄氏度，如20、 25或30摄氏度等，优 选为23. 5~25.5摄氏度；所述清洗时间范围为l ~ IO分钟，如5分钟、8分钟或 IO分钟等。所述利用DSP+处理刻蚀有焊盘图形的导电层表面的半导体器件的 方式可采用喷淋及/或浸泡方式。
作为本发明的实施例，DSP+流量范围为0.8-1.6升/分4中，优选为1.2 升/分钟；晶片转速400 ~6(>0转/分钟，优选为500转/分钟；DSP+在晶圓表 面的喷洒范围为半径等于或略小于晶圓半径三分之一的与晶圆同心的圓形区 域，即对于300毫米晶圓，DSP+在晶圓表面的喷洒范围为位于晶圓中心处，半 径等于或小于50毫米的圆形区域，所述喷洒范围半径优选为45毫米。诚然，所述DSP+应用的具体参数为便于本发明的具体实施而做出的特殊 选择，不应作为对本发明方法实施方式的限定，本领域技术人员对此作出的 任意合理的修改及等同变换不影响本发明方法的实施，且应包含在本发明的 保护范围内。然后，利用丽P (N-甲基吡咯烷酮)清洗刻蚀有焊盘图形的导电层表面的 半导体器件。所述NMP的温度范围为20 - 30摄氏度，如20、 25或30摄氏度等；所述 清洗时间范围为5 ~ IO分钟，如5分钟、8分钟或10分钟等。再后，利用去离子水清洗刻蚀有焊盘图形的导电层表面的半导体器件。所述去离子水的温度范围为20~30摄氏度，如20、 25或30摄氏度等； 所述清洗时间范围为5 10分钟，如5分钟、8分钟或10分钟等。显然，所述导电层、光致抗蚀剂层的形成及去除的方法以及光学显微镜 及电子扫描显微镜对带有焊盘图形的导电层的半导体器件进行晶格缺陷检测 的具体方法可应用可采用任何传统的方法，涉及的技术方案在任何情况下均 未被视作本发明的组成部分，在此不再赘述。采用本发明方法，通过焊盘形成过程中增加DSP+清洗步骤，即利用03 + 溶液消除焊盘表面晶格缺陷，利用此种各向同性的，且对焊盘材料的蚀刻率 很低的蚀刻剂，可在焊盘表面形成钝化层，防止有机溶剂对焊盘材料的电化 学侵蚀；通过使用DSP+这种酸性含水溶液消除焊盘表面晶格缺陷，可在应用 有机溶剂去除法去除焊盘表面的晶格缺陷的同时，减少有机溶剂的处理时间， 进而提高产能。尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述 了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。 对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范
围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。 因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。
权利要求
1.一种半导体器件焊盘形成方法，包括在半导体器件衬底上形成导电层；在所述导电层上刻蚀出焊盘图形；对所述导电层表面进行晶格缺陷检测；利用稀释过氧化硫处理具有晶格缺陷的所述导电层表面；对处理后的所述导电层表面重复进行晶格缺陷检测；最终形成无表面晶格缺陷的焊盘。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所述 导电层材料包括铝或铝合金等材料中的一种或其组合。
3. 根据权利要求1所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所述 利用稀释过氣化硫处理导电层表面的方法包括喷淋及/或浸泡。
4. 根据权利要求1或3所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于 所述稀释过氧化硫的成分及浓度配比为去离子水硫酸双氧水氢氟酸= 5 0: 3: 7: 75。
5. 根据权利要求1或3所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于 所述稀释过氧化硫的温度范围为20~30摄氏度。
6. 根据权利要求5所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所述 稀释过氧化^L的处理时间范围为1 ~ 10分钟。
7. 根据权利要求6所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所述 稀释过氧化硫流量范围为(X 8 ~ 1. 6升/分钟。
8. 根据权利要求7所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于进行 稀释过氧化硫处理导电层表面时器件转速为400 - 600转/分钟。
9. 根据权利要求8所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所述 稀释过氧化硫在晶圆表面的喷洒范围为半径等于或小于晶圓半径三分之一的 与晶圓同心的圓形区域。
10. 根据权利要求1所述的半导体器件焊盘形成方法，其特征在于所 述利用稀释过氧化硫处理器件的方法还包括利用NMP清洗导电层表面及利用 去离子水清洗导电层表面。
11. 一种去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法，包括利用稀释过 氧化硫处理半导体器件焊盘表面。
12. 根据权利要求11所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法，其特征在于所述去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法还包括利用NMP 清洗半导体器件焊盘表面及利用去离子水清洗半导体器件焊盘表面。
13. 根据权利要求10或11所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的 方法，其特征在于所述利用稀释过氧化硫处理半导体器件焊盘表面的方法 包括喷淋及/或浸泡。
14. 根据权利要求10或11所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的 方法，其特征在于所述稀释过氧化硫的成分及浓度配比为去离子水硫酸 双氧水氢氟酸=50: 3: 7: 75。
15. 根据权利要求14所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法， 其特征在于所述稀释过氧化硫的温度范围为20 ~ 30摄氏度。
16. 根据权利要求15所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法， 其特征在于所述稀释过氧化硫的处理时间范围为1 ~ 10分钟。
17. 根据权利要求16所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法， 其特征在于所述稀释过氧化硫流量范围为0.8-1.6升/分钟。
18. 根据权利要求17所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法， 其特征在于利用稀释过氧化硫处理半导体器件焊盘表面器件转速400 - 600 转/分钟。
19. 根据权利要求18所述的去除半导体器件焊盘表面晶格缺陷的方法， 其特征在于稀释过氧化硫在晶圆表面的喷洒范围为半径等于或小于晶圓半 径三分之一的与晶圆同心的圓形区域。
全文摘要
一种半导体器件焊盘形成方法，包括在半导体器件衬底上形成导电层；在所述导电层上刻蚀出焊盘图形；对所述导电层表面进行晶格缺陷检测；利用稀释过氧化硫处理所述导电层表面晶格缺陷；形成焊盘。通过使用稀释过氧化硫这种酸性含水溶液消除焊盘表面晶格缺陷，可在应用有机溶剂去除法去除焊盘表面的晶格缺陷的同时，减少有机溶剂的处理时间，进而提高产能。
文档编号H01L21/02GK101154603SQ200610116850
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者宋铭峰, 张水友, 裴昌炜 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司