铝衬垫的制作方法及半导体器件与流程

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及铝衬垫的制作方法及半导体器件。

背景技术：

在半导体集成电路制造过程中，通常将半导体集成电路集成于同一晶圆上，晶圆上的集成电路通过金属层引出，并在最顶层金属层上形成衬垫，通过衬垫和外部电路连接，因此，衬垫的制作工艺对于整个半导体集成电路来讲至关重要。

现有技术在晶圆基底上制作衬垫时，通常会在铝膜层上淀积介质层，再采用含氟气体干法刻蚀介质层以暴露铝膜层，但是采用此方法经常有铝衬垫腐蚀甚至打线失败的现象发生，进而导致整个晶圆报废。

技术实现要素：

本发明技术方案要解决的技术问题是采用现有技术制作铝衬垫时，经常出现铝衬垫腐蚀甚至打线失败，导致整个晶圆报废。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种铝衬垫的制作方法，包括：在半导体基底上形成铝膜层；在所述铝膜层表面形成氧化铝膜；在所述氧化铝膜上形成介质层；采用含氟气体干法刻蚀所述介质层，直至暴露出所述氧化铝膜；湿法清洗暴露出的所述氧化铝膜。

可选的，采用物理气相沉积工艺或者化学气相沉积工艺或者金属溅射沉积工艺形成铝膜层。

可选的，采用氧气作为气源对所述铝膜层进行等离子体处理形成所述氧化铝膜；或者采用氧气作为气源对所述铝膜层进行退火处理形成所述氧化铝膜。

可选的，所述氧化铝膜的厚度小于0.1μm。

可选的，所述介质层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氮碳化硅层及碳氧化硅层中的至少一层。

可选的，所述含氟气体包括四氟化碳、三氟甲烷和六氟化硫中的至少一种气体。

可选的，采用碱性溶液湿法清洗以去除所述氧化铝膜。

可选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氨水。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种半导体器件，包括：半导体晶圆，所述半导体晶圆上形成有集成电路；采用上述的制作方法制作的铝衬垫，位于所述半导体晶圆上且与所述集成电路连接。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：在形成铝膜层之后，对所述铝膜层进行氧化处理，在铝膜层表面形成厚度适当的氧化铝膜，在后续干法刻蚀过程中形成的氟离子被阻挡在氧化铝膜表面，随后通过湿法清洗可以彻底除去氧化铝膜和残留的氟离子，有效地防止了氟离子与铝膜层接触，避免了氟离子与水蒸气反应生成的氢氟酸腐蚀铝膜层，为后续的键接连线提供了有利的条件，大幅度降低了打线失败的可能性，同时也降低了晶圆的报废率。

附图说明

图1为一种铝衬垫的截面结构示意图；

图2为一种铝衬垫表面的扫描电镜图；

图3为本发明技术方案的铝衬垫的制作方法的流程示意图；

图4至图8为本发明实施例的铝衬垫的制作方法各步骤对应的截面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，在制作铝衬垫时，通常会在铝膜层11上沉积介质层12，然后采用含氟气体干法刻蚀介质层12以暴露铝膜层11，干法刻蚀结束后，干法刻蚀过程中形成的氟离子会残留在铝膜层11。

残留的氟离子遇到空气中的水汽会生成氢氟酸，导致铝膜层11被腐蚀，在铝膜层表面形成如图2所示的水晶状缺陷，进而会影响后续的键接连线，严重情况下导致打线失败。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提出了一种铝衬垫的制作方法，利用表面处理工艺在铝膜层表面形成厚度适中的氧化铝膜，所述氧化铝膜将干法刻蚀过程中形成的氟离子与铝膜层相隔离，避免氟离子与水蒸气反应生成的氢氟酸腐蚀铝膜层，随后通过湿法清洗完全除去氧化铝膜和残留的氟离子，在整个工艺过程中，铝膜层的性能不会受到影响。

请参考图3，本发明技术方案的铝衬垫的制作方法包括：

步骤s11，在半导体基底上形成铝膜层；

步骤s12，在所述铝膜层表面形成氧化铝膜；

步骤s13，在所述氧化铝膜上形成介质层；

步骤s14，采用含氟气体干法刻蚀所述介质层，直至暴露出所述氧化铝膜；

步骤s15，湿法清洗暴露出的所述氧化铝膜。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。图4至图8为本发明实施例中铝衬垫的制作方法各步骤对应的结构示意图。

请结合参考图3和图4，步骤s11，在半导体基底200上形成铝膜层211。通常可以采用物理气相沉积工艺或者化学气相沉积工艺或者金属溅射沉积工艺在基底上形成所述铝膜层211，在本实施例的工艺节点中，所述铝膜层的厚度范围可以为0.3μm～2μm。

请结合参考图3和图5，步骤s12，在所述铝膜层211表面形成氧化铝膜212。具体地，采用表面处理工艺在铝膜层211表面形成氧化铝膜212，例如，可采用氧气为气源并以等离子的形式与所述铝膜层211表面发生物理和化学反应，形成氧化铝膜212。通过合理控制等离子体处理工艺的参数如温度、时间等，可以在铝膜层211表面形成分布均匀、致密的氧化铝膜212。也可采用氧气作为气源对铝膜层211的表面进行退火处理，使得所述铝膜层211上生长一层致密的氧化铝膜212。通过合理控制退火处理工艺的参数如温度、时间等，可以在铝膜层211表面形成分布均匀、致密的氧化铝膜212。

进一步，为了能够有效阻挡氟离子接触铝膜层表面并且使后续湿法清洗能够彻底除去氧化铝膜212和残余氟离子，氧化铝膜212的厚度需要在一个适当的范围内，在本实施例的工艺节点中，氧化铝膜212的厚度范围可以小于0.1μm。

请结合参考图3和图6，步骤s13，在所述氧化铝膜212上形成介质层213。所述介质层213的材料可以为氮氧化硅、氮化硅、氧化硅、氮碳化硅、碳氧化硅等适用于作为介质层的材料。介质层213可以包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氮碳化硅层及碳氧化硅层中的至少一层，也就是说，本发明实施例的介质层213既可以是单层结构，也可以为多层复合结构。

在本实施例中，所述介质层213为复合层，自氧化铝膜212起向上依次包括氧化硅层213a和氮化硅层213b，其中氧化硅层213a可以通过化学气相沉积形成，氮化硅层213b也可通过化学气相沉积形成。

请结合参考图3和图7，步骤s14，采用含氟气体干法刻蚀所述介质层213，直至暴露出所述氧化铝膜212，形成的氟离子被阻挡在氧化铝膜212表面。具体地，刻蚀介质层213可以包括如下步骤：在所述介质层213上形成掩膜层，并图形化所述掩膜层，例如所述掩膜层可以为光刻胶，均匀涂抹至氮化硅213b的表面，并经过光刻显影图形化；然后，以图形化的掩膜层为掩膜，依次对所述氮化硅213b、二氧化硅层213a进行刻蚀，直至暴露出氧化铝膜212，最后去除掩膜层。

所述含氟气体可以包括四氟化碳、三氟甲烷和六氟化硫等中的至少一种气体，例如，所述含氟气体可以为四氟化碳、三氟甲烷或六氟化硫等，或者也可以是这些气体的混合气体。

请结合参考图3和图8，湿法清洗暴露出的所述氧化铝膜212。本发明实施例采用碱性溶液湿法清洗暴露出的所述氧化铝膜212，以去除所述氧化铝膜212。所述碱性溶液可以例如为氢氧化钠(naoh)溶液或氨水(nh4oh)等。

以氢氧化钠溶液为例，在常温下，氢氧化钠可以与氧化铝膜212发生化学反应，其反应方程式如下：naoh+al2o3＝2naalo2+h2o，生成的偏铝酸钠极易溶于水，很容易被清洗去除。而铝和氢氧化钠反应为加热反应，分两步：(1)2al+6h2o＝2al(oh)3+3h2，(2)al(oh)3+naoh＝naalo2+2h2o，总反应式为：2al+2naoh+2h2o＝2naalo2+3h2。但是，铝和水的反应极其微弱，是可逆反应，在碱性溶液中，平衡向促进反应的方向移动，而且反应速度和溶液浓度、温度等因素有关，所以铝和氢氧化钠溶液反应很慢。因此，通过合理控制湿法清洗的工艺参数，如温度、时间等，可以完全清除铝膜层表面的氧化铝膜，而基本不影响铝膜层。

基于上述铝衬垫的制作方法，本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：半导体基底，半导体基底上形成有集成电路；铝衬垫，位于所述半导体基底上且与所述集成电路连接。

通过上述实施例形成的铝衬垫不会存在水晶状缺陷，为后续的键接连线提供了有利的条件，大幅度降低了打线失败的可能性，同时也降低了晶圆的报废率。

本发明虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。