專利名稱：：一種壓點(diǎn)腐蝕劑及刻蝕工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明用于半導(dǎo)體器件制造工藝中的終鈍化層刻蝕，使用有機(jī)阻蝕劑解決了壓點(diǎn)刻蝕時(shí)產(chǎn)生的鋁層表面發(fā)黃或變質(zhì)問(wèn)題。通常，在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，當(dāng)金屬化工藝完成后，為提高器件的可靠性和后工序的加工合格率，需在器件表面淀積一層含磷或不含磷的二氧化硅(PSG或SiO2)，或者是PSG與SiO2組成的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。接觸金屬電極鋁(Al)的介質(zhì)層，多數(shù)情況下采用低溫CVD技術(shù)淀積SiO2，這層保護(hù)膜即為終鈍化層。為將電極引出，必須將內(nèi)電極壓焊點(diǎn)(簡(jiǎn)稱壓點(diǎn))鋁層上的鈍化層選擇性地刻蝕干凈。用于刻蝕SiO2的常規(guī)腐蝕液是氟化銨(NH4F)，氫氟酸(HF)和水的混合液，這種腐蝕劑對(duì)SiO2雖有良好的溶解能力，但是當(dāng)SiO2層溶解完畢后，溶液將與化學(xué)性質(zhì)活潑的鋁接觸，于是F-離子，[SiF6]-2鉻離子等與Al將產(chǎn)生化學(xué)，電化學(xué)及微電池效應(yīng)等不良反應(yīng)，導(dǎo)致Al層表面發(fā)黃和變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)發(fā)黑。嚴(yán)重地影響了器件在后工序加工的鍵合強(qiáng)度，并直接影響器件的電參數(shù)及其使用壽命。為解決這一問(wèn)題，日本東京應(yīng)化株式會(huì)社出品了專用的PAD(壓點(diǎn))腐蝕劑，無(wú)錫國(guó)營(yíng)第七四二廠從日本引進(jìn)的工藝技術(shù)中，其壓點(diǎn)腐蝕劑與日本東京應(yīng)化式會(huì)社的PAD試劑基本相同，腐蝕劑由醋酸(NH3COOH)和氟化胺(NH4F)溶液組成，見(jiàn)[莊同曾等編《集成電路制造技術(shù)原理與實(shí)踐》電子工業(yè)出版社87年10月第一版]。這種腐蝕劑雖然已大幅度地減少了壓點(diǎn)發(fā)黃的機(jī)率，合格率提高到90%以上，但在進(jìn)行批量加工時(shí)，仍出現(xiàn)局部壓點(diǎn)變色，多數(shù)情況下出現(xiàn)同一集成電路管芯內(nèi)的相鄰壓點(diǎn)一個(gè)變色，而另一個(gè)完好無(wú)損，特別是雙極型電路的接地壓點(diǎn)最易發(fā)黃變質(zhì)。這種由微電池效應(yīng)導(dǎo)致的壓點(diǎn)發(fā)黃仍得不到較徹底的解決。這種腐蝕劑還存在連續(xù)使用期短(一周以內(nèi))，使用條件苛刻(使用時(shí)要求避光等)的缺點(diǎn)，故工序質(zhì)量較難控制。本發(fā)明的目的在于使用有機(jī)阻蝕劑消除微電池效應(yīng)產(chǎn)生的壓點(diǎn)鋁層發(fā)黃和提高試劑的連續(xù)使用期，從而提高工藝質(zhì)量和產(chǎn)品的成品率。根據(jù)阻蝕劑能有效地降低金屬的電化學(xué)反應(yīng)速率的原理，見(jiàn)[J.OM搏克里斯，DM德拉齊克著，夏熙譯《電化學(xué)科學(xué)》人民教育出版社出版，一九八0版]。將胺類、脲類、醇類用作鋁(Al)的阻蝕劑，當(dāng)溶液中的F-離子與SiO2反應(yīng)完畢，溶液接觸壓點(diǎn)Al層時(shí)，阻蝕劑將以膠體的形式被吸附在Al的表面，形成一層阻擋層，從而避免了Al與離子間產(chǎn)生反應(yīng)而導(dǎo)致Al層變質(zhì)。阻蝕劑的濃度越高，阻蝕效果越好。為了防止加入阻蝕劑后溶液粘度增加;表面張力增大產(chǎn)生其它附加的不良效果，在使用過(guò)程中必須采用N2鼓泡或機(jī)械攪拌以提高刻蝕的均勻性和防止小島的產(chǎn)生。基于上述原理，研制了本腐蝕劑及相應(yīng)的工藝。本發(fā)明的內(nèi)容是一種壓點(diǎn)腐蝕劑及壓點(diǎn)刻蝕工藝。本腐蝕劑由純度為分析純或優(yōu)于分析純以上級(jí)別的氟化銨(NH4F)、乙二醇[(CH2OH)2]、冰乙酸(CH3COOH)、硫脲(N2H4CS)、六次甲基四胺(C6H12N4)和電阻率大于10MΩ·CM的去離子水組成，其配比范圍為成份配比范圍NH47-15%(重量)(CH2OH)220-40%(重量)CH3COOH15-30%(重量)N2H4CS0.1-1.5%(重量)C6H12N40.1-2%(重量)H2O20-50%(重量)本腐蝕劑的使用工藝1.將表面干燥、完成鈍化層生長(zhǎng)后待作壓點(diǎn)光刻的半導(dǎo)體基片按常規(guī)的光刻工藝進(jìn)行涂膠、曝光、顯影、堅(jiān)膜，把壓點(diǎn)以外的器件表面保護(hù)起來(lái)，待作壓點(diǎn)上鈍化層的腐蝕。2.將配制好的腐蝕劑倒入設(shè)置有氣體(N2)鼓泡或機(jī)械攪拌裝置的塑料腐蝕槽中，腐蝕槽中的液溫保持在30-40±2℃的恒溫狀態(tài)，且在該溫區(qū)間任選一恒溫點(diǎn)。3.將裝有待腐蝕基片的聚四氟乙烯花蘭置于恒溫腐蝕槽中，同時(shí)開(kāi)啟N2鼓泡或攪拌裝置進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間根據(jù)鈍化層的厚度采用先行試片的方法確定，正片應(yīng)比試片多加30秒鐘至3分鐘的過(guò)腐蝕時(shí)間，以確保壓點(diǎn)窗口上的鈍化層徹底去凈。4.將花蘭提出，用去離子水沖凈，甩干或烘干，去除光刻膠即完工。本發(fā)明所產(chǎn)生的積極效果1.本發(fā)明具有很強(qiáng)的抗Al層變質(zhì)能力，無(wú)論是單片作業(yè)還是多片批量化作業(yè)，均不會(huì)與Al產(chǎn)生有害的化學(xué)反應(yīng)或微電池效應(yīng)。連續(xù)使用期長(zhǎng)，原料來(lái)源方便。解決了該工序腐蝕劑依靠進(jìn)口和局部壓點(diǎn)發(fā)黃的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也節(jié)約了外匯和降低了生產(chǎn)成本。本腐蝕劑與進(jìn)口的PAD試劑相比較，其成本僅相當(dāng)于進(jìn)口試劑的20%，連續(xù)使用期提高四倍以上，工序合格率提高10%以上。對(duì)純SiO2.PSG與Al有極好的腐蝕選擇性。經(jīng)測(cè)定，各項(xiàng)性能如下表所示本腐蝕液對(duì)各種薄膜的腐蝕速率(條件T＝32±1℃)配方按最優(yōu)配比續(xù)上表</tables>2.對(duì)Al的腐蝕作了長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)腐蝕性試驗(yàn)，即將Φ75毫米的硅大圓片放在本刻蝕劑中連續(xù)放置4小時(shí)后，在100-400倍的顯微鏡下觀察，這時(shí)Al上的SiO2和Al層以外的熱氧化SiO2全部去除，但Al層仍然完好。再繼續(xù)放置24小時(shí)后觀察，Al層下的熱SiO2也全部溶解，Al層浮起，但Al無(wú)明顯的變色現(xiàn)象。3.對(duì)本腐蝕劑的連續(xù)使用期作了長(zhǎng)時(shí)間考核，當(dāng)試劑連續(xù)使用三十天，由于硅片帶進(jìn)的光刻膠等和反應(yīng)產(chǎn)物，溶液會(huì)出現(xiàn)少量沉淀，并不影響使用效果。若再繼續(xù)使用，直到出現(xiàn)嚴(yán)重沉淀物，并在硅片上產(chǎn)生結(jié)晶小島后，Al層亦末出現(xiàn)變黃現(xiàn)象。建議本腐蝕劑在使用三十天后或中途出現(xiàn)嚴(yán)重沉淀時(shí)應(yīng)予以更換。具體實(shí)施例方式例1(1)取N2H4CS、C6H12N4各8g溶于200g去離子水中。(2)取NH4F，280g溶于1800g去離子水中。(3)將上述溶液與(CH2OH)2，400g.CH3COOH，904g混合均勻。制得配比為含NH4F，7%.(CH2OH)2，20%.CH3COOH，22.6%.N2H4CS，0.2%，C6H12N4，0.2%.H2O，50%的腐蝕液。用于Φ75毫米硅大圓片的三極管芯片和雙極型集成電路芯片的壓點(diǎn)刻蝕，數(shù)量為每次25片，鈍化層PSG的厚度為10-6M，腐蝕溫度為30±1℃，腐蝕8分鐘鈍化層腐蝕干凈，過(guò)腐蝕5分鐘后，Al末變色。例2按NH4F，15%，(CH2OH)2，20%.CH3COOH，29%.N2H4CS，2%.C6H12N4，2%.H2O，32%所配制的腐蝕劑4kg。用25片Φ75毫米的硅三極管大圓片進(jìn)行壓點(diǎn)刻蝕，鈍化層為SiO2+PSG+SiO2三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其厚度分別為2000×10-10M.6000×10-10M.2000×10-10M，PSG的含磷量為2-3%。腐蝕時(shí)間為1分30秒即刻蝕干凈，過(guò)腐蝕2分鐘末出現(xiàn)Al變色，變質(zhì)。例3按NH4F，9%.(CH2OH)2，32%.CH3COOH，22.9%.N2H4CS，0.71%.C6H12N4，0.71%.H2O，34.68%所配制的腐蝕劑10kg。分別在30±1℃，35±1℃，40±1℃的條件下對(duì)Φ75毫米的硅片所制各類半導(dǎo)體晶體管芯片及集成電路芯片進(jìn)行批量壓點(diǎn)刻蝕，并連續(xù)使用一個(gè)月以上，工藝重復(fù)性為100%。壓點(diǎn)鋁層末出現(xiàn)發(fā)黃變質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)1×10-6M的PSG鈍化層腐蝕2分30秒至3分30秒鐘即腐蝕干凈。本實(shí)施例經(jīng)過(guò)20個(gè)月的連續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐，證明其對(duì)SiO2的腐蝕速率，對(duì)光刻膠的適應(yīng)性，溶液的穩(wěn)定性等綜合性能最隹。權(quán)利要求1.一種壓點(diǎn)腐蝕劑及刻蝕工藝其特征在于由純度為分析純或優(yōu)于分析純的硫脲(N2H4CS)，六次甲基四胺(C6H12N4)作為鋁(Al)的有機(jī)阻蝕劑用于半導(dǎo)體器件生產(chǎn)工藝中的壓點(diǎn)鋁層的保護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1，本腐蝕劑的成份由氟化銨(NH4F)，乙二醇[(CH2OH)2]，冰乙酸(CH3COOH)，硫脲(N2H4CS)，六次甲基四胺(C4H12N4)和去離子水(H2O)所組成，其配比范圍為成份配比范圍NH47-15%(重量)(CH2OH)220-40%(重量)CH3COOH15-30%(重量)N2H4CS0.1-1.5%(重量)C6H12N40.1-2%(重量)H2O20-50%(重量)3.根據(jù)權(quán)利要求1，其工藝特征是在常規(guī)壓點(diǎn)刻蝕工藝基礎(chǔ)上，腐蝕槽中須設(shè)置氣體(N2)鼓泡或機(jī)械攪拌裝置，且須液溫保持在28-42℃之間的任一恒溫狀態(tài)。全文摘要一種壓點(diǎn)腐蝕劑及刻蝕工藝，是用于半導(dǎo)體器件在壓焊點(diǎn)上的加工工藝技術(shù)。該腐蝕劑加入了硫脲(N文檔編號(hào)H01L21/28GK1062431SQ9010988公開(kāi)日1992年7月1日申請(qǐng)日期1990年12月13日優(yōu)先權(quán)日1990年12月13日發(fā)明者羅如忠,鄧其明申請(qǐng)人:國(guó)營(yíng)風(fēng)光電工廠