專利名稱：在制造半導(dǎo)體器件過程中清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法
背景技術(shù)：
拋光后，清洗晶片。圖5舉例說明了清洗金屬波形花紋結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法。
圖5的步驟S1中，傳統(tǒng)的清洗方法首先除去晶片表面的顆粒。拋光晶片后，在刷洗單元中除去顆粒。在刷洗單元中，以刷洗器進(jìn)行表面清洗處理，所用化學(xué)溶液為氨水。在同樣的刷洗單元中，用純水進(jìn)行沖洗處理。
隨后，清洗方法繼續(xù)除去晶片表面的金屬雜質(zhì)。在另一個(gè)刷洗單元中，除去金屬雜質(zhì)。在步驟S2中，在刷洗單元中，用刷洗器進(jìn)行表面清洗處理，所用化學(xué)溶液為酸溶液。在同樣的刷洗單元中，用純水進(jìn)行沖洗處理。
除去金屬雜質(zhì)后，在步驟S3中，清洗方法抑制晶片表面腐蝕。在表面腐蝕抑制單元中，晶片表面涂上1，2，3-苯并三唑(BTA)的化學(xué)溶液，這種化學(xué)溶液能有效地抑制銅(Cu)的腐蝕。隨后用純水進(jìn)行沖洗處理。
最后，在表面腐蝕抑制處理后，清洗方法繼續(xù)干燥晶片。在步驟S4中，晶片用純水沖洗，然后調(diào)整到旋轉(zhuǎn)沖洗單元中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)干燥晶片。
圖6是金屬波形花紋結(jié)構(gòu)的銅插頭3的俯視圖，它是用上述的傳統(tǒng)清洗方法進(jìn)行清洗的。在圖6中，銅插頭3嵌入由ILD1形成的通孔2中，其已熔化部分4，從插頭3處的表面在各個(gè)方面向外延伸。所提供的這種部分4已使插頭3與經(jīng)ILD1的通孔2處的環(huán)形邊緣間的邊界不清。
本發(fā)明人認(rèn)為，上述插頭表面輪廓的異常變形是由于聚集在插頭內(nèi)的電荷釋放所導(dǎo)致的，這是因?yàn)樵诟稍飭卧杏眉兯疀_洗的緣故。
因此，一直需要一種清洗半導(dǎo)體晶片的金屬波形花紋結(jié)構(gòu)而不導(dǎo)致插頭表面輪廓異常的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)舉例的實(shí)施方案，提供一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其包括用純水處理已被拋光的晶片的步驟；和隨后不用純水處理晶片的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體的舉例的實(shí)施方案，提供一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其按下列順序包括用化學(xué)溶液除去已被拋光的晶片表面的顆粒，然后再用純水沖洗此晶片；用化學(xué)溶液除去晶片表面的金屬雜質(zhì)，然后再用純水沖洗此晶片；和干燥晶片，不用純水進(jìn)行任何沖洗。發(fā)明簡述如附圖所示，從下列更詳細(xì)說明本發(fā)明的舉例的實(shí)施方案中將明了本發(fā)明。附圖不是必須的比例尺寸，它只是用來強(qiáng)調(diào)說明本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的清洗半導(dǎo)體晶片波形花紋結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案的工藝流程圖。
圖2(a)、2(b)、2(c)和2(d)是說明在本發(fā)明方法中所用化學(xué)溶液的結(jié)構(gòu)式。
圖3是金屬波形花紋結(jié)構(gòu)的分立或光亮銅(Cu)插頭的俯視圖，此插頭已依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行清洗。
圖4是根據(jù)本發(fā)明所述的清洗半導(dǎo)體晶片用于制造半導(dǎo)體器件的方法的另一個(gè)實(shí)施方案的工藝流程圖。
圖5是一個(gè)以傳統(tǒng)方法清洗半導(dǎo)體晶片的金屬波形花紋結(jié)構(gòu)的工藝流程圖。
圖6示出暗的銅(Cu)表面的視圖，此銅已用圖5的傳統(tǒng)方法進(jìn)行清洗。
舉例的實(shí)施方案說明圖1至圖4說明根據(jù)本發(fā)明所述的舉例的實(shí)施方案。
圖1中的工藝流程圖清晰地圖解了根據(jù)本發(fā)明清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案。
根據(jù)以金屬波形花紋處理來制造金屬相聯(lián)的方法，在ILD中形成通孔。一層導(dǎo)電材料如銅被沉積，伸展在ILD表面之上。然后用化學(xué)機(jī)械拋光方法(CMP)，拋光金屬表面至ILD表面的下面，由此制得銅插頭。在此實(shí)施方案中，拋光后，半導(dǎo)體晶片包括波形花紋結(jié)構(gòu)已被清洗。
在步驟S101中，清洗方法首先除去晶片表面的顆粒。拋光晶片后，在刷洗單元中除去顆粒。在刷洗單元中，以刷洗器進(jìn)行表面清洗處理，所用化學(xué)溶液為氨水。在同樣的刷洗單元中，用純水進(jìn)行沖洗。
氨水僅是可用來進(jìn)行表面清洗處理以除去顆粒的化學(xué)溶液的一個(gè)例子。另一個(gè)例子是氨水電解溶液。還有一個(gè)例子是純水。
隨后，清洗方法繼續(xù)除去晶片表面的金屬雜質(zhì)，此晶片表面的顆粒已被除去。在另一個(gè)刷洗單元中，除去金屬雜質(zhì)。在步驟S102中，在刷洗單元中，用刷洗器進(jìn)行表面清洗處理，所用化學(xué)溶液為酸溶液。在同樣的刷洗單元中，用純水進(jìn)行沖洗處理。
酸溶液僅是可用來進(jìn)行表面清洗處理以除去金屬雜質(zhì)的化學(xué)溶液的一個(gè)例子。另一個(gè)例子是如圖2(a)所示的草酸溶液。還有一個(gè)例子是如圖2(b)所示的檸檬酸溶液。草酸和檸檬酸屬于含COOH的一類化合物。該類其他任何化合物溶液在表面清洗處理中都可用作除去金屬雜質(zhì)的化學(xué)溶液。含氟溶液能有效地除去金屬雜質(zhì)。如果需要，也可用含氟溶液除去晶片后表面的金屬雜質(zhì)。
除去金屬雜質(zhì)后，在步驟S103中，清洗方法繼續(xù)抑制晶片表面腐蝕。在表面腐蝕抑制單元中，晶片表面涂上1，2，3-苯并三唑(BTA)的化學(xué)溶液，這種化學(xué)溶液能有效地抑制銅(Cu)的腐蝕。隨后用純水進(jìn)行沖洗處理。
圖2(c)是BTA的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。BTA僅是可用來涂在晶片表面的化學(xué)溶液的一個(gè)例子。另一個(gè)例子是1，2，4-三唑溶液，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖2(d)所示。BTA和1，2，4-三唑?qū)儆诃h(huán)狀化合物，這類化合物的其他任何一種溶液都能用來涂在晶片表面，以抑制表面腐蝕。
最后，在表面腐蝕抑制處理后，清洗方法繼續(xù)干燥晶片，不用純水進(jìn)行任何沖洗。在步驟S104中，晶片放在干燥單元中進(jìn)行處理。在此實(shí)施方案中，干燥單元是一種旋轉(zhuǎn)沖洗單元，晶片放到旋轉(zhuǎn)沖洗單元中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能干燥晶片。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在步驟S104中，干燥晶片不需用純水進(jìn)行任何沖洗。當(dāng)晶片放入旋轉(zhuǎn)沖洗單元時(shí)，晶片在表面腐蝕抑制處理中用化學(xué)溶液涂上表面之后，已用純水沖洗過。與傳統(tǒng)沖洗方法不同，晶片在旋轉(zhuǎn)之前，沒有立即用純水沖洗。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，用純水進(jìn)行沖洗之后，就不再用純水進(jìn)行沖洗。在步驟S101、S102和S103的每一處理中，用純水沖洗是不允許的，除了化學(xué)溶液用到晶片的表面，而晶片保持在同樣的處理單元中時(shí)才允許。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，不允許用純水接連沖洗。不用純水進(jìn)行任何沖洗，由于在干燥單元中旋轉(zhuǎn)，晶片被干燥。因?yàn)樵诟稍飭卧袥]有用純水去沖洗晶片，聚集在銅插頭內(nèi)的電荷就不再局部放電。其結(jié)果是各個(gè)銅插頭保持了原始表面輪廓。
當(dāng)插頭與線路相聯(lián)，此線路不及插頭的直徑寬時(shí)，就不可能發(fā)生從導(dǎo)電插頭釋放電荷。據(jù)認(rèn)為，當(dāng)插頭在不及插頭的直徑寬的線路上，并與另一個(gè)比插頭的直徑要寬得多的線路相聯(lián)時(shí)，就發(fā)生從導(dǎo)電插頭釋放電荷。當(dāng)插頭與線路相聯(lián)，此線路比插頭的直徑要寬得多時(shí)，就發(fā)生從導(dǎo)電插頭釋放電荷。
圖3是金屬波形花紋結(jié)構(gòu)的銅插頭10的俯視圖，此銅插頭是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的清洗方法進(jìn)行清洗的。在圖3中，銅插頭10嵌入通孔12里，而通孔12通過ILD11形成。標(biāo)號(hào)13指絕緣套。圖3清晰地顯示出銅插頭10與ILD11分開得很清楚明了。
比較圖3與圖6，就清晰地顯示出，在圖3中，銅插頭10沒有熔化的部分，所以銅插頭10與周圍ILD11間的邊界保持清晰明了。
在清洗方法中，如果插頭材料10不需要進(jìn)行表面腐蝕抑制處理，就可以免去此步驟(步驟S103)。
清洗方法可包括另一種兆聲波清洗來除去晶片表面的顆粒。兆聲波清洗法使用的超聲波波長為800kHz～1MHz。在晶片拋光后和在晶片干燥前，可進(jìn)行兆聲波清洗。進(jìn)行以下處理之前，可立即進(jìn)行兆聲波清洗，這些處理有步驟S101中除去顆粒處理，或步驟S102中除去金屬雜質(zhì)處理，或步驟S103中表面腐蝕抑制處理，或步驟S104中的干燥處理。
圖4中的工藝流程解了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。這種實(shí)施方案基本上與前述的圖1所圖解的一樣，除了在晶片拋光后，提供兆聲波清洗以除去晶片的顆粒之外。因此，圖1和圖4同樣的步驟使用同樣的標(biāo)號(hào)。
根據(jù)此實(shí)施方案，在步驟S201中，清洗方法首先進(jìn)行兆聲波清洗。拋光晶片后，進(jìn)行兆聲波清洗以除去晶片顆粒。
隨后，清洗方法以與圖1所示的實(shí)施方案相關(guān)解釋的相同方式，在步驟S101、S102、S103和S104中進(jìn)行相同的處理。
在此實(shí)施方案中，為了不使電荷局部累積在導(dǎo)電插頭中，優(yōu)選通過在所有方向提供純水或噴灑純水來進(jìn)行沖洗處理。
在此實(shí)施方案中，所用銅插頭是導(dǎo)電插頭的一個(gè)例子。另一個(gè)例子是鎢的導(dǎo)電插頭。其他的例子是各種銅合金的導(dǎo)電插頭，銅合金包括一種選自鋁、銻、硅、錫、Tn、鋯、銀和鎂的金屬。
由于本發(fā)明已被詳細(xì)描述，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)前述的說明，結(jié)合舉例的實(shí)施方案，可進(jìn)行許多替代、修改和改變。因此，可以預(yù)期附加的權(quán)利要求書將包含任何這樣的替代、修改和改變，如落入本發(fā)明的真實(shí)范圍和實(shí)質(zhì)中。
本申請(qǐng)要求2002年4月19日提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)?001-118069的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容以其全文在此引作參考。
權(quán)利要求
1.一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其包括用純水處理已被拋光的晶片的步驟；和隨后不用純水處理晶片的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用純水處理晶片的步驟只在用化學(xué)溶液處理晶片的步驟之后進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中用化學(xué)溶液處理晶片的步驟和用純水處理晶片的步驟在同樣的單元中進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用純水處理晶片的步驟是在用化學(xué)溶液處理晶片的步驟進(jìn)行之后沖洗晶片。
5.一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其按下列順序包括用化學(xué)溶液除去已被拋光的晶片表面的顆粒，然后再用純水沖洗此晶片；用化學(xué)溶液除去晶片表面的金屬雜質(zhì)，然后再用純水沖洗此晶片；和干燥晶片，不用純水進(jìn)行任何沖洗。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括兆聲波清洗以除去已被拋光的晶片表面的顆粒。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括用化學(xué)溶液抑制表面腐蝕，然后在干燥晶片前，用純水沖洗晶片。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中用來除去顆粒的化學(xué)溶液是氨水、氨電解液和純水中的一種。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中用來除去金屬雜質(zhì)的化學(xué)溶液是一種選自如下的溶液酸溶液、草酸溶液、檸檬酸溶液和其他任何一種含有COOH化合物的溶液。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中用來抑制表面腐蝕的化學(xué)溶液是一種選自如下的溶液1，2，3-苯并三唑(BTA)溶液、1，2，4-三唑溶液和其他任何一種環(huán)狀化合物的溶液。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中波形花紋結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電插頭是由導(dǎo)電材料制成的，此導(dǎo)電材料選自銅(Cu)、鎢(W)和銅合金中的一種，所述銅合金含有鋁、銻、硅、錫、Tn、鋯、銀和鎂中的一種。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包括用化學(xué)溶液抑制表面腐蝕，然后在干燥晶片前，用純水沖洗晶片。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在兆聲波清洗中所用的化學(xué)溶液為氨水、氨電解液和純水中的一種。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其中用來除去顆粒的化學(xué)溶液是氨水、氨電解液和純水中的一種。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其中用來除去金屬雜質(zhì)的化學(xué)溶液是一種選自如下的溶液酸溶液、草酸溶液、檸檬酸溶液和其他任何一種含有COOH化合物的溶液。
16.如權(quán)利要求7所述的方法，其中用來除去金屬雜質(zhì)的化學(xué)溶液是一種選自如下的溶液酸溶液、草酸溶液、檸檬酸溶液和其他任何一種含有COOH化合物的溶液。
17.一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其包括多個(gè)步驟，各個(gè)步驟是用純水處理晶片；和多個(gè)步驟，各個(gè)步驟是用化學(xué)溶液處理晶片，用化學(xué)溶液處理晶片的各個(gè)步驟是在相鄰兩個(gè)用純水處理晶片的多個(gè)步驟之間進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開一種清洗半導(dǎo)體晶片的波形花紋結(jié)構(gòu)的方法，其包括用純水處理已被拋光的晶片的步驟；和隨后不用純水處理晶片的步驟。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1452219SQ0312257
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月19日
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