[发明专利]防止金属腐蚀的半导体工艺的清洗方法

说明书

本发明涉及一种半导体清洗工艺，且特别涉及一种利用阴极保护(cathodic protection)法防止金属腐蚀的半导体工艺的清洗方法。

在超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，VLSI)工艺技术中，最频繁的步骤就是晶片的洗净步骤，约占全部工艺步骤的30％，因此其重要性非常高。硅晶片洗净的主要目的是为了去除硅晶片表面的金属杂质与有机化合物的污染，以及减少微粒的附着。过量的金属杂质污染会造成p-n接面漏电、少数载子的生命期缩减、以及与门及氧化层的崩溃电压降低等问题。另一方面，微粒的附着则会影响微影工艺中图形转印的真实度，甚至造成电路结构的短路。

晶片洗净工艺可概括分成两阶段，一阶段为前段工艺(front end ofline，FEOL)清洗，如扩散及磊晶工艺的前清洗、氧化层、氮化硅的去除及复晶硅蚀刻与去除，另一阶段为后段工艺(back end of line，BEOL)清洗，如金属间介电层与金属层蚀刻后的清洗、光阻去除前后的清洗、CMP的后清洗及晶片的再生处理(reclaim)等等。

在目前的清洗工艺中，有三项重要的目的，即降低晶片金属杂质量、降低有机化合物污染以及减少微粒数量。随着深次微米工艺技术的快速发展，对微粒数量与金属杂质量的要求相对地更加严苛，尤其是对金属杂质量的要求。

目前晶片表面的清洗方法中最常见的是以RCA洗净技术进行。RCA清洗技术是使用弱酸或弱碱水溶液作为清洗液，将晶片浸泡于此具有酸碱值的清洗液中，并通过适当的应力，将晶片表面的污染物移除。然而，在半导体后段金属工艺的清洗过程中，晶片表面暴露出的金属内连线表面的金属原子会与清洗液中的酸根离子或碱根离子产生化学或电化学反应而形成金属离子，也就是使晶片表面金属产生腐蚀的现象，导致产品合格率的降低及生产成本的增加。

本发明提出一种半导体后段工艺的清洗方法，利用阴极保护法来防止晶片表面金属层的腐蚀，并通过一牺牲阳极提供晶片表面金属层所需的电荷，以使晶片表面的金属原子不会受到酸根离子或碱根离子(例如是H⁺与OH^-)的攻击，而有效地提升产品的合格率及降低生产的成本。

本发明提出一种防止金属腐蚀的半导体工艺的清洗方法，提供待清洗的晶片，且晶片上已形成有金属层，再将晶片置入一化学清洗装置中，以化学清洗液清洗晶片表面，同时以阴极保护法保护金属层。接着，洗净晶片上的化学清洗液，再干燥晶片。

本发明在利用化学清洗液清洗晶片的过程中，可以通过外加的电流提供防止晶片表面金属层氧化所需的电荷，以避免晶片表面的金属层受到腐蚀，进而提高产品合格率并降低生产成本。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明：

图面说明：

图1是本发明较佳实施例的防止金属腐蚀的半导体工艺的清洗方法的流程图。

图2是本发明较佳实施例中可防止金属腐蚀的化学清洗装置的示意图。附图标记说明：

100：化学清洗槽

102：隔离槽

104：化学清洗液

106：电解质溶液

108：晶片

110：牺牲阳极

112：盐桥

114：电源供应器

S100～S110：步骤

实施例：

图1所示，是本发明较佳实施例的防止金属腐蚀的半导体工艺的清洗方法的流程图。请参照图1，晶片的洗净步骤如下：

首先进行步骤S100，在半导体后段金属工艺之后，例如是完成铝金属工艺(或铜金属工艺)之后，将表面附着有污染物的晶片置于第一化学清洗槽中，以第一化学清洗液清洗晶片表面，以去除附着于晶片表面的大部分有机污染物、微粒及金属杂质，其中以阴极保护法保护晶片上的金属层。此第一化学清洗液例如是SC1溶液(NH₄OH/H₂O₂/H₂O＝1∶1∶5，Ammonium hydroxide/hydrogen peroxidemixture，简称APM)，其利用NH₄OH的水解作用，及H₂O₂的强氧化力，去除晶片表面的有机污染物，并利用NH₄OH可与部分污染金属离子，反应形成错合物的特性，以清除部分的金属污染物。