具有含铜表面的电子元器件的湿法处理方法技术

本发明专利技术提供了一种对具有含铜表面的电子元器件进行湿法处理的方法。在根据本发明专利技术的方法中，含铜电子元器件接触含有氧化剂的铜氧化液，随后接触蚀刻液。根据本发明专利技术的方法尤其可以用于清洗含铜元器件。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求优先权基于1999年5月21日提交的第60/135,267号美国临时专利申请，这里全部引述供参考。可以用于进行湿法处理的系统有多种。例如，在对环境封闭的单容器内(例如CFMT技术公司提供的Full-FlowTM系统)、在对环境开放的单容器内、或者在具有多个对大气开放的工作槽的多个开放槽系统(例如湿法拉拔)内，对电子元器件进行处理。处理过程之后，通常对电子元器件进行干燥。可以利用各种方法对半导体衬底进行干燥，目标是确保在干燥处理过程中，不产生污染。干燥方法包括利用蒸发方法，旋转清洗干燥机内的离心力方法，蒸汽方法或化学方法干燥圆片，例如，第4,778,532号和第4,911,761号美国专利对这些方法和装置进行了披露。对于对电子元器件进行清洗的湿法处理方法，已经付出许多努力来寻找适于对主要由硅和少量诸如铝、氧化硅、氮化硅、钛或诸如氮化钛或硅化钛的含钛化合物、钨或诸如硅化钨的含钨化合物、硅化钴，或者它们的组合的其它成分制造的电子元器件进行清洗处理的方法。“清洗”的意思是除去污染物的方法，污染物可为颗粒，有机物诸如蜡、残余抛光剂、或油脂或其它粘附于电子元器件表面的氧化物层污染物。对于含硅电子元器件，在对电子元器件喷镀金属的任何金属喷镀步骤之前，已经发现在清洗含硅电子元器件过程中，使电子元器件先与“SC1溶液”接触，然后使电子元器件与“SC2溶液”接触非常有效。此外，通过在与SC1溶液接触之前，使含硅电子元器件与含有氢氟酸的水溶液接触，可以提高清洗效果。SC1溶液是一种含有过氧化氢和氢氧化铵的水溶液，H2O∶H2O2∶NH4OH的体积密度范围通常在约5∶1∶1至约200∶1∶1之间。可以认为，SC1溶液利用表面氧化机理/腐蚀机理进行清洗。例如，可以认为，过氧化氢在含硅电子元器件的表面产生氧化层，而氢氧化铵从表面腐蚀或清除产生的氧化物。最后，在表面同时生长并腐蚀产生一层较薄(例如约为1nm)的氧化层时到达稳定状态。氧化物生长并腐蚀会致使黏附颗粒和其它沾污物疏松。一旦被疏松，就可以将黏附颗粒和其它沾污物从电子元器件的表面清除。在与含过氧化氢的SC1溶液接触之后，含硅电子元器件所接触的SC2溶液含有过氧化氢、盐酸和水。SC2溶液中H2O∶H2O2∶HCl的体积密度范围通常约在5∶1∶1至1000∶0∶1。SC2用于清除在电子元器件接触SC1溶液期间产生的任何金属沉淀物(例如铁、铝和铜沉淀物)。由于提高了SC2溶液中的化学品纯度，所以现在金属沉淀物已不再是什么问题了，因此常常省略SC2溶液处理步骤。如果对电子元器件的表面进行处理以含有诸如铝的金属，则可以大量减少湿法处理水溶液的使用量。例如，诸如铝的许多金属在于水溶液接触时会严重腐蚀。因此，通常利用溶剂来代替水溶液，对含金属电子元器件进行湿法处理。然而，利用溶剂并不理想，因为诸如涉及到对溶剂进行处理和回收的环保问题，并提高了诸如易燃性的安全风险。最近，电子元器件制造商开始在电子元器件内利用铜替代铝。希望利用铜替代铝主要是因为铜的电阻低。铜的优势还在于，具有良好的抗腐蚀性。然而，对如何利用水溶液对含铜电子元器件进行清洗知之甚少。授予Malladi(以下简称“Malladi”)的第4,714,517号美国专利等披露了一种利用带自动限制半导体装置来清洗铜部件的方法，Malladi处理过程包括将铜部件浸入腐蚀槽内，然后利用诸如柠檬酸、酒石酸等的有机酸对铜部件进行处理以对表面进行钝化。然而，Malladi未提供在清洗期间对铜腐蚀过程进行控制的方法。本专利技术提供对具有含铜表面的电子元器件进行湿法处理的其它方法。根据本专利技术的湿法处理方法优先采用在对硅电子元器件进行湿法处理时使用的传统溶液。根据本专利技术的方法特别适用于从含铜电子元器件的表面清除颗粒状沾污物，同时可以对电子元器件上的铜腐蚀量进行控制。在优选实施例中，本专利技术提供了一种对具有含铜表面的电子元器件进行湿法处理的方法，该方法包括将一个或多个电子元器件放入一个容器内；将含有氧化剂的铜氧化液注入该容器内；第一接触时间内使电子元器件与铜氧化液接触；以及从容器内清除铜氧化液。随后，该方法还包括将含有具有pH值为5或更低并具有少于5000ppb溶解氧或悬浮氧的溶液的氢氟酸注入该容器内；第二接触时间内使电子元器件与含有氢氟酸的溶液接触；以及从容器内清除含有氢氟酸的溶液，其中电子元器件的表面与铜氧化液和含有氢氟酸的溶液接触可以将沾污物从电子元器件的表面清除。本专利技术的详细说明本专利技术提供对具有含铜表面的电子元器件进行湿法处理的方法。例如，根据本专利技术的方法特别适用于清洗电子元器件，以清除黏附在电子元器件表面上的沾污物(例如颗粒)、有机化合物、抛光剂、油脂、或氧化物层。根据本专利技术的方法可以用于要求对具有含铜表面的电子元器件进行清洗的任何湿法过程处理。“湿法处理”，意味着电子元器件与一种或多种液体(以下简称“处理液”)接触以要求的方式对电子元器件进行处理。例如，要求对电子元器件进行处理以从电子元器件的表面清洗、腐蚀或清除光致抗蚀剂。还要求在这些处理步骤之间对电子元器件进行冲洗。湿法处理还包括步骤电子元器件与诸如气体、蒸汽或与蒸汽或气体混合的液体或者它们的组合的其它流体接触。正如在此使用的那样，术语“流体”包括液体、气体、气相液体或者它们的组合。通常，进行此湿法处理过程以利用铜制备电子元器件，处理步骤包括介电化学气相沉淀、等离子腐蚀、或电抗离子腐蚀，或者它们的组合。湿法处理过程使用的处理液有多种。通常，湿法处理过程使用的最常用处理液有化学处理液或化学处理流体以及冲洗液或冲洗流体。正如在此使用的那样，“化学处理液”或“化学处理流体”是以某种方式与电子元器件的表面发生反应以改变其表面成分的任何液体或流体。例如，化学处理液或化学处理流体具有可以清除黏附在或者用化学方法键接于电子元器件表面上的沾污物(例如颗粒物、金属材料、光致抗蚀剂、或有机物质)的活性，或者具有对电子元器件的表面进行腐蚀的活性，或者具有在电子元器件的表面生长氧化层的活性。在本专利技术中使用的化学处理流体含有一种或多种化学反应剂来实现要求的表面处理。根据化学处理液的重量，这些化学活性剂的浓度优先大于1000ppm并且更优先地大于10,000ppm。化学处理液还可以含有100％的一种或多种化学反应剂。以下将对本专利技术方法中使用的化学处理液的例子进行更详细说明。正如在此所使用的那样，“冲洗液”或“冲洗流体”指用于清除电子元器件和/或容器残留化学处理液的DI水或者某些其它液体或流体、化学反应副产品和/或化学处理步骤释放或疏松的颗粒或其它沾污物。冲洗液或冲洗流体还可以防止疏松的颗粒或沾污物重新沉淀到电子元器件或容器上。以下将更详细地对在本专利技术方法中使用的冲洗液的例子进行说明。正如在此使用的那样，“化学处理步骤”或“湿法处理步骤”指使各电子元器件分别接触化学处理流体或处理流体。“具有含铜表面的电子元器件”指电子元器件优先至少有约0.1％的总表面积被铜覆盖。表面上铜的厚度优先至少约为0.1微米并更优先地约为0.5微米至约5微米。因此，电子元器件至少部分地被铜覆盖。在部分覆盖情况下，可以铜常规图形覆盖电子元器件。具有含铜表面的电子元器件的例子包括用于制造电子元器件(例如集成电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对具有含铜表面的电子元器件进行湿法处理的方法，该方法包括：（ａ）第一接触时间内使电子元器件的表面接触铜氧化液；以及（ｂ）随后，第二接触时间内使电子元器件的表面接触蚀刻液，其中蚀刻液保持水ｐＨ值为５或更低并含有蚀刻剂和少于５，００ ０ｐｐｂ的溶解氧或悬浮氧，并且其中电子元器件的表面与铜氧化液和蚀刻液接触可以将沾污物从电子元器件的表面清除。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文维尔哈维尔贝克，
申请(专利权)人：CFMT公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]