[發明專利]二氧化硅去除溶液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110460354.0
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103184113A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 金波;董志剛
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: C11D7/26
• 分類號: C11D7/26;H01L21/02
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭紅麗

技術領域

本發明涉及一種二氧化硅去除溶液及其制備方法和應用，特別涉及去除半導體芯片中覆蓋鋁層的鈍化層中的二氧化硅層以及鋁層之間的二氧化硅層的二氧化硅去除溶液及其制備方法和應用。

背景技術

半導體芯片通常依次由硅襯底、多晶硅層、介質層、金屬層和鈍化層構成，其中，介質層通常為二氧化硅層，金屬層通常由鋁構成，鈍化層通常由下層的二氧化硅層和上層的氮化硅層構成。鋁層在半導體芯片中發揮電路連接作用，并且鋁層結構的觀察對于監控半導體芯片的生產、失效分析、產品開發、反向設計尤為重要。目前，為了觀察鋁層結構，主要是應用等離子體刻蝕技術去除鋁層上方的鈍化層以及鋁層之間的二氧化硅層。由于鈍化層分為兩層，即，上方的氮化硅層和下方的二氧化硅層，所以需要進行兩步等離子刻蝕分別去除鈍化層中的氮化硅層以及鈍化層中的二氧化硅層和鋁層之間的二氧化硅層，由此暴露鋁層形貌。應用等離子體刻蝕技術去除鈍化層，雖然殘留下來的鋁層表面干凈，但同時存在著設備成本高昂，配套設施較多，效率低下，操作復雜等缺點。

發明內容

本發明鑒于上述情況，提供一種二氧化硅去除溶液，其能夠通過簡單的操作且以低成本去除半導體芯片中覆蓋鋁層的二氧化硅層以及鋁層之間的二氧化硅層，從而清晰、完整地暴露出鋁層形貌。具體方案如下。

一種二氧化硅去除溶液，以質量百分比計，含有24.0％～40.0％醋酸、3.4％～7.3％氫氟酸、16.0％～27.0％氟化銨，余量為水。優選含有31.9％～40.0％醋酸、3.4％～4.5％氫氟酸、23.6％～27.0％氟化銨。更優選含有31.9％醋酸、4.3％氫氟酸、23.6％氟化銨。如果氫氟酸含量高于7.3％，則降低本發明的二氧化硅去除溶液的選擇性，從而在去除二氧化硅的同時，還部分腐蝕了鋁層，導致鋁條上方的二氧化硅層還未完全去除時，就已經損壞了鋁層的完整性。如果氫氟酸含量低于3.4％，則去除效率降低，容易導致二氧化硅去除不完全。如果醋酸含量低于24.0％，醋酸對二氧化硅去除速率的調整效果不明顯，導致難以控制二氧化硅去除程度。如果醋酸含量高于40.0％，則去除效率降低，容易導致二氧化硅去除不完全。本發明中的氟化銨可以在去除溶液中不斷提供氟離子，已持續去除工藝，且具有調整去除速率的效果。如果氟化銨的含量低于16.0％，則持續去除工藝和調整去除速率的效果不明顯，導致難以控制去除速度。如果含量高于27.0％，則有可能降低去除效率，導致生產率降低。

本發明的二氧化硅去除溶液可以通過混合醋酸、氫氟酸、氟化銨而制備得到。只要能夠制備得到所需要的二氧化硅去除溶液，可以使用任一濃度的醋酸或冰醋酸，優選市售的醋酸或冰醋酸。同理，可以使用任一濃度的氫氟酸，優選市售的氫氟酸。氟化銨可以為任一濃度的氟化銨溶液或氟化銨固體。例如可以通過混合質量百分比濃度為99％的醋酸、質量百分比濃度為49％的氫氟酸、質量百分比濃度為40％的氟化銨溶液來制備所述二氧化硅去除溶液。

本發明還涉及二氧化硅去除溶液在半導體芯片中的應用。

在應用本發明的二氧化硅去除溶液去除二氧化硅層時，優選將所述半導體芯片在所述二氧化硅去除溶液中浸泡，優選浸泡6～8分鐘，以去除所述半導體芯片中覆蓋鋁層的鈍化層中的二氧化硅層以及鋁層之間的二氧化硅層，從而清晰且完整地暴露鋁層形貌。在去除二氧化硅層前，可以利用現有技術去除鈍化層中的氮化硅層。如果將半導體芯片在二氧化硅去除溶液中浸泡時間過長，則連接鋁層和襯底的二氧化硅層也被部分去除，導致部分鋁條發生偏移。如果浸泡時間過短，則導致不能完全去除覆蓋鋁層的鈍化層中的二氧化硅層以及鋁層之間的二氧化硅層，從而無法獲得清晰、完整的鋁層形貌，也就無法進行準確的分析和判斷。

本發明的二氧化硅去除溶液具有良好的選擇性，即能夠完全去除覆蓋鋁層的鈍化層中的二氧化硅層以及鋁層之間的二氧化硅層，而對鋁層基本無腐蝕，所以能夠最大程度地保持原有鋁層的形貌，進而能夠準確地進行分析和判斷。并且，利用本發明的二氧化硅去除溶液去除二氧化硅層時，操作簡單，工藝成本低。

附圖說明

圖1是表示去除氮化硅層前半導體芯片的剖視圖；

圖2是表示去除了氮化硅層后半導體芯片的剖視圖；

圖3是表示使用實施例1中的二氧化硅去除溶液去除了二氧化硅層后半導體芯片的剖視圖；

圖4是表示使用實施例1中的二氧化硅去除溶液去除了二氧化硅層后半導體芯片的俯視圖；

圖5是表示使用實施例2中的二氧化硅去除溶液去除了二氧化硅層后半導體芯片的俯視圖；

圖6是表示使用實施例3中的二氧化硅去除溶液去除了二氧化硅層后半導體芯片的俯視圖；