蚀刻工艺中减少的钛底切的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求申请于2014年5月29日的美国临时申请第62/004751号的权益，在 此所述申请的公开内容通过引用全部明确地并入本文。
技术领域
[0003] 本申请涉及形成金属特征的方法。
【背景技术】
[0004] 在晶片级封装应用中，将薄的耐火金属层布置在基板上以充当扩散阻挡层 (diffusionbarrier)和改进贵金属（如铜、金和银）至基板（如娃、二氧化娃、玻璃和陶 瓷）之间的粘附（adhesion)。典型地，阻挡层是薄的钛或钛化合物层。种晶层被沉积在阻 挡层上，然后在种晶层上光刻胶被图案化以提供用于特征形成的凹槽。
[0005] 在金属层已沉积在凹槽中用于特征形成之后，去除光刻胶（见图3)。用于特征形 成的种晶层和下面的阻挡层的图案化通常是通过湿法化学蚀刻（wetchemicaletching) 执行。当蚀刻阻挡层时，与纵向蚀刻（verticaletch)相比的横向蚀刻（lateraletch)的 蚀刻速率可能在特定蚀刻化学品（etchingchemistry)中有所差异。所述差异可能通过电 化蚀刻效应（galvanicetchingeffect)增强。因此，蚀刻工艺步骤可能在阻挡层中产生 不利的底切（undercut)(例如，见图15中的钛层122中的底切）。
[0006] 因此，存在对用于形成金属特征以减少蚀刻工艺中的钛底切的改进方法的需要。 本公开内容的实施方式针对这些改进和其他改进。
【发明内容】
[0007] 提供本
【发明内容】
以用简化形式引入构思的选择，这些构思的选择在下面的具体实 施方式中进一步描述。本
【发明内容】
不意在识别所要求保护的主题的关键特征，且本发明内 容也不意在用作确定所要求保护的主题的范围的帮助。
[0008] 根据本公开内容的一个实施方式，本发明提供了一种形成金属特征的方法。所述 方法包括提供微特征工件，所述微特征工件包括：基板；连续含钛阻挡层，布置在所述基板 上；连续第一金属层，布置在具有厚度的阻挡层上；和电介质层，在第一金属层上图案化以 提供界定侧壁表面和底表面的凹槽，其中所述凹槽的底表面是金属表面，且所述凹槽的侧 壁表面是电介质表面。所述方法进一步包括：在第一金属层的暴露顶表面上的凹槽之内沉 积第二金属层；去除电介质层以提供暴露特征；使用第一蚀刻化学品蚀刻第一金属层的一 部分；和使用第二蚀刻化学品蚀刻阻挡层的一部分以实现阻挡层底切，所述阻挡层底切小 于或等于阻挡层厚度的两倍。
[0009] 根据本公开内容的另一实施方式，本发明提供了一种形成金属特征的方法。所述 方法包括提供微特征工件，所述微特征工件包括：基板；连续含钛阻挡层，布置在所述基板 上；连续金属种晶层，布置在阻挡层上；和电介质层，在金属种晶层上图案化以提供界定侧 壁表面和底表面的凹槽，其中所述凹槽的底表面是金属表面，且所述凹槽的侧壁表面是电 介质表面。所述方法进一步包括：在金属种晶层的暴露顶表面上的凹槽之内电化学沉积 第一金属层；去除电介质层以提供暴露特征；使用第一蚀刻化学品蚀刻第一金属层的一部 分；和使用第二蚀刻化学品蚀刻阻挡层的一部分，所述第二蚀刻化学品包括过氧化氢和氟 化物离子。
[0010] 根据本公开内容的另一实施方式，提供一种微特征工件。所述工件包括基板和布 置在所述基板上的微特征，所述微特征包括在所述基板之上的含钛阻挡层、在所述阻挡层 之上的金属种晶层、和布置在所述金属种晶层上的至少第一金属化层，其中所述阻挡层具 有小于阻挡层厚度的两倍的底切。
[0011] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，第一金属层可以是种晶层。
[0012] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，方法可进一步包括在第二金属层 的暴露顶表面上的凹入特征之内电化学沉积第三金属层。
[0013] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，方法可进一步包括在第三金属层 的暴露顶表面上的凹入特征之内电化学沉积第四金属层。
[0014] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品可包括过氧化氢和氟 化物离子。
[0015] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品可包括过氧化氢和氟 化铵。
[0016] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品中的过氧化氢的摩尔 浓度可在〇. 300M至17. 600M的范围之内。
[0017] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品中的氟化铵的摩尔浓 度可在0. 012M至0. 900M的范围之内。
[0018] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，过氧化氢与氟化铵的摩尔比率可 在83:1至13:1的范围之内。
[0019] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品可进一步包括苛性碱 (caustic)溶液。
[0020] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品可进一步包括氢氧化 铵。
[0021] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品的温度可在35摄氏 度至80摄氏度的范围之内。
[0022] 根据本文所述的这些实施方式的任一实施方式，蚀刻化学品的pH值可在约4. 5至 约8. 0的范围之内。
【附图说明】
[0023]当结合附图理解时，本公开内容的上述方面和许多伴随优点参考以下详细说明将 变得更容易理解，在所述附图中：
[0024] 图1至图5是根据本公开内容的一个实施方式的针对形成金属特征的方法的一系 列不意图；
[0025] 图6至图13是对于各种处理条件的实验结果的图形表示；和
[0026] 图14和图15是根据先前设计的工艺的针对形成金属特征的方法的一系列示意 图。
【具体实施方式】
[0027] 本公开内容的实施方式通常是针对具体而言在晶片级封装应用中形成金属特征 的方法。在图1至图5的一系列示意图中提供根据本公开内容的一个实施方式的方法。所 述方法包括使用蚀刻化学品蚀刻阻挡层的一部分以实现与使用先前开发的湿法蚀刻化学 品的方法相比减少的底切。
[0028] 如本文所使用，术语"微特征工件"或"工件"是指基板上和/或基板中形成微装置 的基板。所述基板包括半导体基板（例如，硅晶片和砷化镓晶片）、不导电基板（例如，陶瓷 或玻璃基板），和导电基板（例如，掺杂晶片）。微装置的实例包括微电子电路或部件、微机 械装置、微机电装置、微光学器件、薄膜记录头、数据存储元件、微流体装置（microfluidic device)，和其他小型装置。
[0029] 如本文所使用，术语"基板"是指材料的基层（abaselayerofmaterial)，在所 述材料的基层之上布置一个或更多个金属化层（metallizationlevel)。基板可以是例如 半导体、陶瓷、电介质等等。
[0030] 对于具体而言在晶片级封装应用中的形成本文所述的金属特征的方法，在本文中 的图1至图5、图14和图15中提供的示意图仅是代表性的且并没有按比例绘制。
[0031] 根据本文所述的工艺的金属合金特征的形成可用被设计以电化学沉积金属的工 具进行，所述工具诸如可根据商标Raider?从AppliedMaterials,Inc.(应用材料公司） 获得的一个工具。可提供集成工具以在微特征工件上进行微特征的形成中涉及的若干工艺 步骤。
[0032] 图1至图5中所示的方法是在示例性晶片级封装应用中形成金属特征的方法。示 例性晶片级封装应用可包括但不限于，焊盘（bondpad)、凸块（bump)、支柱（pillar)、重新 分配层（redistributionlayer;RDL)和穿透娃的通孔（ThroughSiliconVia;TSV)后凸 块。本公开内容的技术也可用于其他技术应用，例如使用光掩模的图案化蚀刻，而不是电镀 到特征中。
[0033] 参看图1至图5,现在将描述形成金属特征20的方法。如图1中可见，阻挡（或 粘附）层22被布置在基板30上。基板30可以是硅、二氧化硅、玻璃或陶瓷基板。阻挡层 22可被设计以防止诸如铜之类的金属扩散到基板30内，或被设计以改进用于金属化的贵 金属（诸如铜、金和银）至基板之间的粘附。典型地，阻挡层22是薄的钛或钛化合物阻挡 层，诸如氮化钛或钛妈（titaniumtungsten)阻挡层。
[0034] 仍参看图1，第一金属层24被沉积在阻挡层22上。第一金属层24可以是种晶层。 在一个非限制性实例中，种晶层可以是铜种晶层。作为另一个非限制性实例，种晶层可以是 铜合金种晶层，诸如铜锰合金、铜钴合金或铜镍合金。在沉积铜于特征中的情况下，存在对 于种晶层的一些示例性选择。例如，种晶层可以是PVD铜种晶层。种晶层也可通过使用诸 如CVD或ALD之类的其他沉积技术形成。
[0035] 仍参看图1，诸如光刻胶26层之类的电介质层被图案化在第一金属层24上，以在 光刻胶2