如何在刻蚀铝之后保护铝不被腐蚀？

铝在半导体封装领域被广泛使用，如何在刻蚀铝之后保护铝不被腐蚀呢？    

曾经很长一段时间，铝作为集成电路的主要互连金属，虽然之后被铜替代，但是铝在半导体制造中依然用途广泛。铝的刻蚀则是铝制程中不可缺少的一环。然而，很多情况下，铝在干法刻蚀后很容易出现腐蚀现象，腐蚀现象是什么样的？什么原因导致的？有什么解决办法？

哪些地方需要用到铝刻蚀

需要铝金属的地方太多了，在DRAM和flash等存储器产品中，铝连线由于成本低廉和加工简便仍被广泛使用。这些存储器设备通常不像高性能逻辑芯片那样对电阻和电迁移有严苛要求。而大多数芯片产品的电极通常是铝材质，在封装，LED，微流控芯片，射频芯片等运用广泛。

铝金属的刻蚀机理

通常所用的气体为Cl2 ， BCl3 ，HBr ，Ar，N2等。

Cl2：作为主要刻蚀气体，Cl2与铝反应生成易挥发的AlCl3，从而实现刻蚀。方程式为：

3Cl2+2Al→2AlCl3

BCl3：作为刻蚀气体的辅助，它帮助移除铝表面的自然氧化层，同时提供了离子轰击以增强刻蚀的各向异性:

Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl

HBr：

1，HBr的添加有助于增强刻蚀过程的各向异性。

2，可在铝的刻蚀侧壁上形成一层挥发性的溴化铝（AlBrx）钝化层。这层钝化层有助于保护侧壁，减少不必要的侧向刻蚀。

3，与Cl2和BCl3结合使用时，HBr可以改善铝与在同一腔体中刻蚀的光刻胶的选择性。

Ar：作为惰性气体，Ar+ 离子提供物理轰击，帮助实现更清晰的刻蚀轮廓。

N2：钝化层

为什么会出现腐蚀

刻蚀铝产生的挥发性产物AlCl3会被抽离腔室。但是这些被抽走的AlCl3只是很少一部分，更多的AlCl3被困在光刻胶中，或金属Al的表面。如果随后将晶圆暴露在洁净室的湿气中，AlCl₃ 会形成盐酸，导致铝腐蚀。这种腐蚀并不总是立即发生，一般在蚀刻后两三天才会出现明显的腐蚀现象，Al腐蚀的方程式为：

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2

有什么措施来解决腐蚀问题

1，在铝的干法刻蚀后，立即通入O2+CHF3气体，将光刻胶完全除去。CHF3在等离子体中会产生氟自由基，这些自由基可以与AlCl3反应，生成AlF3。由于AlF3在常温下非常稳定，不易被水解，因此它不会在铝表面引起腐蚀。

2，在铝的干法刻蚀后，进行彻底的清洗，使用去离子水或者适当的溶剂以确保所有残留的AlCl3都被去除。

3，在刻蚀和光刻胶剥离工序之间，避免将晶圆暴露于高湿度环境中，可使用密封晶圆盒来存储晶圆。

等等，通过以上的后处理措施，可以大大减轻铝腐蚀的问题。

审核编辑：黄飞