專利名稱：：制備半導(dǎo)體涂敷的基片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及適用于半導(dǎo)體加工的基片的制備，在此制備方法中，首先使基片的表面變粗糙，以促進(jìn)涂料的粘著。然后對表面進(jìn)行處理，除去基片上的殘余顆粒，然后用金屬氧化物組合物進(jìn)行涂敷。
背景技術(shù)：
：石英之類的基片材料在半導(dǎo)體工業(yè)中用于許多用途(例如蝕刻處理室中的介電阻擋層)。經(jīng)常必須對基片的表面進(jìn)行機(jī)械增強(qiáng)(enhance)，以增大表面積。機(jī)械增強(qiáng)可通過在一定壓力下用磨料進(jìn)行表面處理而完成，這通常被稱為珠粒噴砂(Beadblasting)，例如參見美國專利第5,202，008號；第5,391,275號和第6，565,667號，這些專利各自參考結(jié)合在本文中。珠粒噴砂經(jīng)常被用來從基片表面上除去已有的涂層和/或制備表面，通過增大表面積來促進(jìn)新的涂料層的粘著。但是，珠粒噴砂會產(chǎn)生包含小顆粒的表面，這會對施涂在表面上的涂層造成不利影響。通過隨后用強(qiáng)酸處理珠粒噴砂后的基片表面，可以除去嵌入的顆粒以及松散的碎片，從而得到比單使用珠粒噴砂更清潔的表面，這已獲得了一些成功。然而,珠粒噴砂和酸處理相結(jié)合無法始終如一地從處理后的基片表面上除去所有的顆粒。另外，留下的表面會包含鋸齒狀的部分，在對基片進(jìn)行進(jìn)一步處理時，.這會形成松散的顆粒。例如，通常將石英用作半導(dǎo)體晶片制造室內(nèi)的可消耗部件，該制造室的目的可能是從硅晶片表面上除去二氧化硅、氧化銅之類的金屬氧化物。在此室內(nèi)，射頻激發(fā)氬原子，使它們?yōu)R射蝕刻晶片的表面，從而除去表面氧化層。珠粒噴砂處理過的石英還會包含二氧化硅小顆粒，它們可能會在等離子體蝕刻處理過程中發(fā)生移動，沉積在硅晶片的表面上，形成缺陷。對于室內(nèi)的珠粒噴砂處理過的石英部件，本申請具體來說是通過等離子槍將材料聚焦在基片材料的表面上，從而對珠粒噴砂處理過的石英進(jìn)行涂敷，以提高從晶片上蝕刻的一種或多種材料的粘著性，以及對珠粒噴砂處理過程中產(chǎn)生的顆粒進(jìn)行密封。涂層的施涂是由于在涂敷槍中形成等離子體所致，通常是使用氫氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣及其混合物之類的氣體產(chǎn)生和涂敷的。此前的形成不含顆粒的珠粒噴砂過的石英表面的方法是對半導(dǎo)體材料(例如BOCGroup,Inc.的BOCEdwardsDivision所銷售的半導(dǎo)體材料)的表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻。在這類方法中，對珠粒噴砂處理后的金屬或絕緣材料進(jìn)行化學(xué)蝕刻，以除去對表面進(jìn)行機(jī)械修整而產(chǎn)生的嵌入的雜質(zhì)和基片的松散碎片。在一些等離子體蝕刻系統(tǒng)中，松散固定的基片材料顆粒保留下來，對基片以及裝有該基片的半導(dǎo)體組件的完整性造成不利影響。使表面變粗糙、然后進(jìn)行化學(xué)蝕刻的系統(tǒng)改進(jìn)了對這些松散固定的基片材料顆粒的去除，但是在一些情況下，基片可能包含一些顆粒物質(zhì)或者會產(chǎn)生顆粒物質(zhì)的的小裂縫，這些顆粒物質(zhì)會在對半導(dǎo)體組件進(jìn)行進(jìn)一步處理的過程中移動。如上文所述，這些顆粒會對基片材料和由該基片材料制備的半導(dǎo)體晶片的功能造成不利影響。因此需要提供一種方法，該方法可以使通常適用于半導(dǎo)體工業(yè)的基片材料的表面，至少基本不含任何使表面變粗糙操作過程中形成的基片材料顆粒。還需要對基片材料表面進(jìn)行處理，使得在半導(dǎo)體組件形成工藝的隨后的步驟中不產(chǎn)生小顆粒。該方法應(yīng)確?；m合用來制造半導(dǎo)體組件。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一般涉及制備適用于半導(dǎo)體加工的基片的方法，在此方法中對基片材料的表面進(jìn)行初始表面粗糙化操作，并進(jìn)一步處理以除去表面粗糙化操作過程中形成的松散顆粒。最后在粗糙表面上涂敷包含至少一種金屬氧化物的涂料組合物。所述金屬氧化物包括氧化鋁、氧化鋯、氧化釔、二氧化硅、它們的組合物等，以提供薄涂層。在本發(fā)明的具體方面，提供了一種適用于半導(dǎo)體加工的基片的制備方法,所述方法包括a)使基片材料表面變粗糙，以在其中形成微裂紋；b)對粗糙表面進(jìn)行處理，以至少基本除去殘留在粗糙表面上的所有基片材料顆粒；c)用包含至少一種金屬氧化物的涂料組合物涂敷粗糙表面。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述涂料組合物包含氧化鋯。以下附圖用來說明本發(fā)明實(shí)施方式，但是并不是用來限制本申請的權(quán)利要求書所包括的本發(fā)明。該附圖是根據(jù)本發(fā)明，用來在粗糙化的基片表面上施涂涂料組合物的等離子噴涂組件的組成部分的示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明一般涉及基片的制備方法，該方法使得該基片適用于半導(dǎo)體加工，在此方法中，首先使基片的表面變粗糙，最后涂敷涂料組合物的薄層，所述組合物宜是電介質(zhì)，以提供適合進(jìn)一步加工成半導(dǎo)體組件的基片材料的非電導(dǎo)性表面。必須首先對半導(dǎo)體材料的表面進(jìn)行粗糙化處理，從其上除去會對基片材料的性質(zhì)造成不利面影響的表面材料，這會提高表面的粘著能力，使其適合用來制造晶片等之類的半導(dǎo)體組件?；牧峡梢允侨魏芜m用于半導(dǎo)體工業(yè)的材料，例如石英、陶瓷、金屬氧化物(包括氧化鋁)和金屬(例如鋁)。由于石英是電介質(zhì)，而且制造時較純，因此是特別有用的基片材料。對基片材料表面進(jìn)行粗糙化的方法可以變化，但是希望使用通常為珠粒形式的磨料，在特定條件下，在壓力作用下通過噴嘴施加該磨料，得到適合用來制造半導(dǎo)體組件的表面粗糙度。表面粗糙度通常為180-320，優(yōu)選200-300,最優(yōu)選200-250微英寸(microinch)Ra。可通過調(diào)節(jié)壓力、磨粒尺寸和對磨料施加的距離來達(dá)到這些表面粗糙度條件。這些體系宜形成粗糙的表面，但是其特征是在表面上留下基片材料的微粒，包括沉積在微裂紋內(nèi)的顆粒。然后可以通過用浸漬浴對粗糙化的基片材料進(jìn)行處理，從而至少一定程度地除去這些沉積的顆粒，所述浸漬浴通常包含較高濃度的強(qiáng)酸，例如硝酸和/或氫氟酸。強(qiáng)酸的濃度通常為15-50體積％,優(yōu)選25-35體積％。所述酸浸漬浴包含足夠高濃度的強(qiáng)酸，從而能夠便于除去至少一部分殘留在基片表面上的基片材料顆粒。在優(yōu)選的方法中，粗糙表面被化學(xué)蝕刻，以除去嵌入的雜質(zhì)和因?qū)Ρ砻娴臋C(jī)械修整而產(chǎn)生的松散的基片材料碎片。盡管上述酸蝕刻處理體系能夠有效地除去松散固定的顆粒，但是已觀察到在進(jìn)行進(jìn)一步處理以制造半導(dǎo)體組件的過程中，粗糙表面的微裂紋還會形成另外的顆粒。微裂紋的鋸齒狀邊緣部分會移動或從表面斷裂下來，因此在酸蝕刻處理之后，微裂紋本身仍然會是不希望有的松散顆粒的來源。根據(jù)本發(fā)明，從基片材料的粗糙表面上至少基本除去所有松散顆粒之后，可以進(jìn)一步進(jìn)行以下處理，即在粗糙的酸蝕刻過的表面上施涂薄涂層(優(yōu)選為介電涂層)，這可以防止來自粗糙表面上所含的微裂紋的另外的基片材料顆粒發(fā)生移動。用來形成所述薄涂層的涂料組合物可以是滿足以下條件的任何涂料組合物其能夠形成高效的優(yōu)選介電的涂層，而且可以在將基片材料制成半導(dǎo)體組件的進(jìn)一步處理過程中防止基片表面的顆粒發(fā)生移動。該涂層的厚度應(yīng)足以填充和覆蓋微裂紋，其厚度通常高達(dá)0.010英寸。所述涂料組合物選自包括二氧化硅的金屬氧化物涂料。優(yōu)選的金屬氧化物涂料包括氧化鋯、氧化釔和/或氧化鋁。優(yōu)選所述涂料組合物包含氧化鋯，特別優(yōu)選氧化鋯作為其主要組分。在本發(fā)明優(yōu)選的形式中，涂料組合物包含至少92%的氧化鋯。由于氧化鋯的化學(xué)純度高于氧化鋁之類的其他金屬氧化物，因此是所述涂料組合物的優(yōu)選組分。氧化鋁經(jīng)常包含少量的氧化鈉。在等離子處理過程中，鈉被轉(zhuǎn)移到基片材料。涂料組合物優(yōu)選以等離子體的形式施涂，附圖所示是形成等離子體的示意圖。參見附圖，等離子噴涂組合體2可通過從氣源6提供用來產(chǎn)生等離子體的合適的氣體，產(chǎn)生涂料組合物的等離子噴霧4，所述氣體通常來自氫氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣及其混合物。將等離子氣體與以固體形式(通常是粉末形式)向等離子槍9供料的涂料組合物材料8(例如氧化鋯)相混合，在等離子槍9的等離子室內(nèi)產(chǎn)生的高溫(例如10，000-30,000。F)將會使粉末熔化，使得涂料組合物會以薄層的形式施涂到預(yù)先粗糙化的基片(例如通過珠粒噴砂粗糙化的基片)上。從氣源10向等離子槍9提供壓縮空氣或其它合適的壓縮氣體，以將等離子槍中的熔融材料推向基片表面。另外，由冷凍器12向等離子槍提供冰晶形式的冷凍水，以控制等離子槍提供的等離子噴涂的的溫度。所述涂料組合物的厚度通常足以填充基片的粗糙表面上所含的微裂紋，通常高達(dá)0.005英寸，更優(yōu)選高達(dá)0.006英寸。因此，涂料組合物的厚度通常高達(dá)O.OIO英寸。通過填充微裂紋可以防止微裂紋的鋸齒狀邊緣部分發(fā)生移動，形成松散的顆粒。所得的涂敷的表面除了可以防止由微裂紋的鋸齒狀部分形成不希望有的顆粒以外，還會提供光滑的基片表面，這可以使連續(xù)形成的半導(dǎo)體組件具有更佳的粘著性，還可顯著減少表面上不希望有的氣體(即減少脫氣)。在本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，基本從粗糙的基片表面上除去所有松散的基片材料顆粒之后，可以對粗糙的基片進(jìn)行超聲清洗，通常優(yōu)選是將其浸涂美國專利第5,651,797號所述類型的超聲清洗容器內(nèi)用去離子水進(jìn)行清洗，該專利參考結(jié)合入本文中。實(shí)施例l使用碳化硅對具有一層二氧化硅層的石英制成的薄晶片基片(樣品l)進(jìn)行珠粒噴砂，以0.03英寸的切割長度獲得180-220微英寸Ra的表面粗糙度。然后用包含33%體積/體積的濃度70%的硝酸、33%體積/體積的濃度69%的氫氟酸和34%的去離子水對珠粒噴砂處理過的晶片處理1-2分鐘。然后在去離子水中對這樣處理過的晶片進(jìn)行淋洗，并在美國專利第5,651，797號所述的超聲清洗容器內(nèi)，在>5.0兆歐-厘米下在去離子水中，在75-90。F的溫度下超聲清洗2分鐘。然后使用0.01微米過濾的氮?dú)飧稍镌摼?，并?50。F、氮?dú)鈿夥障潞姹?小時。在如此干燥并烘焙的晶片上涂敷氧化鋁含量大于98%的涂料組合物，在晶片表面上形成厚度0.002英寸的涂層，以制備具有足夠粘著性的涂層，其粘著性足以在隨后制備半導(dǎo)體組件的過程中至少基本防止顆粒移位。實(shí)施例2依照與制備樣品1相同的方式制備了樣品2-18，其不同之處在于改變涂料、涂層厚度和晶片的表面粗糙度，如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>承A二180-220微英寸RaB二230-270微英寸RaC二280-320微英寸Ra**所有的氧化鋯樣品包含92%的氧化鋯和8%的氧化釔樣品2-18各自包括具有足夠粘著性的涂層，其至少能夠在隨后制造半導(dǎo)體組件的過程中基本防止顆粒移位。由于在基片材料的表面上氧化鋯涂層具有比氧化鋁涂層更少的脫氣、更少的水蒸氣保留以及更少的陰離子和陽離子殘留，因此，氧化鋯涂層是更加優(yōu)選的。權(quán)利要求1.一種制備適用于半導(dǎo)體加工的基片的方法，所述方法包括a)使基片材料的表面變粗糙，以在其中形成微裂紋；b)對粗糙的表面進(jìn)行處理，以至少除去殘留在所述粗糙的表面上的基本上所有的基片材料的顆粒；c)用包含至少一種金屬氧化物的涂料組合物涂敷所述粗糙的表面。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述基片由選自石英、陶瓷、金屬和金屬氧化物的材料組成。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述涂料組合物選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化釔、以及它們的組合。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述涂料組合物包含氧化鋯和氧化釔。5.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述涂敷所述粗糙的表面的步驟包括產(chǎn)生包含產(chǎn)生等離子體的氣體和涂料組合物的等離子體，以足以在所述粗糙的表面上施涂該涂料組合物的方式將所述等離子體導(dǎo)向所述粗糙的表面。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括在壓縮空氣的存在下產(chǎn)生等離子體。7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法包括在約10,000-30,000。F的溫度下產(chǎn)生等離子體。8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生等離子體的氣體選自氫氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣、以及它們的混合物?.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述使基片材料的表面變粗糙的步驟包括a)使基片材料與糙化材料的固體顆粒相接觸，以達(dá)到約180-320微英寸Ra的表面粗糙度。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述表面粗糙度為200-300微英寸Ra。11.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，對所述粗糙的表面進(jìn)行處理步驟包括將基片浸入包含高濃度強(qiáng)酸的浸漬浴中。12.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述強(qiáng)酸的濃度為15-50體積％。13.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述強(qiáng)酸的濃度為25-35體積％。14.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述浸漬浴包含硝酸和氫氟酸。15.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，該方法還包括從浸漬浴取出基片并清洗所述基片。16.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微裂紋的深度高達(dá)約0.005英寸。17.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微裂紋的深度高達(dá)約0.006英寸。18.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，涂層的厚度足以填充和覆蓋所述微裂紋。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述涂層的厚度高達(dá)約O.OIO英寸。20.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述涂敷所述粗糙的表面的步驟包括以包含等離子氣體的等離子體的形式施涂所述涂料組合物。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該方法包括在10,000-30，000。F的溫度下以等離子體的形式施涂所述涂料組合物。22.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述涂層是介電涂層。全文摘要適用于半導(dǎo)體加工的清潔基片的制備方法，在此方法中，使基片變粗糙，在其中形成微裂紋，然后用高濃度強(qiáng)酸進(jìn)行處理，接著用包含至少一種金屬氧化物的材料進(jìn)行涂敷。文檔編號H01L21/302GK101304815SQ200580008886公開日2008年11月12日申請日期2005年3月17日優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日發(fā)明者D·P·勞比,I·M·戴維斯申請人:波克股份有限公司