(57)【要約】【課題】  アルミニウムの性質を担保しつつ、アルミニウム表面の腐食を防止する技術の提供。【解決手段】  水蒸気でアルミニウム表面を処理することにより該表面にアルミニウム酸化被膜を形成させる工程を含むことを特徴とするアルミニウム腐食防止方法。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気でアルミニウム表面を処理することにより該表面にアルミニウム酸化被膜を形成させる工程を含むことを特徴とするアルミニウム腐食防止方法。
【請求項２】
前記水蒸気に酸化剤を添加する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記酸化剤がＨ２Ｏ２である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アルミニウム表面が、電子部品に備えられたアルミニウムパッドである、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
アルミニウム担持物において、該アルミニウムの表面には、水蒸気処理によるアルミニウム酸化被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウム担持物。
【請求項６】
前記水蒸気には酸化剤が添加されている、請求項５記載のアルミニウム担持物。
【請求項７】
前記酸化剤がＨ２Ｏ２である、請求項６記載のアルミニウム担持物。
【請求項８】
前記アルミニウム被膜は、エリプソ膜厚が３５〜３９Åであり赤外線透過率（９４０cm−１）が７０％以下である、請求項５〜７のいずれか一項記載のアルミニウム担持物。
【請求項９】
前記アルミニウム担持物が、アルミニウムパッドを有する電子部品である、請求項５〜８のいずれか一項記載のアルミニウム担持物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム担持物、例えば、ウエハー上に作成されたデバイス内にある配線接続前（ボンディング）前のアルミニウムパッド等、アルミニウム表面が露出している部分の腐食防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における外部接続用のパッドは、接続されるボンディングワイヤやバンプ等の電気的接続の安定性を得るため、また高抵抗化を避けるため等、適当な材料を選択する必要がある。ここで、当該パッドの一材料としてアルミニウムが使用されているが、両性金属であるアルミニウムは、もともと酸とアルカリによる腐食を受けやすく、特にアルカリ条件下では黒色化し易いという欠点がある。しかも、前記用途の場合には、パッドの穴形成時に用いられるＣＦ４等のフッ素系のエッチングガスの残留物が大気中の水分と反応し、この腐食の進行を早めるという問題が存在する。
【特許文献１】特開平５−２４７６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
他方、近年では、半導体装置の製造に関して分業化が進行した結果、ボンディング実施業者が、ボンディング前のアルミニウムパッドを有するチップを製造する業者と相違するようになってきている。このような状況下、当該チップのアルミニウムパッドが変色している場合、製品性能自体にはそれほど影響が無いにも関わらず、ボンディング実施業者から返品されてしまうという事態を招いており、チップ製造業者は、歩留まりの悪化に伴う製造コストの急騰という深刻な状況に陥っている。
【０００４】
そこで、本発明は、アルミニウムの性質を担保しつつ、アルミニウム表面の腐食を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題の下で鋭意研究した結果、以下の発明（１）〜（９）に到達した。
【０００６】
即ち、本発明（１）は、水蒸気でアルミニウム表面を処理することにより該表面にアルミニウム酸化被膜を形成させる工程を含むことを特徴とするアルミニウム腐食防止方法である。
【０００７】
本発明（２）は、前記水蒸気に酸化剤を添加する、前記発明（１）の方法である。
【０００８】
本発明（３）は、前記酸化剤がＨ２Ｏ２である、前記発明（２）の方法である。
【０００９】
本発明（４）は、前記アルミニウム表面が、電子部品に備えられたアルミニウムパッドである、前記発明（１）〜（３）のいずれかひとつの方法である。
【００１０】
本発明（５）は、アルミニウム担持物において、該アルミニウムの表面には、水蒸気処理によるアルミニウム酸化被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウム担持物である。
【００１１】
本発明（６）は、前記水蒸気には酸化剤が添加されている、前記発明（５）のアルミニウム担持物である。
【００１２】
本発明（７）は、前記酸化剤がＨ２Ｏ２である、前記発明（６）のアルミニウム担持物である。
【００１３】
本発明（８）は、前記アルミニウム被膜は、エリプソ膜厚が３５〜３９Åであり赤外線透過率（９４０cm−１）が７０％以下である、前記発明（５）〜（７）のいずれか一つのアルミニウム担持物である。
【００１４】
本発明（９）は、前記アルミニウム担持物が、アルミニウムパッドを有する電子部品である、前記発明（５）〜（８）のいずれか一つのアルミニウム担持物である。
【００１５】
ここで、「電子部品」とは、シリコンやセラミックウエハー等の半導体材料、液晶パネル、半導体パッケージ、プリント配線基板、ＩＣリード、水晶振動子等を挙げることができる。「アルミニウム担持物」とは、一部又は全部がアルミニウムで構成されている物体であれば特に限定されず、例えば、アルミニウムパッドを有するデバイスを挙げることができる。「赤外線透過率」とは、Ａｌ２Ｏ３の吸収波長（９４０ｃｍ−１）における透過率（ＦＴＩＲ−ＡＴＲで測定）を意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水蒸気を使用することにより、通常よりも遥かに緻密度が高く適度な厚さの酸化膜が形成される結果、アルミニウムの腐食を防止することができる。また、Ｏ２プラズマ酸化法と異なり、例えば、デバイス内のアルミニウムパッドに酸化膜を形成させる際に、デバイス表面にあるポリイミド樹脂等をエッチングしないという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良形態について説明する。まず、腐食防止処理が施されるアルミニウム担持物におけるアルミニウムは、どのグレードでもよく、例えば、デバイスに使用されるアルミニウムパッドの場合、銅を０．５％以下含有するアルミニウムや、珪素を１％以下含有し銅を０．５％含有するアルミニウムを挙げることができる。
【００１８】
次に、アルミニウム酸化被膜の形成条件を説明する。アルミニウム酸化被膜は、水蒸気でアルミニウム表面を処理することにより形成される。この際、使用する水蒸気は、例えば、対象となるアルミニウム担持物がデバイスのような電子部品の場合には、汚染防止の観点から、例えば超純水のような不純物の含有量の低い水を用いることが好適である。また、アルミニウム担持物を処理する際、吹付条件は特に限定されるものではないが、例えば、蒸気圧は０．１〜０．３MPs、吹付時間は２０〜４０秒である。
【００１９】
ここで、形成されるアルミニウム酸化被膜の緻密度をより高めるためには、当該水蒸気に酸化剤を添加することがより好適である。この酸化剤は、特に限定されないが、例えば、Ｈ２Ｏ２やオゾン等を挙げることができる。例えば、Ｈ２Ｏ２を酸化剤として使用する場合には、濃度が５％以上であるＨ２Ｏ２水（純水ベース）を使用することが好適である。
【００２０】
次に、水蒸気処理により形成されるアルミニウム酸化被膜について説明する。まず、この酸化被膜の厚さは、処理条件にも依存する（例えば、蒸気圧を上げたり処理時間を長くすると大きくなる）が、好適には３５〜３９Åである（より好適には３６〜３７Å±１０％）。また、Ａｌ２Ｏ３の吸収波長（９４０ｃｍ−１）における透過率（ＦＴＩＲ−ＡＴＲで測定）％は、前記厚さの範囲内において７０％以下であることが好適である（より好適には６０％±１％）。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を参照しながら、本発明を更に具体的に説明する。まず、図１を参照しながら、水蒸気処理に使用される装置について説明する。まず、図１における１０〜１３は、水蒸気系である。当該系は、超純水を加熱して水蒸気を発生させるための蒸気発生器１０と、水蒸気の圧力を調整する圧力調整器１１と、バルブ１２と、当該水蒸気をノズル３０まで導くパイプ１３とから構成される。次に、図１における２０〜２４は、Ｈ２Ｏ２である酸化剤系である。当該系は、所定濃度のＨ２Ｏ２水（純水ベース）を収容するＨ２Ｏ２水収納容器２０と、当該収納容器２０にガス（Ｎ２又はアルゴン等の不活性ガス）を吹き込むためのパイプ２１と、当該吹き込みガスの圧力を調整する圧力調整器２２と、当該収納容器２０のＨ２Ｏ２水をノズル３０まで導くパイプ２４とから構成される。尚、本実施例では、ガスとしてＮ２を選択した。次に、図１における３０〜３３は、水蒸気や酸化剤をウエハーＷに吹付ける吹付系である。当該系は、ウエハーＷに対向した位置に開口部を設けたノズル３０と、ノズル３０の移動速度及び移動軌跡を制御する支持部材３１と、支持部材３１の移動をガイドするガイドレール３２と、当該支持部材３１のスキャン制御に係るモータードライバ３３とから構成される（尚、図示しないが、当該支持部材３１はステッピングモーターと連結している）。次に、図１における４０〜４２は、ウエハー回転駆動系である。当該系は、ウエハーＷを搭載するステージ４０と、当該ステージ４０を回転駆動させるためのサーボモーター４１と、当該モーター４１の回転駆動制御に係るモータードライバ４２とから構成される。尚、ノズル３０の駆動に係るモータードライバ３３とステージ４０の回転駆動に係るモータードライバ４２は、いずれもコントローラーＣにより制御される。
【００２２】
ここで、コントローラーＣは、ウエハーＷの処理面全域にわたって均一な蒸気吹き付け処理が行われるように、モータードライバ３３とモータードライバ４２を制御する。具体的には、ノズル３０とウェハーＷの相対（移動）速度を一定にしつつ、当該ノズル３０がウエハＷ上で螺旋状の軌跡（アルキメデスの螺旋式に従った軌跡）を描くように制御する。この際、当該ノズル３０は、回転させたウエハーＷ上へエッジから入りセンターを通り反対側のエッジへ抜けるように移動する。この装置を用いて、アルミニウムパッドを有するデバイスが形成されたウエハーに対して、以下の条件で水蒸気処理を施した。
【００２３】
条件
処理時間：３０秒
蒸気圧力：０．２Mps
ノズル−基板間ギャップ：３０mm
ノズルスキャン速度：３００mm/sec
H２O２／純水流量：０cm3/min（蒸気のみの場合）、２００cm3/min（H２O２添加の場合）
H２O２濃度（H２O２添加の場合）：５〜３０％
【００２４】
結果を図２及び図３に示す。まず、図２は、蒸気のみの処理を施した場合のエリプソ膜厚（Å）と、各種Ｈ２Ｏ２濃度（％）の蒸気処理を施した場合のエリプソ膜厚（Å）を示したものである。当該図から分かるように、蒸気のみの処理を施した場合及びＨ２Ｏ２濃度が５〜３０％の蒸気処理を施した場合、３５〜３９Åのエリプソ膜厚（アルミニウム酸化被膜）の形成が確認された。具体的には、蒸気のみの場合が３８．２６Å、Ｈ２Ｏ２濃度が５％の場合が３６．１３Å、Ｈ２Ｏ２濃度が１０％の場合が３６．８２Å、Ｈ２Ｏ２濃度が２０％の場合が３６．０５Å、Ｈ２Ｏ２濃度が３０％の場合が３５．９２Åであった。次に、図３は、Ｈ２Ｏ２濃度（％）とＡｌ２Ｏ３の吸収波長（９４０ｃｍ−１）における透過率（ＦＴＩＲ−ＡＴＲで測定）との関係を示したものである。当該図から分かるように、蒸気のみの処理を施した場合及びＨ２Ｏ２濃度が５〜３０％の蒸気処理を施した場合のいずれも、Ａｌ２Ｏ３の吸収波長（９４０ｃｍ−１）において、６５％以下の透過率であることが確認された。特に、Ｈ２Ｏ２濃度が５％の場合（透過率＝６３．８０％）以外は、厚さが通常形成される酸化膜と変わらないにも関わらず、透過率がいずれも６０％（±１％）以下という極めて低い数値を示した。具体的には、蒸気のみの場合が６０．２９％、Ｈ２Ｏ２濃度が１０％の場合が５９．２６％、Ｈ２Ｏ２濃度が２０％の場合が６０．５６Å、Ｈ２Ｏ２濃度が３０％の場合が５９．９７Åであった。
【００２５】
次に、上記処理を施したアルミニウムパッドを有するデバイスが形成されたウエハーＷについて腐食試験を行った。腐食試験は、図４に示すように、水Ｈをはった密閉容器にウエハーＷを図のように配置し、この状態を５日間保つことにより行った。その後、ウエハーＷ上のアルミニウムパッド部分を写真撮影し、当該写真を画像解析｛ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）を使用、２階調化、閾値を１６０に設定｝し、黒い部分のピクセルをカウントした。尚、当該試験は、上記処理を施したウエハー（水蒸気のみ、水蒸気＋Ｈ２Ｏ２濃度５〜２０％）と未処理のウエハーとについて行った。その結果を図５に示す。図５から明らかなように、未処理の場合には、パッド内の腐食した部分の面積が４％近かったのに対し、上記処理を施したウエハーは１〜２％と、初期状態に近い状態を維持することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施例に係る水蒸気処理装置の概念図である。
【図２】図２は、実施例における、各種条件とエリプソ膜厚との関係を示した図である。
【図３】図３は、実施例における、各種条件と透過率との関係を示した図である。
【図４】図４は、実施例における、腐食試験の様子を示した図である。
【図５】図５は、実施例における、腐食試験の結果を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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