CN101123172A - 助焊剂残留的去除方法 - Google Patents

Abstract

一种去除助焊剂残留的方法，该方法包括下列步骤：首先提供一具有凸块的晶片，涂布助焊剂于凸块及晶片表面，回流该些凸块，浸泡晶片于一清洗剂中，再以一电浆清洗晶片表面，接着再冲洗此晶片并加以干燥。其中此方法的特征在于以一电浆去除法清洗晶片于清洗剂清洗后所残留下的助焊剂，以清除晶片表面所残留的助焊剂。

Description

助焊剂残留的去除方法

【技术领域】

本发明有关于一种去除助焊剂残留的方法，特别是在于以一电浆去除法清洗一晶片于清洗剂清洗后所残留下的助焊剂，以清除晶片表面残留的助焊剂。

【背景技术】

由于科技的日新月异，现在的电子芯片已愈趋朝微小化加发展，而电子芯片多半是具有不同的功效的电子组件，这些电子组件通常是由焊锡加以焊接在设有电子回路的基板上，如此可以让电子组件正常的运作，然而由于电子组件的微小化，传统的焊接方式已无法再适用于现有的电子芯片焊接作业，因此而有贴焊或称作表面黏着(SMT)的焊接方式及设备的诞生。

以上述SMT方式在进行电子芯片的焊接作业时，皆需要以凸块或锡球来作为焊接工具。由于凸块工艺作业是否圆满都往往会影响到后续晶片工艺，因此，凸块工艺中的每一个步骤都极为重要。一般来说，会先制作多个凸块于一晶片上，而晶片具有一有源表面，且晶片还具有一保护层及多个接点，均配置在晶片的有源表面上，保护层可暴露出此接点。之后，形成一光致抗蚀剂到晶片的有源表面上，并且光致抗蚀剂具有多个开口，暴露出一凸块下金属层。接着，填入多个焊球于开口中，并同时进行一加热步骤以使焊球部份融镕以暂时固定于晶片接点上。等到所有开口皆填入焊球后，再续行一助焊剂涂布动作，以使助焊剂至少覆盖焊球的表面。最后，进行一回流工艺，以使焊球分别与凸块下金属层接合，并将助焊剂清除且将光致抗蚀剂去除以完成凸块工艺，进而可继续晶片的工艺。

而上述凸块或锡球的焊接作业时，常利用助焊剂将基板上的焊点或芯片上的凸块的氧化物或油渍去除达到良好焊接效果。由于这些助焊剂会妨碍电子组件讯号的传输，因此多需进行清洗作业以将助焊剂溶解并去除。

请参阅图一所示，为公知以清洗剂去除助焊剂的图案的示意图。其中晶片10上有多个凸块11，且凸块11周围有助焊剂12残留的情况。

但值得一提的是，在清除助焊剂时，一般利用非水溶性的清洗剂去除，其目前选用的清洗剂的成分选自甲氧基乙醇(浓度为60-100％)、环铵类(浓度为10-30％)及氢氧化钾(浓度为1-5％)的组合。然而，一般晶片表面在上述的清洗剂清洗过后，即可将所残留的助焊剂12完全清除，并无晶片表面残留助焊剂的问题发生，其原因乃在于一般的晶片表面的粗糙度(Ra)多为0.4μm以下，所以不会将助焊剂12的粒子卡在晶片11表面上。但对于非上述粗糙度范围内的晶片11来说(例如0.4μm以上)，由于晶片11表面粗糙度较高的因素，乃造成助焊剂12的粒子卡在晶片表面上，且以清洗剂清洗方式并无法完全清除助焊剂12的粒子。

有鉴于此，为解决上述清洗剂无法完全清除助焊剂的粒子的问题，进而避免晶片表面残留的助焊剂影响到后续晶片工艺，以提升其工艺效能，实为一个刻不容缓的课题。

【发明内容】

本发明的目的，即是在提供一种去除助焊剂残留的方法，适用于一晶片工艺中，其特征在于以一电浆去除法清洗该晶片，以清除于晶片表面残留的助焊剂。

在本发明的一实施例中，一种清洗晶片且去除助焊剂残留的方法，包括下列步骤：首先先提供一晶片，其包含多个焊垫，于该些焊垫每一个上形成一凸块下金属层，涂布一光致抗蚀剂层于该晶片表面上，曝显出该些凸块下金属层，并印刷一焊料于凸块下金属层上，以进行第一次回流预成型该焊料，在去除光致抗蚀剂层后，涂布一助焊剂于该些焊料表面，进行第二次回流，并将焊料成型为一凸块。接着为完全去除此助焊剂，于是浸泡此晶片于一清洗剂中。再以电浆(descum)余膜去除法再次清洗晶片及凸块。并以干净的去离子水(deionize water)高压冲洗(rinse)此晶片表面，将残余的清洗剂一并清洗干净。最后对晶片表面加以进行干燥。

在本发明的一实施例中，此晶片表面的粗糙度大于0.435μm。

在本发明的一实施例中，电浆余膜清洗此晶片步骤是利用电浆产生自由基与化合物反应而加以去除助焊剂。

在本发明的一实施例中，干燥此晶片步骤可使用一离心装置或是一烘烤装置进行晶片干燥。

为了能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

【附图说明】

图一是示出公知以清洗剂去除助焊剂的图案的示意图；

图二是示出本发明以电浆余膜去除助焊剂的流程示意图；及

图三是示出本发明以电浆余膜去除助焊剂的图案的示意图。

【主要组件符号说明】

晶片10、20

凸块11

助焊剂12

【具体实施方式】

本发明揭露一种去除助焊剂残留的方法，适用于一晶片工艺中，其特征在于以一电浆余膜去除法清洗此晶片藉由清洗剂清洗所残留下的助焊剂，以去除此助焊剂残留于晶片表面。

在目前倒装芯片的工艺中通常包括：组装前置作业的凸块制作(bumping)、晶片切割(wafer saw)、以及组装作晶粒接合(bonding)、回流(reflow)、清洗(clean)、填胶(underfill)、胶烘烤固化(cure)等。常见的凸块制作有锡铅凸块(solder bump)、金凸块(glod bump)、导电胶凸块(conductive polymer bump)以及高分子凸块等，其中又以锡铅凸块应用最广泛。

而上述设置在芯片上的凸块或锡球(或焊锡)的焊接作业时，常利用助焊剂将基板上的焊点或芯片上的凸块的氧化物或油渍去除达到良好焊接效果。由于助焊剂一般分为水溶性及油溶性两种，而在进行倒装芯片作业时，由于加热的关会渗出助焊剂或油渍，然这一些助焊剂或油渍会妨碍电子组件讯号的传输，因此多需进行清洗作业以将助焊剂或油渍溶解并去除。

如图二所示，揭露一种清洗晶片且去除助焊剂残留的方法，此方法包括下列步骤：

步骤801(s801)：首先先制作一铅锡凸块及助焊剂残留的晶片。在锡铅凸块工艺中，通常在铝金属焊垫(pad)上，利用蚀刻工艺蚀刻护层以暴露出焊垫。再分别沉积一阻挡层与一凸块下金属层的组合于其上，并完成图案化步骤。接着利用光刻工艺涂布一光致抗蚀剂且形成图案于晶片表面上，形成的光致抗蚀剂图案在铝焊垫上具有一开窗。再印刷一焊料于该凸块下金属层上，以进行第一次回流(reflow)预成型焊料，此利用印刷法形成的锡铅于开窗的中与凸块下金属层接触，然后去除光致抗蚀剂图案形成锡铅凸块。

接着在去除该光致抗蚀剂层后，涂布一助焊剂于该些焊料表面，并利用锡铅凸块作为蚀刻掩膜。再将印刷形成的锡铅凸块加热至锡铅合金的液相线之上，使其第二次回流便完成锡铅凸块的制作流程。

在上述的加热及接合过程中需涂布一助焊剂在芯片及锡铅凸块上。此助焊剂不仅具有暂时固定凸块的功能，而且可使锡铅凸块表面的氧化物得以活化，形成良好效果。而且助焊剂亦可以在加热的过程中去除锡铅表面的氧化层，为得到光亮干净的凸块表面，以方便后续的组装作业。

由于助焊剂再加热过程中容易焦化，因此易造成晶片及凸块表面清洗困难。

步骤802(s802)：为去除该助焊剂，于是浸泡晶片于一清洗剂中。此清洗剂选自甲氧基乙醇、环铵类及氢氧化钾等所组成，其浸泡时间约10分钟。

乃因上述清洗剂去除助焊剂的步骤，由于助焊剂含有卤素及其它化学成分，因此在清洗剂将助焊剂去除的卤素成分后，仍会将其它助焊剂的化学成分残留下来，因此接着进行下一步骤。

步骤803(s803)：以电浆(descum)余膜去除法再次清洗晶片及凸块。电浆余膜去除法是以气体激发产生自由基，将气体极化成小分子后，撞击助焊剂所残留的其它化合物，而加以去除助焊剂的残留成分。

步骤804(s804)：再以干净的去离子水(deionize water)高压冲洗(rinse)此晶片表面，将残余的清洗剂一并清洗干净。此去离子水使用循环流动且高压冲洗，并以一冷却系统，将去离子水的温度控制在25℃以下。

步骤805(s805)：对晶片表面加以进行干燥。此干燥晶片可使用一离心装置、一烘烤装置或一旋干机(SRD)，将晶片置于此装置中，使残留在芯片表面的去离子水脱离晶片表面，达到干燥的目的。

接着将完成后的晶片与印刷基板进行接合工艺或其它工艺。

值得注意的是，参阅图三所示，示出是示出本发明以电浆余膜去除助焊剂的图案的芯片20图案的示意图。本发明采用电浆余膜去除法残留助焊剂方法的优点如下列说明：

1.因为传统上半导体清除晶片表面微粒、金属与有机物仍以湿式化学清洗法为主，不可避免的会产生去离子水及化学物质大量使用的情形，且湿式清洗方法所需的高纯度化学药品及去离子水费用昂贵，也会有废弃物丢弃、废水处理及人员健康危害的问题发生。因此采用本发明的电浆余膜去除法残留助焊剂方法，采用气体撞击方式，不需用到化学物质，所以对环保不会造成影响。

2.本发明的电浆余膜去除法残留助焊剂方法，直接用电浆气体撞击，可使芯片或锡铅凸块表面上不会残留下任何乙烯或乙二醚等合成物，如此便不会造成锡铅凸块的工艺产品因日久而被腐蚀，并影响电气寿命及可靠性，可维持芯片的质量并提高工艺良率。

3.在粗糙度较高的晶片工艺中，例如粗糙度大于0.4μm(本实施例为0.435μm)的晶片表面，以电浆余膜清洗晶片后，可完全去除残留的助焊剂。

4.在传统清洗此晶片助焊剂时，实务上常将晶片反复浸泡于清洗剂进行重工，以将助焊剂去除，但因清洗剂本身即无法完全去除助焊剂，所以仍会将化学物质残留在晶片表面上。因此本发明乃采用电浆余膜去除法可以完全去除助焊剂残留，并较反复使用清洗剂重工法更节省人力。

本发明虽已较佳实例阐明如上，虽其并非用以限定本发明精神与发明实体，仅止于上述实施例尔。是以，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在下述的权利要求内。

Claims (9)

1.一种去除助焊剂残留的方法，适用于晶片工艺中，且该晶片表面会因清洗剂清洗而残留一助焊剂，以一电浆去除法清洗该晶片表面，以降低该助焊剂残留于该晶片表面。

2.如权利要求1的去除助焊剂残留方法，更包括该电浆去除法后需再进行去离子水(deionize water)高压冲洗该晶片表面。

3.如权利要求1的去除助焊剂残留方法，其中该晶片表面粗糙度大于0.4μm。

4.一种去除助焊剂残留的方法，适用于晶片工艺中，该方法包括下列步骤：

提供一晶片；

形成多个凸块于该晶片上；

涂布一助焊剂于该些凸块表面上；

回流该些凸块；

浸泡该晶片于一清洗剂中；

以一电浆清洗该晶片；

冲洗该晶片；及

干燥该晶片。

5.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，其中形成该多个凸块于该晶片步骤前，更包括形成一凸块下金属层以完成图案化，其中该晶片表面粗糙度大于0.4μm；接着，在芯片表面上形成具有光致抗蚀剂图案；再印刷一焊料于该凸块下金属层上；然后，去除光致抗蚀剂图案形成凸块。6.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，其中在涂布该助焊剂于该些凸块表面上的步骤后，更包括一预回流步骤。

6.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，其中该清洗剂浸泡选自甲氧基乙醇、环铵类及氢氧化钾所组成的族中混合的成分。

7.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，其中该晶片表面粗糙度大于0.435μm。

8.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，更包括在冲洗该晶片步骤中以去离子水(deionize water)高压冲洗该晶片表面，且该离子水的温度在25℃以下。

9.如权利要求4的去除助焊剂残留方法，其中该电浆清洗该晶片步骤利用电浆产生自由基与化合物反应而加以去除助焊剂。

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