CN102039281A

CN102039281A - 用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法

Info

Publication number: CN102039281A
Application number: CN2009101975760A
Authority: CN
Inventors: 阮志刚; 李剑; 陈强; 尼风云; 邓战强
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: CN102039281B

Abstract

本发明公开了一种用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法，所述方法包括如下步骤：用含有氢氟酸的溶液对晶片进行清洗，以去除晶片表面的钝化层，露出焊盘；使用去离子水对所述晶片表面进行清洗；使用异丙醇溶液对所述晶片表面进行清洗；对所述晶片进行干燥。根据本发明的改进的对晶片焊盘的清洗方法，去除了晶片上残留的F离子，抑制了AlF₃的生成，加强了焊盘抗拉强度和接合强度均匀性，提高了半导体器件的质量和良率。

Description

用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺，具体涉及用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法。

背景技术

晶片的清洗一直是半导体工艺中一道非常重要的工序。半导体晶片在历经诸如刻蚀、剥离和切割等复杂的制造工艺过程中，会产生如非常细的粉尘以及刻蚀、腐蚀残留物等污染物，这些污染物会沉淀或者飞溅到晶片上并覆盖焊盘(Pad)(通常为Al焊盘)。随着集成电路的缩小，伴随而来的焊盘尺寸的减小造成对焊盘污染的敏感性增加，焊盘污染可能造成较差的焊盘抗拉强度和较差的接合强度均匀性，这都会对整个晶片的质量造成相当严重的影响，因此在晶片制作完成后，对其进行清洗以便除去晶片和焊盘表面的污染物是非常重要的一项工艺步骤。

在晶片上生长了器件、进行布线之后，晶片表面通常覆盖有一层钝化层，以保护所生长的器件。然而这层钝化层同时覆盖了焊盘。为了将焊盘引出对晶片进行测试，需要将这层钝化层去除。在现有技术中通常使用含有氢氟酸的溶液对晶片进行清洗，以去除掉晶片表面的钝化层，露出焊盘。具体地，氢氟酸溶液将无光刻胶覆盖的晶片表面的钝化层腐蚀掉，然后将覆盖在未被腐蚀掉的焊盘表面的光刻胶去掉，以便露出焊盘表面的Al层。

图1示出了传统的晶片清洗工艺的后期步骤流程图。在此处，通常使用含氢氟酸的溶液清洗掉前面的诸如蚀刻等工艺残留在晶片表面上的化学物质。由于使用一次清洗可能不能够充分清洗掉Al焊盘表面凹口的残留物质，因此在步骤101中的清洗可能还需要对晶片焊盘表面进行第二次清洗。随后在步骤102进行电性验收测试，测试晶片的电学特性，如晶体管的饱和电流等等。接着，在步骤103，对晶片的外观进行检测，可以使用目测或扫描电子显微镜等设备，检查晶片的外观是否有缺陷。在这之后，在步骤104中进行最后的封装，完成了晶片的制造过程。

在上述的步骤103中，经常会发现铝焊盘的表面没有被冲洗干净，而是残留有颗粒状杂质，导致焊盘被所污染。图2A的照片示出了实际测得的焊盘表面被污染的情况。如图所示，在焊盘202的表面上附着有杂质200。通过频谱测量发现，这种Al焊盘表面的杂质的主要成分是F(氟)离子。也就是说，在图1所示的清洗步骤中，由于使用了氢氟酸从而引入了氟离子，氟离子和焊盘的Al材料发生反应而产生附着在焊盘表面的杂质。图2B-2C示出了这一变化的原理图。如图2B所示，在金属层203上形成金属Al焊盘时，通常是通过物理气相沉积(PVD)溅射形成的，在溅射形成的Al层中，会在Al的晶粒之间产生孔隙。如图2B所示，由于经过氢氟酸清洗后的Al焊盘202表面会残留有少量HF溶液，这些少量的HF溶液会在这些Al晶粒206的孔隙中残留F离子201。F离子201与Al焊盘202以及表面大气中的水分子204发生反应，如图2B所示，反应的过程如下：

(x通常为1.2)

因此在Al焊盘202表面生成了成分为AlF₃的化合物205，如图2C所示。这种化合物205会附着在Al焊盘202的表面，从而在Al焊盘表面形成缺陷，造成较差的焊盘抗拉强度和较差的接合强度均匀性，这种在晶片中出现的表面缺陷会导致在晶片装配过程中的焊盘剥落，进而使晶片损坏。而且，由于后续的工艺步骤中不再有清洗的步骤，因此反应生成的AlF₃将附着在焊盘表面难以去除掉。从而会晶片的特性造成影响，严重时会导致晶片失效。

因此，需要一种改进的晶片清洗方法，以避免在氢氟酸清洗后在晶片表面产生附着物，去除晶片焊盘表面的缺陷，从而提高半导体器件的质量和良率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列改进形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了改进晶片的清洗方法，以去除晶片焊盘的表面缺陷，抑制AlF₃的生成，本发明提出了一种用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法，所述方法包括如下步骤：用含有氢氟酸的溶液对晶片进行第一次清洗，以去除晶片表面的钝化层，露出焊盘；使用去离子水对所述晶片表面进行第二次清洗；使用异丙醇溶液对所述晶片表面进行第三次清洗；对所述晶片进行干燥。

根据本发明的另一方面，所述方法还包括如下步骤：对所述晶片进行电性验收测试；对所述晶片外观进行检查；对所述晶片进行封装。

优选地，所述去离子水的温度为40℃～50℃。

优选地，所述第二次清洗的清洗时间为40～50秒。

优选地，所述第三次清洗的清洗时间为10～20秒。

根据本发明的改进的对晶片焊盘的清洗方法，去除了晶片上残留的F离子，抑制了AlF₃的生成，加强了焊盘抗拉强度和接合强度均匀性，提高了半导体器件的质量和良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1示出传统的晶片清洗工艺的后期步骤流程图。

图2A晶片表面缺陷的SEM图；图2B、2C和2D示出了在晶片焊盘表面上的AlF₃形成过程的示意图；

图3示出根据本发明改进的晶片清洗工艺的后期步骤流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明是如何通过改进晶片清洗方法来去除晶片焊盘的表面缺陷。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图3示出根据本发明改进的晶片清洗工艺流程的后期步骤流程图。在步骤301中用含HF的溶液对晶片进行清洗，以去除晶片表面的钝化层，露出焊盘。在步骤302中，使用40℃～50℃的去离子水对晶片表面进行冲洗，以去除残留的HF溶液，清洗的时间约为40～50秒；然后在步骤303，使用异丙醇(IPA)溶液对冲洗完的晶片表面再次进行清洗，时间约为10～20秒，之后进行吹风干燥。然后在步骤304，对晶片进行电性验收测试；在步骤305，对晶片进行外观检查，检测晶片上的图案的符合度以及晶片上是否还残留有如外来杂质或划痕的缺陷；最后在步骤306，对晶片进行封装。

在上述的用去离子水清洗的步骤302和用IPA溶液清洗并干燥的步骤303中，可以合并成一步将晶片旋转离心，并向晶片表面喷射温度约为40℃～50℃的去离子水和IPA的混合溶液，清洗之后进行吹风及干燥。根据本发明的又一个实施方式，也可以先将晶片浸泡在40℃～50℃的去离子水中漂洗抖动，然后喷IPA溶液，然后将晶片吹风并干燥。

根据本发明的晶片清洗方法，在用40℃～50℃的去离子水清洗完晶片后，晶片表面会有部分残留的水，此时再用IPA溶液清洗，IPA溶液与晶片表面的水混溶并且在水中扩散，这样残留水的水面各处的IPA浓度不一致。IPA浓度的不一致导致残留水的表面张力的差异，这种表面张力的差异引起的张力，即马拉高尼力(MARANGONI Force)引起晶片表面残留水的流动，进而可以清除掉晶片表面上的残留水。

晶片表面残留的HF溶液中的F离子是形成晶片焊盘缺陷AlF₃的主要原因，由于用冷水(例如温度低于40℃的水)很难清除晶片表面的残留HF溶液，因此使用温度在40℃-50℃的温水清洗效果会更好。在应用根据本发明的新的清洗方法对晶片表面进行清洗后，可以使AlF₃的结晶率(crystal ratio)从20％下降至0.2％，这样有效地抑制了AlF₃的生成，从而去除了晶片焊盘的表面缺陷。

本发明所述的方法并不限于对Al焊盘表面进行清洗。在Al以外的其它金属材料用作焊盘材料且用氢氟酸进行清洗的情况下也可以适用本发明的清洗方法。

根据如上所述的实施方式清洗焊盘的半导体器件可应用于多种集成电路(IC)中。根据本发明的IC例如是存储器电路，如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、或只读存储器(ROM)等等。根据本发明的IC还可以是逻辑器件，如可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、合并式DRAM逻辑集成电路(掩埋式DRAM)、射频(RF)器件或任意其他电路器件。

根据本发明方法清洗的IC晶片可用于例如用户电子产品，如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机等各种电子产品中。

综上所述，仅是本发明较佳的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等同实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法，所述方法包括如下步骤：

用含有氢氟酸的溶液对晶片进行第一次清洗，以去除晶片表面的钝化层，露出焊盘；

使用去离子水对所述晶片表面进行第二次清洗；

使用异丙醇溶液对所述晶片表面进行第三次清洗；

对所述晶片进行干燥。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括如下步骤：

对所述晶片进行电性验收测试；

对所述晶片外观进行检查；

对所述晶片进行封装。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述去离子水的温度为40℃～50℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二次清洗的清洗时间为40～50秒。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第三次清洗的清洗时间为10～20秒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于将对所述晶片第二次清洗和第三次清洗合并，将所述晶片旋转离心，并喷射去离子水和异丙醇的混合溶液。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于将对所述晶片第二次清洗和第三次清洗合并，将所述晶片浸泡在去离子水中漂洗抖动，然后喷IPA溶液。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述焊盘的材料是铝。