CN103113972B - 一种芯片铜互连封装用高效划片液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片铜互连封装用高效划片液，该划片液按质量百分比计包含：2%-7%的分子量在2000-20000之间的聚乙二醇和聚乙烯醇的其中之一或该两种聚合物的不同分子量的混合物；0.001%-0.5%的聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂；0.01-0.5%的喹啉或噻唑类缓蚀剂。聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂的亲油基团至少含有2个支链。该高效划片液的溶剂采用超纯水，稀释至5000-6000倍后使用。本发明提供的芯片铜互连封装用高效划片液，稀释倍数在5000-6000左右，能够减少切割过程中的产生的碎屑及其污染，同时减缓切割过程中焊盘的腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种划片液，具体地，涉及一种芯片铜互连封装用高效划片液。
背景技术
半导体集成电路在晶圆上完成加工，每片晶圆上集成了上万（甚至几十万）个集成电路芯片。制作好集成电路的晶圆传递到封装厂制作成半导体器件，封装厂首先将晶圆上的集成电路切割成独立芯片单元，然后将芯片封装到封装体中形成半导体元件。切割过程中划刀与晶圆的摩擦，会产生碎屑及静电，碎屑粘附在焊盘上难以清洗干净，同时由于焊盘直接暴露在空气中，容易产生腐蚀，这些都会导致后续的金线与焊盘焊接不良，引起失效。随着半导体技术的发展和市场需要，芯片线宽特征尺寸越来越小，特别当特征尺寸达到45nm以下时，微小的碎屑粘附就会带来产品的失效，此时对划片工艺要求会更高。需要一种高效的芯片划片液，能够有效减少切割过程中产生的碎屑并减缓切割过程芯片焊盘的腐蚀，从而提高划片的良率。
传统的做法是使用超纯水或者溶解有二氧化碳的超纯水来清洗刀片和晶片划槽，目前也有一些市售的划片液在使用。市售的划片液一般通过增加超纯水的电导率减少电荷的沉积，通过使用一些表面活性剂降低纯水的表面张力，使碎屑容易清洗。
专利CN 101701156A（US20100009517）提供一种在晶圆划片期间，能有效抑制污染残渣在暴露的金属化区域的粘附和暴露金属化区域的腐蚀，包括：至少一种二羧酸或其盐类；至少一种羟基羧酸或其盐类，或含有氨基的酸；表面活性剂，选自磷酸酯支链醇乙氧基化物型表面活性剂，使用时稀释倍数为1000。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于集成电路芯片封装前划片工艺（包括铝工艺芯片和铜互连工艺）中的划片液，以减少切割过程中的产生的碎屑及其污染，同时能够减缓切割过程中焊盘的腐蚀，能够保证在切割过程中划片刀和晶圆充分润湿。
为了达到上述目的，本发明提供了一种芯片铜互连封装用高效划片液，其中，该高效划片液按质量百分比计包含：
2%-7%的分子量在2000-20000之间的聚乙二醇和聚乙烯醇的其中之一或该两种聚合物的不同分子量的混合物；0.001%-0.5%的聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂；0.01-0.5%的喹啉或噻唑类缓蚀剂。
所述的聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂的亲油基团至少含有2个支链。
上述的芯片铜互连封装用高效划片液，其中，所述的聚硅醚类表面活性剂的通式为：
式中m为0-10，n为1-15。R是具有亲水性的基团，可以是聚硅氧烷聚醚（( CH2 ) 3O ( C2H4O ) a ( C3H6O ) b( C2H4O) cR1）、聚硅氧烷季铵盐、或者含有糖基的亲水基团。例如一种含有糖基的亲水基团如下所示：
上述的芯片铜互连封装用高效划片液，其中，所述的磷酸酯类表面活性剂包含聚氧乙烯双烷基磷酸酯，二醇醚磷酸酯钠盐，二烷基磷酸酯钠盐，聚氧乙烯单烷基磷酸酯等的中的一种或几种的组合。
上述的芯片铜互连封装用高效划片液，其中，所述的高效划片液的溶剂采用超纯水。
上述的芯片铜互连封装用高效划片液，其中，所述的高效划片液稀释至5000-6000倍后使用。
本发明提供的芯片铜互连封装用高效划片液具有以下优点：
本发明提供的高效划片液中包含的表面活性剂能够以化学吸附的作用粘附在划片刀和切割断面上，减少切割过程中刀具与晶圆的摩擦，从而降低了硅片碎屑及静电的产生并容易被冲洗干净，避免碎屑在焊盘上的聚集。该划片液加入的是聚硅醚类或磷酸酯类表面活性剂，使其稀释倍数在5000-6000左右，效果同传统的划片液稀释1000倍后相当，因而更加高效。
另外，由于缓蚀组分的加入，阻止了切割过程中焊盘直接暴露在水溶液中而产生的腐蚀。
附图说明
图1a至图1d为本发明的两个实施例所得的芯片铜互连封装用高效划片液与市售划片液和超纯水的划片效果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的芯片铜互连封装用高效划片液，其中按质量百分比计包含：
2%-7%的分子量在2000-20000之间的聚乙二醇和聚乙烯醇的其中之一或该两种聚合物的不同分子量的混合物；0.001%-0.5%的聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂；0.01-0.5%的喹啉或噻唑类缓蚀剂。
聚硅醚类表面活性剂或磷酸酯类表面活性剂的亲油基团至少含有2个支链。
该高效划片液的溶剂采用超纯水，然后稀释至5000-6000倍后使用。
实施例1
将6g聚乙烯醇10000、4g聚乙二醇300加入到189g超纯水中，在30℃条件下搅拌1h后放置2h。在搅拌的条件下分别加入0.1g有机硅表面活性剂FY-4903和0.02g的二醇醚磷酸酯，最后加入0.04g的二苯基喹啉。
以上溶液放置12小时后开始使用，在稀释5000倍的条件下测试溶液的表面张力，并测试其划片效果。
实施例2
将10g的聚乙二醇10000和4g的聚乙二醇2000加入到185g的超纯水中，在30℃条件下搅拌2h。在搅拌条件下加入0.1g的聚氧乙烯双烷基磷酸酯和0.04g的十二烷基苯磺酸钠，最后加入0.1g的巯基苯并噻唑。
以上溶液放置12小时后开始使用，在稀释5000倍的条件下测试溶液的表面张力，并测试其划片效果。
使用实施例1和实施例2所得的高效划片液进行划片，并与使用市售的需要稀释1000倍后使用的划片液，以及只使用超纯水进行划片的结果进行对比。划片后采用SEM（Scanning Electron Microscopy，扫描电子显微镜）观察表面外观，结果如图1a至图1d所示，其中图1a为实施例1，图1b为实施例2，图1c为市售的稀释1000倍使用的划片液，图1d为超纯水。使用超纯水清洗的样品表面有很多微粒，使用实施例1和实施例2制备的划片液在稀释5000倍的条件下使用效果良好，划片后样片表面没有微粒残留，达到市售产品稀释1000倍的效果。
本发明提供的芯片铜互连封装用高效划片液，利用润湿作用提高划片过程中对碎屑的清洗，同时利用表面活性剂在切割过程中的高效吸附减少划片过程中产生的碎屑及碎屑在芯片上的吸附。选用的聚乙二醇和聚乙烯醇具有悬浮分散以及润滑和冷却功能，具有携载能力强、高悬浮、高润滑、易清洗的优点。高效的表面活性剂的加入可以在切削过程中减少碎屑及静电的产生，并能够稀释很大的倍数。高效表面活性剂选择主体结构为聚硅醚类或聚磷酸酯之类，选取有效的支链结构能够保证该表面活性剂在切割过程中的高效吸附。该高效划片液还加入了缓蚀剂组分，因而同时具有抗蚀作用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (2)
1.一种芯片铜互连封装用高效划片液，其特征在于，该高效划片液按质量百分比计包含：
2%-7%的分子量在2000-20000之间的聚乙二醇和聚乙烯醇的其中之一或该两种聚合物的不同分子量的混合物；
0.001%-0.5%的聚硅醚表面活性剂或磷酸酯表面活性剂；
0.01-0.5%的喹啉或噻唑缓蚀剂；
所述的聚硅醚表面活性剂或磷酸酯表面活性剂的亲油基团至少含有2个支链；
所述的聚硅醚表面活性剂的通式为：
式中m为0-10，n为1-15，R是具有亲水性的基团；
所述的高效划片液稀释至5000-6000倍后使用；
所述的具有亲水性的基团为聚硅氧烷聚醚、聚硅氧烷季铵盐或含有糖基的亲水基团的其中之一；
所述的磷酸酯表面活性剂为聚氧乙烯双烷基磷酸酯、二醇醚磷酸酯钠盐、二烷基磷酸酯钠盐以及聚氧乙烯单烷基磷酸酯中的一种或几种的组合。
2.如权利要求1所述的芯片铜互连封装用高效划片液，其特征在于，所述的高效划片液的溶剂采用超纯水。
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