CN104157551B - 键合前进行基板表面预处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上进行第一次抛光，基板的研磨量为基板总厚度的3～5%；（2）将基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第二次抛光，基板的研磨量为基板总厚度的2～3%；（3）将基板在硬度为30～50邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第三次抛光，基板的研磨量为基板总厚度的1～1.5%；经步骤（3）抛光后的基板表面粗糙度<15nm；（4）基板依次经超声水洗、SC1低碱性溶剂和SC2酸性溶剂清洗；（5）基板干燥。本发明能够使基板表面平整度、清洁度和亲水性达到要求，并可对多种材料表面进行处理。

Description

键合前进行基板表面预处理的方法
技术领域
本发明涉及一种键合前进行基板表面预处理的方法，尤其是一种在小线宽线距的C2W（chip to wafer）芯片或W2W（wafer to wafer）芯片的键合工艺过程中，利用CMP（化学机械抛光）对基板表面进行预处理的方法。
背景技术
随着微电子工业的蓬勃发展，集成电路电子封装业正快速地向体积小，高性能，高密集，多芯片方向推进。业界主流的倒装焊（Flip chip bump）工艺越来越快地深入到小线宽线距的领域，目前15~20μm 微凸点（bump）/20~40μm脚距（pitch）技术已经成熟，10μmbump/20μm pitch技术也日渐完善，而一些前沿的研发团队也已在5μm bump/10μm pitch技术领域有了成功的经验。随着线宽线距不断趋于精密，对C2W/W2W键合前的表面处理也提出了更高的要求，除了得到亲水性表面以便键合时获得较强的共价键强度以外，更对表面平整度和粗糙度有了更高的要求。而CMP技术以纳米级的平整化水平及磨后的清洗处理，可以很好地满足工艺要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种键合前进行基板表面预处理的方法，使基板表面平整度、清洁度和亲水性达到要求，并且可以对多种材料的表面进行处理。
按照本发明提供的技术方案，一种键合前进行基板表面预处理的方法，特征是，包括以下工艺步骤：
（1）基板第一次抛光：将基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第一次抛光，研磨头主压力区的压力值为2.5～3psi，基板的研磨量为基板总厚度的3～5%；
（2）基板的第二次抛光：将步骤（1）处理后的基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第二次抛光，研磨头主压力区的压力值为2～2.5psi，基板的研磨量为基板总厚度的2～3%；经步骤（1）和步骤（2）抛光后的基板表面平整度<5%；
（3）基板的第三次抛光：将步骤（2）处理后的基板在硬度为30～50邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第三次抛光，研磨头主压力区的压力值为1～2psi，基板的研磨量为基板总厚度的1～1.5%；经步骤（3）抛光后的基板表面粗糙度<15nm；
（4）经过三次抛光后将基板依次经超声水洗、SC1低碱性溶剂和SC2酸性溶剂清洗；
（5）对基板进行干燥。
进一步的，所述步骤（1）和步骤（2）中所采用的研磨液对键合表面材料的选择比为1:1，研磨液中研磨颗粒采用SiOx、Al2O3或CeO2，研磨颗粒尺寸为5～160nm，研磨液中研磨颗粒的含量为0.01wt%~20wt%。
进一步的，所述步骤（3）中所采用的研磨液与步骤（1）、步骤（2）相同，或者采用去离子水。
进一步的，所述步骤（1）和步骤（2）中，研磨头的转速为70～130rpm，研磨垫的转速为70～130rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别。
进一步的，所述步骤（3）中，研磨头的转速为60～90rpm，研磨垫的转速为60～90rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别。
进一步的，所述步骤（4）中，采用超声波和去离子水清洗时，超声功率为150～400MHz，清洗时间为5～60秒。
进一步的，所述步骤（4）中， SC1低碱性溶剂的组份为氨水、双氧水和水，体积比为1:1: 5～40，清洗时间为5～60秒。
进一步的，所述步骤（4）中，SC2酸性溶剂的组份为盐酸、双氧水、水，体积比为1:1:5～40；清洗时间范围5~60秒。
进一步的，所述基板为硅基板。
本发明具有以下优点：
（1）经本发明所述方法预处理后的表面平整度<5%，有利于小线宽线距bump的键合；
（2）本发明所述方法可以处理多样化材料的表面，对于Cu-Cu键合，Au-Au键合，氧化物-氧化物（oxide-oxide）键合以及金属-聚合物（metal-polymer hybrid）键合等多种材料表面都可以进行处理；
（3）本发明所述方法在表面平整化之后可以进行多步的清洗工艺，从而获得清洁度和亲水性达到要求的表面，从而保证了强共价键的键合。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明中所采用的氨水、双氧水和盐酸均为市售产品，相应的浓度分别为：25%～28%、30%、37%。
所述键合前进行基板表面预处理的方法，以硅片基板为例，包括以下工艺步骤：
（1）基板的第一次抛光：
a、选择合适的研磨液，研磨液由研磨颗粒、稳定剂（如磷酸、有机酸等）、氧化剂（如H2O2、Fe（NO3）3、KIO3等）、润滑剂（如甘油等）、抑制剂（如KOH、NH4OH等）、表面活性剂（如苯并三氮唑BTA）和去离子水组成，其中，研磨颗粒为SiOx、Al2O3或CeO2，研磨颗粒尺寸为5～160nm，研磨液中研磨颗粒的含量为0.01wt%~20wt%；由于本发明所述键合前进行表面预处理的方法可用于处理多种材料的键合表面，当对铜铜键合的表面进行预处理时，则研磨液中需要根据铜研磨的原理，进行相应的调节和配比；总之，本发明所述研磨液的选择标准是：研磨液对键合表面各种材料的选择比为或尽量接近1:1；
b、选择合适的研磨垫，研磨垫的硬度为50～100邵氏D，具体可以采用的研磨垫如陶氏化学市售的IC1010研磨垫；
c、基板进行抛光时，研磨头的主压力区的压力以较高的工艺可靠性为前提，研磨头主压力区的压力值为2.5～3psi，研磨头的转速为70～130rpm，研磨垫的转速为70～130rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别；基板的研磨量为基板总厚度的3～5%；
（2）基板的第二次抛光：该步骤作为第一次抛光的补充，有助于提高生产效率；
a、研磨液和研磨垫的选择与步骤（1）中的选择相同；
b、基板进行抛光时，研磨头主压力区的压力值为2～2.5psi，研磨头的转速为70～130rpm，研磨垫的转速为70～130rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别；基板的研磨量为基板总厚度的2～3%；
经步骤（1）和步骤（2）抛光后的基板表面平整度达到<5%的要求；
（3）基板的第三次抛光：
a、研磨液的选择与步骤（1）、步骤（2）相同，或者采用去离子水；
b、研磨垫的硬度为30～50邵氏D，具体可以采用的研磨垫如陶氏化学市售的Poitex研磨垫或Fujibo市售的fujibo研磨垫；
c、基板进行抛光时，研磨头主压力区的压力低于第一次抛光和第二次抛光的压力，压力值为1～2psi，研磨头的转速为60～90rpm，研磨垫的转速为60～90rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别；基板的研磨量为基板总厚度的1～1.5%；经第三次研磨后基板表面的粗糙度达到<15nm的要求；
（4）抛光后对基板进行清洗：抛光后的清洗对于最终形成亲水性的清洁表面至关重要，通过多步清洁来实现这样的目标；
第一步：采用超声波和去离子水清洗，将基板表面较大的颗粒（>5um）除去；超声清洗时的超声功率为150～400MHz，清洗时间为5～60秒；
第二步：选用SC1低碱性溶剂去除基板表面较小的颗粒（1~5um）；其中，SC1低碱性溶剂的组份为氨水、双氧水和水，体积比为1:1: 5～40，清洗时间为5～60秒；
第三步：选用SC2酸性溶剂使基板表面呈现较好的亲水性，其中，SC2酸性溶剂的组份为盐酸、双氧水、水，体积比为1:1:5～40；清洗时间范围5~60秒；
（5）完成工艺前，对基板进行干燥，保持表面清洁；具体干燥方法可以采用现有常见的干燥方法，如利用IPA（异丙醇）对基板表面进行干燥，或者采用高速自转进行干燥；
所述IPA（异丙醇）干燥方法为：将异丙醇（IPA）与高纯氮（PN2）混合成为雾状气流，喷于硅片表面，从而达到干燥目的；其中，IPA流量控制在0.2~0.8g/min，PN2的压力控制在1~10slm；
所述高速自转干燥方法为：利用马达带动基板高速自转，甩干硅片表面的水，硅片转速控制在1500～2200rpm。

Claims (5)

1.一种键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）基板第一次抛光：将基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第一次抛光研磨，研磨头主压力区的压力值为2.5～3psi，基板的研磨量为基板总厚度的3～5%；
（2）基板的第二次抛光：将步骤（1）处理后的基板在硬度为50～100邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第二次抛光研磨，研磨头主压力区的压力值为2～2.5psi，基板的研磨量为基板总厚度的2～3%；经步骤（1）和步骤（2）抛光后的基板表面平整度<5%；
（3）基板的第三次抛光：将步骤（2）处理后的基板在硬度为30～50邵氏D的研磨垫上采用研磨液进行第三次抛光研磨，研磨头主压力区的压力值为1～2psi，基板的研磨量为基板总厚度的1～1.5%；经步骤（3）抛光后的基板表面粗糙度<15nm；
（4）将经过三次抛光后的基板依次经超声水洗、SC1碱性溶剂和SC2酸性溶剂清洗；
（5）最后对清洗过的基板进行干燥处理；
所述步骤（1）和步骤（2）中所采用的研磨液对键合表面材料的选择比为1:1，研磨液中研磨颗粒采用SiOx、Al2O3或CeO2，研磨颗粒尺寸为5～160nm，研磨液中研磨颗粒的含量为0.01wt%~20wt%；
所述步骤（1）和步骤（2）中，研磨头的转速为70～130rpm，研磨垫的转速为70～130rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别；
所述步骤（3）中，研磨头的转速为60～90rpm，研磨垫的转速为60～90rpm，并且研磨垫与研磨头的转速保持1rpm的差别；
所述步骤（4）中，采用超声波和去离子水清洗时，超声功率为150～400MHz，清洗时间为5～60秒。
2.如权利要求1所述的键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是：所述步骤（3）中所采用的研磨液与步骤（1）、步骤（2）相同，或者采用去离子水。
3.如权利要求1所述的键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是：所述步骤（4）中，SC1碱性溶剂的组份为氨水、双氧水和水，体积比为1:1: 5～40，清洗时间为5～60秒。
4.如权利要求1所述的键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是：所述步骤（4）中，SC2酸性溶剂的组份为盐酸、双氧水或水，体积比为1:1:5～40；清洗时间范围5~60秒。
5.如权利要求1所述的键合前进行基板表面预处理的方法，其特征是：所述基板为硅基板。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106115612B (zh) * 2016-07-11 2017-11-17 中国电子科技集团公司第四十五研究所 一种晶圆平坦化方法
CN111250863B (zh) * 2020-03-31 2021-06-29 格物感知（深圳）科技有限公司 一种特殊无铝焊接键合工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943558A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 采用cmp对以聚合物为介质层的大马士革工艺中铜沉积后的表面进行平坦化的方法
CN103943557A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 利用cmp对重布线层中聚合物介质层表面进行平坦化的方法
CN103943491A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 在转接板工艺中采用cmp对基板表面进行平坦化的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4224517B2 (ja) * 2007-02-20 2009-02-18 昭和電工株式会社 円盤状基板の研磨方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943558A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 采用cmp对以聚合物为介质层的大马士革工艺中铜沉积后的表面进行平坦化的方法
CN103943557A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 利用cmp对重布线层中聚合物介质层表面进行平坦化的方法
CN103943491A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 在转接板工艺中采用cmp对基板表面进行平坦化的方法

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