CN104624548A - 晶片堆迭结构的洗净方法及洗净设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种晶片堆迭结构的洗净方法，其特征在于，先提供一晶片堆迭结构，该晶片堆迭结构具有至少一位于晶片与基板之间的微小间隙，该微小间隙约为20～50μm，尚具有可让液体流通的空间，之后提供一化学清洗液，并使该化学清洗液以毛细现象进入该微小间隙，再进一步以特定模式自该微小间隙排出。采用本发明的方法，可有效去除三维、垂直互连的晶片堆迭结构中微小间隙内的助焊剂或其他杂质。

Description

晶片堆迭结构的洗净方法及洗净设备

技术领域

本发明涉及一种半导体洁净技术（Clean technology），特别是一种晶片堆迭结构的洗净方法及洗净设备。

背景技术

按，微处理器晶片包括一逻辑单元和多个快取记忆体，若逻辑单元和快取记忆体皆以二维（two-dimensional；2-D）图案配置，则晶片的实体尺寸将限制快取记忆体的数量（因为大面积晶片的制程不良所造成），从而局限了微处理器的性能。

为解决晶片上的2-D资源问题，目前正积极开发建构三维（three-dimensional；3-D）积体电路的方法。一般来说，典型的3-D IC的制造过程包括：制作导孔（Via Formation）、填充导孔（Via Filling）、晶圆薄化（Wafer Thinning）、及晶圆接合（Wafer Bonding）等四大步骤，并且在每一个步骤前后还必须进行晶圆洗净的步骤，以避免晶圆在处理过程中发生污染。

进一步来说，晶圆接合的步骤大致上可分成晶片到晶圆（Chip to Wafer,C2W）、晶片到晶片（Chip to Chip,C2C）、晶圆到晶圆（Wafer to Wafer,W2W）等三种型式。然而，无论是晶圆与晶圆或晶圆与晶片接合所形成的间隙通常为20～50μm，因此如何去除此类微小间隙内残留的助焊剂或其他杂质，已成为目前急需克服挑战的技术瓶颈。

目前业界多以高压洗净、浸泡洗净、超音波洗净等工艺清洗半导体晶圆。其中，高压洗净工艺一般将清洗液喷射到待洗净的加工件，由于该洗净方式需要非常高的液体供给压力，通常需使用到工作压力80公斤以上的高压泵，导致洗净工艺的高成本化；浸泡洗净工艺一般将待洗净的加工件浸泡于清洗液中，然而此洗净方式往往无法有效移除20～50μm的微小间隙内残留的助焊剂或其他杂质；超音波洗净工艺一般是对待洗净的加工件施加超音波振动，然而为了提高该加工件的洁净程度，通常需要增大超音波振动的输出，随着输出增大，则基板上的晶片、图案等损伤的可能性亦相对增加，对元件的电性造成不良。

因此，本发明人有鉴于传统的洗净方式实在有其改良必要性，遂以其多年从事相关领域的创作设计及专业制造经验，积极地针对微小间隙内的洁净方法进行研究改良，在各方条件的审慎考量下终于开发出本发明。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺失，提出一种晶片堆迭结构的洗净方法及洗净设备，主要是通过控制化学清洗液的流通方向，以完全去除三维、垂直互连的晶片堆迭结构中20～50μm的微小间隙内的助焊剂或其他杂质，进而可提高后续制程良率。

为达上述目的及功效，本发明采用以下技术方案：一种晶片堆迭结构的洗净方法，包括以下步骤：首先，提供一晶片堆迭结构，该晶片堆迭结构具有至少一位于晶片与基板之间的微小间隙，该微小间隙具有可让液体流通的一流入侧及一流出侧；接着，提供一化学清洗液，并使该化学清洗液从该流入侧进入该微小间隙，且进一步自该流出侧排出；随后，以一有机溶剂清洗该晶片堆迭结构，将该晶片堆迭结构上残留的该化学清洗液置换成该有机溶剂；最后，进行一干燥步骤，以移除该晶片堆迭结构上残留的该有机溶剂。

基于上述晶片堆迭结构的洗净方法，本发明还提供一种洗净设备，用于去除一晶片堆迭结构上残留的助焊剂，其中该晶片堆迭结构具有至少一位于晶片与基板之间的微小间隙，且该微小间隙具有可让液体流通的一流入侧及一流出侧，该洗净设备包括一清洗腔室、一承载平台、一供液装置及一抽液装置。其中该承载平台设置于该清洗腔室内；该供液装置设置于该承载平台的上方，用以将一化学清洗液施加于该基板上，并使该化学清洗液沿着该基板从该流入侧进入该微小间隙；该抽液装置设置于该承载平台的上方，用以驱使该化学清洗液流通过该微小间隙并自该流出侧排出，以完全带走残留于该微小间隙内的助焊剂。

是以，本发明通过一供液装置搭配一抽液装置以提供化学清洗液，并控制化学清洗液以特定方向流通过三维、垂直互连的晶片堆迭结构中20～50μm的微小间隙，可避免造成基板上的晶片及/或图案损伤，并且可完全带走微小间隙内残留的助焊剂，以获得较佳洁净度的晶片堆迭结构，确保元件的电性特性。

以上关于本发明内容的说明以及以下实施方式的说明用以举例并解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围进一步的解释。

附图说明

图1为本发明的晶片堆迭结构的洗净方法的工艺过程示意图。

图2为本发明的晶片堆迭结构的洗净方法的流程图。

图3为本发明的洗净设备的示意图。

图4为本发明的供液装置与抽液装置的使用状态图。

1  洗净设备

10  清洗腔室

11  承载平台

12  供液装置

121  输液管

122  喷嘴

13  抽液装置

131  排液管

132  抽液座

1321  滑移结构

1321a  滚轮型滑动结构

1321b  毛刷型滑动结构

14  加热装置

W 晶片堆迭结构

S 基板

C 晶片

G 微小间隙

Gi 流入侧

Go 流出侧

具体实施方式

本发明揭露一种新颖的洗净工艺，其特征在于通过一供液装置与一抽液装置提供化学清洗液，并控制化学清洗液的流动方向，以有效去除三维、垂直互连的晶片堆迭结构中20～50μm的微小间隙内的助焊剂或其他杂质。下文特举一较佳实施例并配合所附图示，对本发明的晶片堆迭结构的洗净方法的工艺特征作进一步阐述；本领域技术人员可由本发明所揭露内容轻易了解本发明的优点及功效，并在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的方法。

请参考图1及图2，其中图2为本发明较佳实施例的晶片堆迭结构的洗净方法的流程图。依次执行图2所示的各步骤便可完成晶片堆迭结构的洗净，以获得较佳洁净度（Cleanliness）的晶片堆迭结构。

首先执行步骤S10，提供一待清洗的晶片堆迭结构W（如图1所示）。具体而言，晶片堆迭结构W包含一基板S及位于基板S上的至少一晶片C，其中晶片C以覆晶方式固接于基板S上；当覆晶作业完成后，晶片C与基板S之间焊固有凸块或锡球（未标示），因此晶片C与基板S之间便具有20～50μm的一微小间隙G，且微小间隙G具有可让液体流通的一流入侧Gi及一流出侧Go。

需说明的是，由于在进行焊接作业时需先利用助焊剂（Flux）把基板S上的焊点或晶片C上的凸块的氧化物、油渍等去除以达到良好焊接效果，因此晶片堆迭结构W上通常会残留有相当助焊剂，尤其残留于微小间隙G内的助焊剂特别难以去除。

请继续参考图1，为能完全去除微小间隙G内的助焊剂，本发明接着执行步骤S12，提供一化学清洗液，并使化学清洗液从流入侧Gi进入微小间隙G，且进一步自流出侧Go排出。值得说明的是，本步骤使用一供液装置12搭配一抽液装置13来达成上述目的。

当供液装置12及抽液装置13于使用时，由供液装置12在基板S上施加化学清洗液，且施加位置邻近于流入侧Gi，并配合使用抽液装置13从流出侧Go提供吸力，使化学清洗液沿着基板S表面从流入侧Gi流动进入微小间隙G，进一步流通过微小间隙G自流出侧Go流动排出，以带走微小间隙G内的助焊剂。需说明的是，本发明并不限制化学清洗液的种类，所采用的化学清洗液可根据助焊剂的种类而有所改变。

请参考图3，为了能据以实施上述有关晶片堆迭结构W的清洗作业（步骤S12），本发明特提供一种洗净设备1，使用时只需要将晶片堆迭结构W置入其中便可完全去除微小间隙G内残留的助焊剂。如图所示，洗净设备1包括一清洗腔室10、一承载平台11、一供液装置12、一抽液装置13及一加热装置14。

在本具体实施例中，承载平台11被一支撑结构（未标示）固设于清洗腔室10内，用于承载待清洗的晶片堆迭结构W；供液装置12与抽液装置13分别通过悬吊结构（未绘示）可移动地设置于承载平台11上方，提供并控制化学清洗液以去除助焊剂；加热装置14固设于支撑结构上且邻近于承载平台11，可使晶片堆迭结构W在一适当温度下进行清洗，所述的适当温度优选为介于70至80℃之间，其中又以75℃为更佳。

需提及的是，所述的支撑结构及悬吊结构只要能达到固定特定元件的效果即可，本发明并不限制支撑结构及悬吊结构的具体态样；故举凡使用位于承载平台11上方的供液装置12与抽液装置13提供化学清洗液，并控制化学清洗液的流动方向者，均落入本发明的范畴。

更详细地说，供液装置12具有一输液管121及一喷嘴122，其中输液管121连接至一清洗液供应端（未绘示），喷嘴122固接于输液管121的一端且两者彼此连通，可从晶片C及基板S上方施加化学清洗液到微小间隙G内；较佳地，输液管121上可设置一电磁阀（未绘示）以控制化学清洗液的输送量。

抽液装置13包含一排液管131及一抽液座132，所述的排液管131具有一第一端及一第二端，其中第一端连接至一真空吸取装置（未绘示），第二端则与抽液座132的底端相连接；再者，抽液座132的底端还设有一滑移结构1321，其可为滚轮型滑动结构1321a或毛刷型滑动结构1321b，以便于在基板S上滑动并准确位移至任一待清洗位置。需说明的是，本发明并不限制滑移结构1321的具体态样，所述的滑移结构1321只要能使抽液座132在基板S上任意滑动便可。

根据本发明的较佳实施例，在完成化学清洗液的清洗作业后，所述晶片堆迭结构的洗净方法更进一步包括步骤S14，改换纯水并利用相同清洗方式将化学清洗液移除。具体地说，本步骤同样通过所述供液装置12搭配抽液装置13使纯水从微小间隙G的流入侧Gi进入微小间隙G，且进一步自流出侧Go排出，以带走微小间隙G内的化学清洗液，进而晶片堆迭结构W的后续干燥程序可以达到良好的干燥效果。值得一提的是，采用本发明晶片堆迭结构的洗净方法所洗净的晶圆/晶片堆迭结构W可适用任合干燥方式，例如IPA蒸气干燥，本发明非对此施加限制。

綜上所述，相较现有晶圆洗净工艺中去除助焊剂的方式，本发明通过一供液装置搭配一抽液装置以提供化学清洗液，并控制化学清洗液以特定方向流通过三维、垂直互连的晶片堆迭结构中20～30μm的微小间隙，可避免造成基板上的图案及/或晶片损伤，并且可完全带走微小间隙内残留的助焊剂，以获得较佳洁净度的晶片堆迭结构，确保产品的电性特性。

惟以上所述仅为本发明之较佳实施例，非意欲局限本发明之专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为之等效变化，均同理皆包含于本发明之权利保护范围内，合予陈明。

Claims (9)

1.一种晶片堆迭结构的洗净方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一晶片堆迭结构，该晶片堆迭结构具有至少一位于晶片与基板之间的微小间隙，该微小间隙具有可让液体流通的一流入侧及一流出侧；以及

提供一化学清洗液，并使该化学清洗液从所述流入侧进入所述微小间隙，且自所述流出侧排出。

2.根据权利要求1的晶片堆迭结构的洗净方法，其中在所述提供一化学清洗液的步骤中，以一供液装置将所述化学清洗液施加于所述基板上，并使所述化学清洗液沿着所述基板从所述流入侧进入所述微小间隙，以及以一抽液装置驱使所述化学清洗液流通过所述微小间隙并自所述流出侧排出。

3.根据权利要求1的晶片堆迭结构的洗净方法，其中在所述提供一化学清洗液的步骤之后，还包括一纯水清洗步骤，使纯水从所述流入侧进入所述微小间隙，且自所述流出侧排出，以带走所述微小间隙内的所述化学清洗液。

4.根据权利要求3的晶片堆迭结构的洗净方法，其中在所述纯水清洗步骤之后，还包括一干燥步骤，用以移除所述晶片堆迭结构上残留的纯水。

5.一种洗净设备，用于去除一晶片堆迭结构上残留的助焊剂，其中该晶片堆迭结构具有至少一位于所述晶片与基板之间的微小间隙，且所述微小间隙具有可让液体流通的一流入侧及一流出侧，其特征在于，所述洗净设备包括：

一清洗腔室；

一承载平台，设置于所述清洗腔室内；

一供液装置，设置于所述承载平台的上方，用以将一化学清洗液施加于所述基板上，并使所述化学清洗液沿着所述基板从所述流入侧进入所述微小间隙；及

一抽液装置，设置于所述承载平台的上方，用以驱使所述化学清洗液流通过所述微小间隙并自所述流出侧排出，以完全带走残留于所述微小间隙内的助焊剂。

6.根据权利要求5的洗净设备，其中所述供液装置包括一输液管及与该输液管相连通的一喷嘴，所述抽液装置包括一排液管及与该排液管相连通的一抽液座。

7.根据权利要求6的洗净设备，其中所述抽液座的底端进一步设有一滑移结构。

8.根据权利要求7的洗净设备，其中所述滑移结构为一滚轮型滑动结构或一毛刷型滑动结构。

9.根据权利要求5的洗净设备，更包括一加热装置，该加热装置设置于所述承载平台的下方。