CN108054079A - 焊盘结晶缺陷的去除方法 - Google Patents

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杨小燕
林爱梅
张磊
许向辉
陈昊瑜
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    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
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Abstract

本发明公开了一种焊盘结晶缺陷的去除方法，步骤1、利用PVD机台获得惰性气体等离子体；步骤2、利用所述惰性气体等离子体轰击晶圆表面；步骤3、惰性气体等离子体对焊盘中的正常铝表面和结晶缺陷同时产生溅射作用，使焊盘不断减薄；当焊盘减薄量超过结晶缺陷的厚度后，结晶缺陷被彻底去除。本发明简单易实现，低成本，效果好。

Description

焊盘结晶缺陷的去除方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是涉及一种焊盘结晶缺陷的去除方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，随集成电路集成度的增加和尺寸的减小，集成电路的封装精度要求越来越高，焊盘作为芯片与外部电气互连与信息沟通的媒介，其与金属线的键合质量及可靠性的控制难度也随之增大。键合质量很大程度上取决于焊盘本身的质量，其中焊盘表面的结晶缺陷是引起键合工艺失效的主要原因之一。焊盘结晶缺陷是指焊盘表面铝铜合金与氟元素在一定湿度环境中发生反应而形成的一种晶体缺陷，该晶体的存在会造成封装工艺中焊盘与金属线的粘结不足，进而引发键合问题。
焊盘结晶缺陷的中心一般位于多个铝晶粒的交界处，形状一般呈现为花瓣状或荷叶状，大小为几十纳米到十几微米之间，厚度为几十纳米到几百纳米之间。
常见的焊盘结晶缺陷去除方法主要包括有机溶剂和光刻加干法刻蚀法，这些方法适用于去除尺寸较小的焊盘结晶缺陷，但对于尺寸较大的结晶缺陷效果不佳，且易造成较大的铝损失并导致凹坑以及表面平整度差等问题，可能影响后续封装键合的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种焊盘结晶缺陷的去除方法，它简单易实现，低成本。
为解决上述技术问题，本发明的焊盘结晶缺陷的去除方法，包括如下步骤：
步骤1、利用PVD(物理气相沉积)机台获得惰性气体等离子体；
步骤2、利用所述惰性气体等离子体轰击晶圆表面；
步骤3、惰性气体等离子体对焊盘中正常铝表面和结晶缺陷同时产生溅射作用，使焊盘不断减薄；当焊盘减薄量超过结晶缺陷的厚度后，结晶缺陷被彻底去除。
本发明的方法主要是利用PVD机台对辉光放电过程中产生的惰性气体等离子体(如Ar+，氩气等离子体)进行加速，使其获得一定的动能后直接轰击晶圆表面，对焊盘表面形成溅射作用，去除焊盘表面的结晶缺陷。惰性气体等离子体轰击焊盘时，会对焊盘中的正常铝表面和结晶缺陷同时产生溅射作用，当焊盘表面的溅射量超过焊盘结晶缺陷的厚度后(一般为几十～几百纳米)，结晶缺陷将被完全去除。由于惰性气体等离子体溅射是一种物理刻蚀，对铝与结晶缺陷的刻蚀选择比较低，刻蚀速率较为相近，能够获得较好的焊盘表面平整度，有利于改善传统焊盘结晶缺陷去除方法存在的凹坑以及表面平整度差等问题。此外，该方法可直接利用PVD等现有机台进行，简单易实现且成本较低，效果好。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是具有结晶缺陷的焊盘侧面剖面图；
图2是利用氩气等离子体溅射去除焊盘结晶缺陷的示意图。
具体实施方式
芯片焊盘上的结晶缺陷是一种铝、氧和氟组成的化合物AlOxFy，该晶体缺陷会引起键合失效等问题，影响封装质量和可靠性。针对目前常用的焊盘晶体缺陷去除方法存在的各项不足：有机溶剂和光刻加干法刻蚀法适用于去除尺寸较小的焊盘结晶缺陷，但对于尺寸较大的结晶缺陷效果不佳，且易造成较大的铝损失并导致凹坑以及表面平整度差等问题，可能影响后续封装键合的质量。为此，本发明提供一种利用等离子体溅射去除焊盘结晶缺陷的方法，主要是利用PVD机台对辉光放电过程中产生的惰性气体等离子体(如Ar+)进行加速，使其获得一定的动能后直接轰击晶圆表面，对焊盘表面形成溅射作用，去除焊盘表面的结晶缺陷。惰性气体等离子体轰击焊盘时，会对焊盘中的正常铝表面和结晶缺陷同时产生溅射作用，当焊盘表面的溅射量超过焊盘结晶的厚度后(一般为几十～几百纳米)，结晶缺陷将被完全去除。具体的实施步骤如下：
步骤一、利用PVD等机台获得具有一定动能的惰性气体等离子体，如Ar+等。
步骤二、利用惰性气体等离子体轰击晶圆表面。
步骤三、惰性气体等离子体对焊盘中的正常铝表面和结晶缺陷同时产生溅射作用，使焊盘不断减薄。
步骤四、当减薄量超过焊盘结晶缺陷的厚度后，结晶缺陷被彻底去除。
惰性气体等离子体为氦气等离子体。
惰性气体等离子体为氮气等离子体。
惰性气体等离子体轰击晶圆表面的过程在真空中进行。
焊盘侧面具有的结晶缺陷可参见图1所示。利用Ar+等离子体溅射去除焊盘结晶缺陷可参见图2所示。图1、2中，标号1表示焊盘，2表示焊盘结晶缺陷，3表示PVD机台。
利用等离子体溅射去除焊盘结晶缺陷的方法，适用于厚度小于500nm的焊盘结晶缺陷。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种焊盘结晶缺陷的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、利用PVD机台获得惰性气体等离子体；
步骤2、利用所述惰性气体等离子体轰击晶圆表面；
步骤3、惰性气体等离子体对焊盘中的正常铝表面和焊盘结晶缺陷同时产生溅射作用，使焊盘不断减薄；当焊盘减薄量超过焊盘结晶缺陷的厚度后，焊盘结晶缺陷被彻底去除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焊盘结晶缺陷的厚度小于500nm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：惰性气体等离子体为氩气等离子体。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：惰性气体等离子体为氦气等离子体。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：惰性气体等离子体为氮气等离子体。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：惰性气体等离子体轰击晶圆表面的过程在真空中进行。
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US20050101110A1 (en) * 2003-11-12 2005-05-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Novel method to reduce the fluorine contamination on the Al/Al-Cu pad by a post high cathod temperature plasma treatment
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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