CN111229685B - 一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法 - Google Patents

一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，包括以下过程：提供一具有晶体缺陷异常物的铝焊盘；采用至少一个SC1组合清洗工艺清洗所述铝焊盘表面，直至所述晶体缺陷异常物松动；配合物理清洗所述铝焊盘表面以去除所述晶体缺陷异常物。本发明方法中SC1组合清洗工艺中所采用的SC1为FAB常见清洗液，清洗设备常见，配方公开，配制方便。在没有特定设备情况下也可以进行晶体缺陷的去除。另外采用该SC1组合清洗工艺，不仅可以有效去除焊盘缺陷对减少报废，提升良率，节约返工成本，而且对聚酰亚胺和钝化层也无损伤还能够有效改善铝PAD表面平整度。

Description

一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法。
背景技术
铝以其低廉成本、低电阻率及与硅工艺的高度兼容性，长久以来被广泛用作集成电路后段(BEOL)互连材料。但是，铝作为表面金属层时(Top Metal layer)，在半导体工艺中对铝表面的钝化层进行刻蚀(Passivation Etch)打开PAD窗口后，铝PAD暴露在空气中易与环境中的水汽、F发生电化学反应形成氟氧化物等晶体缺陷(crystal defect)，晶体缺陷是损伤性缺陷，其在OM(目检)情况下体现为焊盘的突起，SEM(电子显微镜下)下体现为一团异常物，这种晶体缺陷会引起封装键合失效或造成键合可靠性问题，按照半导体晶圆外观检验标准，只要存在晶体缺陷的晶圆都不允许出货，只能报废，这会造成严重的经济损失。
针对铝PAD较厚的集成电路产品，目前业界的晶体缺陷去除方法为使用Non_HFDSP(Dilute Sulfuric Peroxide稀释的硫酸混合双氧水和水)清洗剂连同晶体缺陷“扎根”深度的PAD表层铝同时扒除，工艺要求较高，需要在特定的DSP设备或厂商特别定制设备设定才能实现，器件在修复过程中损伤的较大。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，来简化铝焊盘晶体缺陷去除工艺，使其在没有特定Non_HF DSP设备情况下也可以进行晶体缺陷的去除。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，包括以下过程：
提供一具有晶体缺陷异常物的铝焊盘；
采用至少一个SC1组合清洗工艺清洗所述铝焊盘表面，直至所述晶体缺陷异常物松动；
物理清洗所述铝焊盘表面以去除所述晶体缺陷异常物。
作为本发明一可选方案，所述SC1组合清洗工艺包括使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗的过程。
作为本发明一实施方案，所述SC1组合清洗液的冲洗方向与所述铝焊盘表面的夹角为10～90°。
作为本发明一实施方案，所述SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗的时长为3～30s。
作为本发明一实施方案，所述SC1组合清洗工艺还包括在所述使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗的过程前，采用臭氧和去离子水混合冲洗所述铝焊盘表面的过程。
作为本发明一实施方案，进行1～6次所述SC1组合清洗工艺以使所述晶体缺陷异常物松动。
作为本发明一实施方案，在首个SC1组合清洗工艺中，使所述臭氧和去离子水沿所述铝焊盘表面喷洒冲洗用于形成一氧化层。
作为本发明一实施方案，所述臭氧和去离子水以20～1000ppm的配比浓度沿所述铝焊盘表面喷洒冲洗用于形成所述氧化层。
作为本发明一实施方案，所述臭氧和去离子水沿所述铝焊盘表面喷洒的时长是2～30s。
作为本发明一实施方案，在首个SC1组合清洗工艺之后的SC1组合清洗工艺中所述臭氧和去离子水沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘表面。
作为本发明一实施方案，在首个SC1组合清洗工艺之后的SC1组合清洗工艺中所述臭氧和去离子水20～1000ppm配比浓度沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘表面。
作为本发明一实施方案，所述倾斜方向与所述铝焊盘表面的夹角为10～90°。
作为本发明一实施方案，所述臭氧和去离子水沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘表面时长为2～30s。
作为本发明一实施方案，所述SC1组合清洗液包括氨水、双氧水和去离子水。
作为本发明一实施方案，所述SC1组合清洗液中所述氨水、所述双氧水、所述去离子水按照3:10:100的比例混合。
作为本发明一实施方案，所述物理冲洗包括采用去离子水对所述铝焊盘表面进行冲洗的过程。
作为本发明一实施方案，所述去离子水冲洗的时长为30～300s。
作为本发明一实施方案，所述去离子水的冲洗方向与所述铝焊盘表面的夹角为10～90°。
作为本发明一实施方案，所述过程还包括在所述至少一个SC1组合清洗工艺前在所述铝焊盘表面形成氧化层的过程。
作为本发明一实施方案，所述氧化层为臭氧与去离子水混合物与铝焊盘表面反应生成的氧化物。
如上所述，本发明提供了一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，具有以下有益效果：本发明方法中SC1组合清洗工艺中所采用的SC1为FAB常见清洗液，清洗设备常见，配方公开，配制方便。在没有特定设备情况下也可以进行晶体缺陷的去除。另外采用该SC1组合清洗工艺，不仅可以有效去除焊盘缺陷对减少报废，提升良率，节约返工成本，而且对聚酰亚胺和钝化层也无损伤能够有效改善铝PAD表面平整度。
附图说明
图1显示为现有铝焊盘Non_HF DSP去除异常物的示意图；
图2显示为实施例一中在首个SC1组合清洗工艺中，使所述臭氧和去离子水沿所述铝焊盘表面喷洒冲洗用于形成一氧化层的过程示意图；
图3显示为实施例一中采用SC1组合清洗液沿倾斜方向冲洗铝焊盘表面的过程示意图；
图4显示为实施例一中首个SC1组合清洗工艺之后的SC1组合清洗工艺中，使所述臭氧和去离子水沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘表面的过程示意图；
图5显示为实施例一中采用SC1组合清洗液沿倾斜方向冲洗铝焊盘表面至异常物松动的过程示意图；
图6显示为实施例一中采用去离子水物理冲洗以去除异常物的过程；
图7a显示为实施例一中方法的流程图；
图7b显示为实施例二中方法的流程图；
图8a、图9a显示为返修前的API图；
图8b、图9b显示为返修后的API图；
元件标号说明
10 铝焊盘
101 表层铝
102 氧化层
20 晶体缺陷异常物
具体实施方式
在半导体制造工艺中，铝焊盘结晶缺陷是一种常见的工艺缺陷，该缺陷在IC芯片出货目检过程中会被判定为外观异常，如果不能够返工去除就有报废的风险。铝焊盘缺陷在OM(目检)情况下体现为焊盘的突起，SEM(电子显微镜下)下体现为一团Al异常生长的产物。
目前常规的返工去除(rework)Al焊盘缺陷的方式有三种：
第一种是首先在非PAD区域覆盖光阻；其次进行表面高能量离子轰击；然后去光阻，进行表面去氟清洗以及表面钝化处理，该方法能够有效去除焊盘缺陷，但是该方法的弊端是去除工艺复杂，成本(cost)高昂，还可能会造成干法刻蚀(dry etch)机台零部件(parts)损伤(damage)。
第二种是采用含氢氟酸的DSP溶液(HF DSP)(HF+H2SO4+H2O2)进行转速制程(Spinprocess)溶解、冲洗缺陷，该方法的弊端是去除缺陷能力有限，如果时间加长会造成Pad金属损伤太多，甚至会损伤(damage)到焊盘本身，这些都是本领域技术人员所不期望的。
第三种是使用Non_HF DSP(Dilute Sulfuric Peroxide稀释的硫酸混合双氧水)清洗，如图1所示，该方法清洗铝焊盘10表面时连同晶体缺陷异常物20“扎根”深度的表层铝101同时扒除，工艺要求较高，需要在特定的DSP设备或厂商特别定制设备设定才能实现，修复周期较长，器件在修复过程中损伤的较大。
基于上述情况因此需要提供一种便于操作，对器件损伤较小的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图2至图7a，本发明提供一种集成电路铝焊盘10晶体缺陷的去除方法，包括以下过程：
提供一具有晶体缺陷异常物20的铝焊盘10；
采用至少一个SC1组合清洗工艺清洗所述铝焊盘10表面，直至所述晶体缺陷异常物20松动；
物理清洗所述铝焊盘10表面以去除所述晶体缺陷异常物20。
本发明方法中SC1组合清洗工艺中所采用的SC1为FAB常见清洗液，清洗设备常见，配方公开，配制方便。在没有特定Non_HF DSP设备情况下也可以进行晶体缺陷的去除。另外采用该SC1组合清洗工艺，不仅可以有效去除焊盘缺陷对减少报废，提升良率，节约返工成本，而且对聚酰亚胺和钝化层也无损伤能够有效改善铝PAD表面平整度。
本发明中的SC1组合清洗工艺可以为现有常规SC1组合清洗工艺，作为本发明的一个可选方案，如图3、5所示，本实施例中所述SC1组合清洗工艺包括使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘10表面进行冲洗的过程，冲洗的过程中SC1溶液与(晶体缺陷)和铝焊盘10表面反应，缺陷尺寸缩小并逐渐松动。
本实施例中SC1组合清洗液的冲洗方向的原则上可以不受限定，但考虑到较佳的冲洗效果，较佳地，所述SC1组合清洗液的冲洗方向与所述铝焊盘10表面的夹角α可以为10～90°之间的任意一数值，如10°、45°、60°、90°等，本实施例中所述SC1组合清洗液沿45°的倾斜方向冲洗所述铝焊盘10表面。SC1组合清洗液的冲洗时长可以根据晶体缺陷的具体情况进行设定，一般为3～30s，考虑到现有晶体缺陷的情况，较佳地本实施例中冲洗时长为10s。这种倾斜的冲洗方向能够对异常物产生一定的冲击力，有助于异常物松动。
本发明中的SC1组合清洗工艺可以只包括SC1组合清洗液冲洗的过程，SC1组合清洗液冲洗直至所述晶体缺陷异常物20松动后再采用冲洗工艺去除所述晶体缺陷异常物20，但较佳地，本实施例中所述SC1组合清洗工艺还包括在所述使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘10表面进行冲洗的过程前，采用臭氧和去离子水混合冲洗所述铝焊盘10表面的过程。臭氧和去离子水混合冲洗可以形成氧化层102作为铝焊盘10表面的牺牲层，更有利于下一次SC1组合清洗液的冲洗效果并减弱SC1对铝焊盘的损伤。
本发明中采用臭氧和去离子水混合冲洗所述铝焊盘10表面的过程可以不做限定，但考虑到SC1组合清洗液对铝焊盘10表面的冲洗能力较强，且沿倾斜方向采用臭氧和去离子水混合冲洗时，容易造成氧化层102不均匀的现象，为了防止铝焊盘10表面层受到损伤，较佳地，如图2所示，在首个SC1组合清洗工艺中，使所述臭氧和去离子水沿所述铝焊盘10喷洒10s用于形成一均匀且具有一定厚度的氧化层102。需要说明的是本发明SC1组合清洗工艺中臭氧和去离子水的配比浓度可以为20～1000ppm中的任意一数值，如20ppm、100ppm、300ppm、500ppm、1000ppm等，较佳地，本实施例中首个SC1组合清洗工艺中臭氧和去离子水的配比浓度为30～100ppm(可以为30～100ppm之间的任意一数值如30ppm、50ppm、100ppm)并以1.0～2.0L/min的速度沿所述铝焊盘10喷洒2～30s，以形成所述氧化层102，氧化层102的形成可以减小聚酰亚胺和铝焊盘的损伤，而且能够更有效的改善铝PAD表面平整度。
为了及时将后续SC1组合清洗液与氧化层102的反应物冲洗干净，使后续SC1组合清洗工艺中SC1清洗液能更好的与氧化层102及晶体缺陷异常物20发生反应，较佳地，如图4所示，本实施例中在首个SC1组合清洗工艺之后的SC1组合清洗工艺中所述臭氧和去离子水以20～1000ppm(可以为20～1000ppm之间的任意一数值如20ppm、50ppm、100ppm、500ppm、800ppm、1000ppm)的配比浓度沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘10表面，所述倾斜方向与所述铝焊盘10表面的夹角b可以为10～90°之间的任意一数值，如10°、45°、60°、90°等，冲洗时长一般为2～30s,作为本发明一示例，本实施例中所述臭氧和去离子水沿45°的倾斜方向冲洗所述铝焊盘10表面10s，沿倾斜方向清洗能够对晶体缺陷异常物20产生更好的冲击力。
需要说明的是本发明中首个SC1组合清洗工艺之后的SC1组合清洗工艺(臭氧和去离子水混合倾斜冲洗与SC1组合清洗液冲洗为一个工艺循环)的循环次数可以不做限定，最终次数以晶体缺陷异常物松动为准，但考虑到现有生产模式下晶体缺陷物的扎根深度，较佳地，本发明方法中通常在首个SC1组合清洗工艺之后进行1～6次所述SC1组合清洗工艺以使所述晶体缺陷异常物松动。作为本发明的一个实施方案，本实施例中在首个SC1组合清洗工艺之后采用3次所述SC1组合清洗工艺以使所述晶体缺陷异常物松动。
本发明中的所述SC1组合清洗液可以为常规SC1组合清洗液，本实施例中所述SC1组合清洗液包括氨水、双氧水和去离子水。所述氨水、所述双氧水、所述去离子水按照3:10:100的比例混合。
本发明中的物理冲洗可以为半导体行业常用晶圆表面物理冲洗工艺，如晶圆刷洗器刷洗、高压水清洗等，如图6所示，本实施例中所述物理冲洗包括采用去离子水对所述铝焊盘10表面进行冲洗的过程，所述去离子水冲洗的时长一般为30-300s，作为本发明一示例，本实施例中冲洗时长为60s，所述去离子水冲洗的冲洗方向可以为10～90°之间的任意一数值，如10°、45°、60°、90°等，作为本发明一示例，本实施例中所述去离子水的冲洗方向与所述铝焊盘10表面的夹角c为45°。
由图8a、8b、9a、9b返修前后API对比图得知(图8a、9a为返修前API图，图8b为图8a中产品返修后的API图，图9b为图9a中产品返修后的API图)经本发明方法返修后Al垫的晶体缺陷清除,且铝PAD表面平整度得到有效的改善。
如表1所示，将采用本发明方法返修后的Al垫厚度(Al THK)与基准Al垫厚度对比，并将采用本发明方法后聚酰亚胺厚度(Polyimide THK)与基准(BSL)聚酰亚胺层厚(Polyimide THK)对比，得出采用本发明方法得到的铝垫厚度和聚酰亚胺层厚均符合规范要求。
表1
项目 Al层厚(规格580±50nm) PBO层厚(5.2±0.4um)
BSL 586nm 5.32um
O3+SC1 RWK 564nm 5.51um
实施例二
请参阅图7b，本发明提供一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其与实施一的不同在于，本实施例集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法中，所述SC1组合清洗工艺包括使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗直至异常物松动的过程，而不包括采用臭氧和去离子水混合冲洗所述铝焊盘表面的过程，并且在使用SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗前，还设置有在所述铝焊盘表面形成氧化层的过程。所述氧化层为由淀积工艺制成的氧化物淀积层。
综上所述，本发明一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法中所采用的SC1清洗液为FAB常见清洗液，清洗设备常见，配方公开，配制方便。在没有特定设备情况下也可以进行晶体缺陷的去除。另外采用该SC1组合清洗工艺不仅可以有效去除焊盘缺陷对减少报废，提升良率，节约返工成本，对聚酰亚胺和钝化层也无损伤而且能够有效改善铝PAD表面平整度。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于，包括以下过程：
提供一具有晶体缺陷异常物的铝焊盘；
采用至少一个SC1组合清洗工艺清洗所述铝焊盘表面，直至所述晶体缺陷异常物松动；
物理清洗所述铝焊盘表面以去除所述晶体缺陷异常物；
其中，在首个SC1组合清洗工艺中，先将臭氧和去离子水以20~1000ppm的配比浓度沿所述铝焊盘表面喷洒冲洗2~30s用于形成一氧化层；再使用SC1组合清洗液倾斜冲洗所述铝焊盘表面；
在首个SC1组合清洗工艺之后的后续SC1组合清洗工艺中，先将所述臭氧和去离子水以20~1000ppm的配比浓度沿倾斜方向冲洗所述铝焊盘表面2~30s；再使用SC1组合清洗液倾斜冲洗所述铝焊盘表面；
所述SC1组合清洗液中氨水、双氧水、所述去离子水按照3:10:100的比例混合。
2.根据权利要求1所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：所述SC1组合清洗液的冲洗方向与所述铝焊盘表面的夹角为10°~90°。
3.根据权利要求1所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：所述SC1组合清洗液对所述铝焊盘表面进行冲洗的时长为 3~30s。
4.根据权利要求1所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：进行 1~6次所述后续SC1组合清洗工艺以使所述晶体缺陷异常物松动。
5.根据权利要求1所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：在后续SC1组合清洗工艺中所述臭氧和去离子水的倾斜方向与所述铝焊盘表面的夹角为10~90°。
6.根据权利要求1所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：所述物理冲洗包括采用去离子水对所述铝焊盘表面进行冲洗的过程。
7.根据权利要求6所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：所述去离子水冲洗的时长为30~300s。
8.根据权利要求7所述的集成电路铝焊盘晶体缺陷的去除方法，其特征在于：所述去离子水的冲洗方向与所述铝焊盘表面的夹角为10~90°。
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