[發明專利]用于對晶片焊盤表面進行清洗的方法

有效

• 申請號: 200910197576.0
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN102039281A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 阮志剛;李劍;陳強;尼風云;鄧戰強
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: B08B3/08
• 分類號: B08B3/08
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術領域

本發明涉及半導體工藝，具體涉及用于對晶片焊盤表面進行清洗的方法。

背景技術

晶片的清洗一直是半導體工藝中一道非常重要的工序。半導體晶片在歷經諸如刻蝕、剝離和切割等復雜的制造工藝過程中，會產生如非常細的粉塵以及刻蝕、腐蝕殘留物等污染物，這些污染物會沉淀或者飛濺到晶片上并覆蓋焊盤(Pad)(通常為Al焊盤)。隨著集成電路的縮小，伴隨而來的焊盤尺寸的減小造成對焊盤污染的敏感性增加，焊盤污染可能造成較差的焊盤抗拉強度和較差的接合強度均勻性，這都會對整個晶片的質量造成相當嚴重的影響，因此在晶片制作完成后，對其進行清洗以便除去晶片和焊盤表面的污染物是非常重要的一項工藝步驟。

在晶片上生長了器件、進行布線之后，晶片表面通常覆蓋有一層鈍化層，以保護所生長的器件。然而這層鈍化層同時覆蓋了焊盤。為了將焊盤引出對晶片進行測試，需要將這層鈍化層去除。在現有技術中通常使用含有氫氟酸的溶液對晶片進行清洗，以去除掉晶片表面的鈍化層，露出焊盤。具體地，氫氟酸溶液將無光刻膠覆蓋的晶片表面的鈍化層腐蝕掉，然后將覆蓋在未被腐蝕掉的焊盤表面的光刻膠去掉，以便露出焊盤表面的Al層。

圖1示出了傳統的晶片清洗工藝的后期步驟流程圖。在此處，通常使用含氫氟酸的溶液清洗掉前面的諸如蝕刻等工藝殘留在晶片表面上的化學物質。由于使用一次清洗可能不能夠充分清洗掉Al焊盤表面凹口的殘留物質，因此在步驟101中的清洗可能還需要對晶片焊盤表面進行第二次清洗。隨后在步驟102進行電性驗收測試，測試晶片的電學特性，如晶體管的飽和電流等等。接著，在步驟103，對晶片的外觀進行檢測，可以使用目測或掃描電子顯微鏡等設備，檢查晶片的外觀是否有缺陷。在這之后，在步驟104中進行最后的封裝，完成了晶片的制造過程。

在上述的步驟103中，經常會發現鋁焊盤的表面沒有被沖洗干凈，而是殘留有顆粒狀雜質，導致焊盤被所污染。圖2A的照片示出了實際測得的焊盤表面被污染的情況。如圖所示，在焊盤202的表面上附著有雜質200。通過頻譜測量發現，這種Al焊盤表面的雜質的主要成分是F(氟)離子。也就是說，在圖1所示的清洗步驟中，由于使用了氫氟酸從而引入了氟離子，氟離子和焊盤的Al材料發生反應而產生附著在焊盤表面的雜質。圖2B-2C示出了這一變化的原理圖。如圖2B所示，在金屬層203上形成金屬Al焊盤時，通常是通過物理氣相沉積(PVD)濺射形成的，在濺射形成的Al層中，會在Al的晶粒之間產生孔隙。如圖2B所示，由于經過氫氟酸清洗后的Al焊盤202表面會殘留有少量HF溶液，這些少量的HF溶液會在這些Al晶粒206的孔隙中殘留F離子201。F離子201與Al焊盤202以及表面大氣中的水分子204發生反應，如圖2B所示，反應的過程如下：

(x通常為1.2)

因此在Al焊盤202表面生成了成分為AlF₃的化合物205，如圖2C所示。這種化合物205會附著在Al焊盤202的表面，從而在Al焊盤表面形成缺陷，造成較差的焊盤抗拉強度和較差的接合強度均勻性，這種在晶片中出現的表面缺陷會導致在晶片裝配過程中的焊盤剝落，進而使晶片損壞。而且，由于后續的工藝步驟中不再有清洗的步驟，因此反應生成的AlF₃將附著在焊盤表面難以去除掉。從而會晶片的特性造成影響，嚴重時會導致晶片失效。

因此，需要一種改進的晶片清洗方法，以避免在氫氟酸清洗后在晶片表面產生附著物，去除晶片焊盤表面的缺陷，從而提高半導體器件的質量和良率。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列改進形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了改進晶片的清洗方法，以去除晶片焊盤的表面缺陷，抑制AlF₃的生成，本發明提出了一種用于對晶片焊盤表面進行清洗的方法，所述方法包括如下步驟：用含有氫氟酸的溶液對晶片進行第一次清洗，以去除晶片表面的鈍化層，露出焊盤；使用去離子水對所述晶片表面進行第二次清洗；使用異丙醇溶液對所述晶片表面進行第三次清洗；對所述晶片進行干燥。

根據本發明的另一方面，所述方法還包括如下步驟：對所述晶片進行電性驗收測試；對所述晶片外觀進行檢查；對所述晶片進行封裝。

優選地，所述去離子水的溫度為40℃～50℃。

優選地，所述第二次清洗的清洗時間為40～50秒。

優選地，所述第三次清洗的清洗時間為10～20秒。