CN102044407B

CN102044407B - 芯片的清洗方法

Info

Publication number: CN102044407B
Application number: CN2009101974452A
Authority: CN
Inventors: 曹韵
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: CN102044407A

Abstract

一种芯片的清洗方法，包括：提供待清洗的芯片，所述芯片表面具有待去除的有机物和微小颗粒物；将所述待清洗的芯片置放于有机溶剂中进行有机溶剂清洗；将经过溶剂清洗后的芯片进行灰化处理；将灰化后的芯片采用去离子水进行去离子水清洗。本发明先采用溶剂清洗，然后进行灰化处理，可以大部分去除芯片表面的有机物及微小颗粒物，提高了焊盘的表面质量和焊接质量。

Description

芯片的清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及一种芯片的清洗方法。

背景技术

随着集成电路的制作向超大规模集成电路发展，晶片上的电路密度越来越大，所含元件数量不断增加，晶体表面已无法提供足够的面积来制作所需的互连线(interconnect)，为此，提出了两层以上的多层金属互连线的设计方法，所述设计方法通过刻蚀层间介质层形成布线的沟槽和通孔，并在所述沟槽和通孔中填充导电材料来实现芯片内的多层电互连。

形成电互连结构后，芯片与外部电路的电连接必须通过许多焊盘(Pad)完成，因此，焊盘是极其重要的连接构件。焊盘制造过程中，需要关注的重点是焊盘的表面质量问题。一旦焊盘表面存在杂质就会造成焊盘抗拉强度和接合强度均匀性变差，导致所述芯片与外部电路的连接不理想甚至失败，因此，要求焊盘具有良好的导电性和高可靠性。若焊盘上若存在着杂质，将会对焊盘导电性和高可靠性造成负面影响。

专利号为ZL200410053076.7的中国专利中提供了一种清洗芯片表面杂质如光刻胶的方法。所述方法包括：提供一芯片，所述芯片具有待去除的光刻胶；将所述芯片进行灰化处理，去除光刻胶；将所述灰化处理后的芯片进行有机溶剂清洗，清除剩余的光刻胶。

但是在焊盘制造过程中，不仅需要去除刻蚀过程中的光刻胶杂质，同时还必须去除复杂的刻蚀残余杂质，如硅颗粒物以及其他污染物等。

如图1给出正面形成有多层互连结构的芯片剖面结构示意图。所述芯片(图中未标识)上形成有焊盘101，和依次位于焊盘101上的钝化层102和保护层103，所述钝化层102和保护层103内形成有开口，所述开口暴露出所述焊盘101。对所述芯片进行封装工艺之前，必须对所述芯片的衬底(图中未标识)进行减薄至一定的规格尺寸；而在进行减薄工艺之前，必须在芯片上表面覆盖一层具有有机胶的有机膜104(TAPE)。如图2所示，利用有机膜104上的有机胶成分，有机膜可以覆盖在所述芯片的上表面。覆盖所述有机膜的目的在于，防止在减薄工艺过程中，衬底的微小颗粒物进入焊盘101的上表面，对铝焊盘造成损伤。如图2所示，是理想状态下的有效覆盖，有机膜104与芯片上表面完全覆盖，可以有效地阻挡外界微小颗粒物。

如图3所示，实际的工艺过程中，因为开口内的焊盘101的位置低于两侧钝化层102和保护层103的高度，所以有机膜104的覆盖并不能完全贴合开口内的焊盘101。这样会导致有机膜104与开口内的焊盘101之间有一定大小的缝隙。在之后的减薄工艺过程中，产生的微小颗粒物105会进入中间的缝隙。

减薄工艺之后，需要去除有机膜104及焊盘上表面的微小颗粒物105，现有技术所可提供如下的清洗方案：第一步，将所述芯片放置于氧气等离子体环境中进行灰化，通过氧气等离子体灰化去除有机膜104及有机膜104上的有机胶；第二步，灰化之后，将所述芯片放置于清洗槽中进行清洗，所用的清洁剂是胺碱，即含有胺基的有机清洗溶剂，进行进一步清洗；第三步，去离子水对芯片进行最后的清洗。

但在实际工艺中，发明人发现上述清洗方案不能清洗彻底。经过大量的实验分析，发明人发现原因如下，请参照图4：有机膜104表面的有机胶401落在开口内的焊盘101上表面，减薄过程中进入空隙的微小颗粒物105不是直接与开口内的焊盘101接触，而是位于有机胶401上，同时位于开口内的焊盘101上表面的有机膜104覆盖住了微小颗粒物105。图4只表示出焊盘101的上表面，未表示出钝化层和氮化钛，同时微粒尺寸有所放大。

针对于上述情况，现有技术提供清洗方案不能对芯片进行彻底清洗，因为：位于微小颗粒物105下方的有机胶401，在所述灰化阶段，会因微小颗粒物105的覆盖使得所述有机胶401的氧气接触不充分，进而导致碳化。所述有机胶401经碳化后的产物为无机物。而所述无机物在有机清洗溶剂清洗阶段中无法被清洗掉。导致芯片表面清洗不彻底，进而影响芯片的导电性能。焊盘表面上将具有杂质，将会对焊盘导电性和高可靠性造成负面影响，进而影响器件的性能。

发明内容

本发明提供一种芯片表面的清洗方式，能够有效彻底清洗芯片表面，提高了焊盘的表面质量和焊接质量。

为解决上述问题，本发明方法提供一种芯片的清洗方法，包括：

提供待清洗的芯片，所述芯片表面具有待去除的有机物和微小颗粒物；

将所述待清洗的芯片置放于有机溶剂中进行溶剂清洗；

将经过溶剂清洗后的芯片进行灰化处理；

将灰化后的芯片采用去离子水进行去离子水清洗。

可选的，所述有机溶剂是胺碱。

可选的，有机溶剂清洗过程中，有机溶剂的温度范围为40℃～75℃。

可选的，有机溶剂清洗过程中，待清洗的芯片在有机溶剂中清洗的时间为5分钟～40分钟。

可选的，有机溶剂清洗过程中，加载有超声波。

可选的，所述超声波功率为40W～50W。

可选的，所述有机物包括有机膜和有机胶。

可选的，所述有机膜和有机胶均为压克力树脂、醋酸乙烯压克力共聚合树脂或醋酸乙烯树脂。

可选的，所述灰化处理的灰化气体为氧气；所述氧气的流量为400～1000sccm；灰化的时间范围为20～150秒；灰化环境的压力范围为10～20Torr；温度范围为200～350℃。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：在灰化处理之前采用溶剂清洗，可以在溶剂清洗阶段将微小颗粒物去除，防止灰化处理时部分有机物因微小颗粒物的覆盖而氧气不足碳化；

进一步地，加入超声波清洗，可以将微小颗粒物从晶体表面彻底清除。

附图说明

图1是形成铝焊盘的剖面结构示意图；

图2是采用有机膜对芯片上表面进行覆盖的示意图；

图3是实际工艺中采用有机膜对芯片上表面进行覆盖的示意图；

图4是实际工艺中有机胶表面落有微小颗粒物示意图；

图5为本发明一个实施例的芯片表面清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明方法提供一种芯片的清洗方法。在灰化处理之前采用溶剂清洗，可以在溶剂清洗阶段将微小颗粒物去除，防止灰化处理时部分有机物因微小颗粒物的覆盖而氧气不足碳化。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图5为本发明芯片的清洗方法的具体实施方式的流程图。如图5所示包括：

执行步骤S101，提供待清洗的芯片，所述芯片表面具有待去除的有机物和微小颗粒物；

执行步骤S102，将所述待清洗的芯片置放于有机溶剂中进行溶剂清洗；

执行步骤S103，将经过溶剂清洗后的芯片进行灰化处理；

执行步骤S104，将灰化后的芯片采用去离子水进行去离子水清洗。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

继续参考图3，提供待清洗的芯片，所述芯片表面具有待去除的有机物和微小颗粒物。如图3所示，所述芯片(图中未标识)上形成有焊盘101、和依次位于焊盘101上的钝化层102和保护层103，所述钝化层102和保护层103内形成有开口，所述开口暴露出焊盘101。所述有机膜104与开口处的焊盘101之间的空隙处通常会掺杂入微小颗粒物105。如图4所示，在覆盖过程中，有机膜104表面的有机胶401有一部分会落在开口内的焊盘101上表面，且部分的有机胶401表面落有微小颗粒物105。上述有机膜的覆盖是为了在减薄过程中为了保护焊盘不受到污染，在减薄之后，需要将其去除。

本实施例中，待去除的物质包括：有机膜104，有机胶401和微小颗粒物104。所述有机膜104和有机胶401的成分可为压克力树脂，醋酸乙烯压克力共聚合树脂或醋酸乙烯树脂。本实施例中，有机膜104与有机胶401的成分为醋酸乙烯树脂。

将所述待清洗的芯片置放于有机溶剂中进行溶剂清洗，以去除大部分有机膜、有机胶及附带的微小颗粒物。所述有机溶剂是胺碱，例如EKC270/265或ACT940。所述EKC270/265或ACT940均为含有胺基的有机溶剂，为一胺类为主的剥除剂(amine-based stripper)，主要由羟胺(hydroxylamine，HDA)，有机清洗溶剂，抑制腐蚀剂(corrosion inhibitor)和水组成。本实施例中，选取的是EKC270/265有机溶剂。

所述有机溶剂是碱性的，其PH值达11。因为待去除的有机膜104及有机胶401是有机物，所以所述有机清洗溶剂可以大部分去除所述有机膜104与有机胶401。同时所述有机溶剂将有机膜104与有机胶401清洗后，所述微小颗粒物105不再被有机膜104覆盖和被有机胶401粘附，微小颗粒物105很容易从芯片表面去除。

所述溶剂清洁过程如下：将所述待清洗的芯片垂直置放在盛有有机溶剂的清洗槽中，通过溶解扩散或电排斥，对芯片进行清洗。有机溶剂的温度范围为40℃～75℃，清洗时间范围是5分钟～40分钟。本实施例选取的有机清洗溶剂的温度为65℃，清洗时间是20分钟。

进一步地，所述溶剂清洗过程中，为了达到更好的清洗效果，加载超声波进行超声波清洗。本实施例采用兆赫兹超音波清洗技术(megasonic)，即溶剂清洗过程中，在清洗槽上加载超声波装置，其作用在于将微小颗粒物105彻底地从芯片表面去除。

本实施例中所采用的超声波清洗装置的结构包括超声波发生器与换能器。其中，超声波发生器与换能器通过电缆连接。

超声波加载过程为：所述待清洗的芯片置放在有机溶剂中，所述换能器被固定在所述有机溶剂清洗槽的底部或侧部。所述超声波发生器把50Hz常用电转换成超声频的电能，传输给换能器，再由超声波换能器将高频电能转换成超声振动，辐射至清洗液内对待清洗的芯片进行清洗。本实施例中的超声波发生装置的功率为40～50W。

经过上述溶剂清洗过程之后，所述芯片上的有机膜104，有机胶401大部分被清洗掉，但仍有一部分残余物存在；绝大多数的微小颗粒物105被去除。

将经过溶剂清洗后的芯片进行灰化处理，去除有机物包括有机膜104，有机胶401的残余物。

本实施例选取的灰化装置，包括：

灰化室；

用于将所述待清洗的芯片放置在所述灰化室中的载物台；

气体导入系统，用于导入灰化气体至灰化室；

以及位于灰化室内部的一个等离子体装置，以对所述气体导入系统导入的灰化气体进行等离子体化。

其中，所述灰化处理过程中，灰化气体为氧气，所述氧气的流量为400～1000sccm；灰化的时间范围为20～150秒；灰化环境的压力范围为10～20Torr，温度范围为200～350℃。

本实施例中，灰化过程如下：将所述溶剂清洗后的芯片放置于灰化室内的载物台上；选取大约每分钟800标准立方厘米每分钟(SCCM)的流速，气体导入系统以所述流速将灰化气体氧气引入到灰化室中；并通过等离子体装置对灰化气体氧气进行等离子体化。本实施例选取的温度为200℃，对等离子体灰化室内加压力为15Torr。上述灰化阶段可去除所述芯片表面剩余的有机物。

最后，将进行灰化处理后的芯片采用去离子水进行去离子水清洗。

通过电子扫描镜(SEM)拍摄经过上述步骤后的芯片表面，SEM分析显示所述芯片的表面，包括开口处的焊盘区未发现杂质，说明焊盘具有良好的导电性和高可靠性，能构成具有高可靠性的半导体器件。

以上分析说明采用本发明清洗芯片的方法可以彻底地去除芯片表面的有机物包括有机膜有机胶，及落在芯片的微小颗粒物。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种芯片的清洗方法，包括：

将所述待清洗的芯片置放于有机溶剂中进行有机溶剂清洗，以去除微小颗粒物，所述有机溶剂清洗过程中，加载有超声波；

将经过溶剂清洗后的芯片进行灰化处理，以去除有机物；

将灰化后的芯片采用去离子水进行去离子水清洗。

2.根据权利要求1所述的芯片的清洗方法，其特征在于，所述有机溶剂是胺碱。

3.根据权利要求2所述的芯片的清洗方法，其特征在于，有机溶剂清洗过程中，有机溶剂的温度范围为40℃～75℃。

4.根据权利要求3所述的芯片的清洗方法，其特征在于，有机溶剂清洗过程中，待清洗的芯片在有机溶剂中清洗时间为5分钟～40分钟。

5.根据权利要求1所述的芯片的清洗方法，其特征在于，所述超声波功率为40W～50W。

6.根据权利要求1所述的芯片的清洗方法，其特征在于，所述有机物包括有机膜和有机胶。

7.根据权利要求6所述的芯片的清洗方法，其特征在于，所述有机膜和有机胶均为压克力树脂、醋酸乙烯压克力共聚合树脂或醋酸乙烯树脂。

8.根据权利要求1所述的芯片的清洗方法，其特征在于，所述灰化处理的灰化气体为氧气；所述氧气的流量为400～1000sccm；灰化的时间范围为20～150秒；灰化环境的压力范围为10～20Torr；温度范围为200～350℃。