[发明专利]用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，具体涉及用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法。

背景技术

晶片的清洗一直是半导体工艺中一道非常重要的工序。半导体晶片在历经诸如刻蚀、剥离和切割等复杂的制造工艺过程中，会产生如非常细的粉尘以及刻蚀、腐蚀残留物等污染物，这些污染物会沉淀或者飞溅到晶片上并覆盖焊盘(Pad)(通常为Al焊盘)。随着集成电路的缩小，伴随而来的焊盘尺寸的减小造成对焊盘污染的敏感性增加，焊盘污染可能造成较差的焊盘抗拉强度和较差的接合强度均匀性，这都会对整个晶片的质量造成相当严重的影响，因此在晶片制作完成后，对其进行清洗以便除去晶片和焊盘表面的污染物是非常重要的一项工艺步骤。

在晶片上生长了器件、进行布线之后，晶片表面通常覆盖有一层钝化层，以保护所生长的器件。然而这层钝化层同时覆盖了焊盘。为了将焊盘引出对晶片进行测试，需要将这层钝化层去除。在现有技术中通常使用含有氢氟酸的溶液对晶片进行清洗，以去除掉晶片表面的钝化层，露出焊盘。具体地，氢氟酸溶液将无光刻胶覆盖的晶片表面的钝化层腐蚀掉，然后将覆盖在未被腐蚀掉的焊盘表面的光刻胶去掉，以便露出焊盘表面的Al层。

图1示出了传统的晶片清洗工艺的后期步骤流程图。在此处，通常使用含氢氟酸的溶液清洗掉前面的诸如蚀刻等工艺残留在晶片表面上的化学物质。由于使用一次清洗可能不能够充分清洗掉Al焊盘表面凹口的残留物质，因此在步骤101中的清洗可能还需要对晶片焊盘表面进行第二次清洗。随后在步骤102进行电性验收测试，测试晶片的电学特性，如晶体管的饱和电流等等。接着，在步骤103，对晶片的外观进行检测，可以使用目测或扫描电子显微镜等设备，检查晶片的外观是否有缺陷。在这之后，在步骤104中进行最后的封装，完成了晶片的制造过程。

在上述的步骤103中，经常会发现铝焊盘的表面没有被冲洗干净，而是残留有颗粒状杂质，导致焊盘被所污染。图2A的照片示出了实际测得的焊盘表面被污染的情况。如图所示，在焊盘202的表面上附着有杂质200。通过频谱测量发现，这种Al焊盘表面的杂质的主要成分是F(氟)离子。也就是说，在图1所示的清洗步骤中，由于使用了氢氟酸从而引入了氟离子，氟离子和焊盘的Al材料发生反应而产生附着在焊盘表面的杂质。图2B-2C示出了这一变化的原理图。如图2B所示，在金属层203上形成金属Al焊盘时，通常是通过物理气相沉积(PVD)溅射形成的，在溅射形成的Al层中，会在Al的晶粒之间产生孔隙。如图2B所示，由于经过氢氟酸清洗后的Al焊盘202表面会残留有少量HF溶液，这些少量的HF溶液会在这些Al晶粒206的孔隙中残留F离子201。F离子201与Al焊盘202以及表面大气中的水分子204发生反应，如图2B所示，反应的过程如下：

(x通常为1.2)

因此在Al焊盘202表面生成了成分为AlF₃的化合物205，如图2C所示。这种化合物205会附着在Al焊盘202的表面，从而在Al焊盘表面形成缺陷，造成较差的焊盘抗拉强度和较差的接合强度均匀性，这种在晶片中出现的表面缺陷会导致在晶片装配过程中的焊盘剥落，进而使晶片损坏。而且，由于后续的工艺步骤中不再有清洗的步骤，因此反应生成的AlF₃将附着在焊盘表面难以去除掉。从而会晶片的特性造成影响，严重时会导致晶片失效。

因此，需要一种改进的晶片清洗方法，以避免在氢氟酸清洗后在晶片表面产生附着物，去除晶片焊盘表面的缺陷，从而提高半导体器件的质量和良率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列改进形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了改进晶片的清洗方法，以去除晶片焊盘的表面缺陷，抑制AlF₃的生成，本发明提出了一种用于对晶片焊盘表面进行清洗的方法，所述方法包括如下步骤：用含有氢氟酸的溶液对晶片进行第一次清洗，以去除晶片表面的钝化层，露出焊盘；使用去离子水对所述晶片表面进行第二次清洗；使用异丙醇溶液对所述晶片表面进行第三次清洗；对所述晶片进行干燥。

根据本发明的另一方面，所述方法还包括如下步骤：对所述晶片进行电性验收测试；对所述晶片外观进行检查；对所述晶片进行封装。

优选地，所述去离子水的温度为40℃～50℃。

优选地，所述第二次清洗的清洗时间为40～50秒。

优选地，所述第三次清洗的清洗时间为10～20秒。