焊盤的表面處理方法及焊盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種焊盤的表面處理 方法及焊盤的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 芯片焊盤將芯片的輸入/輸出端（引腳）與外部器件、電路連接起來，是溝通芯片 內(nèi)部世界與外部電路的重要橋梁。隨著集成電路上晶體管及電路密度的增大，芯片上的輸 入/輸出引腳從幾十根逐漸增加到幾百根，甚至可能達(dá)到2000多根。因此，芯片焊盤是半 導(dǎo)體器件極為重要的連接構(gòu)件，焊盤的質(zhì)量直接影響引線連接等封裝工藝，甚至還會影響 芯片運(yùn)行速度以及半導(dǎo)體器件的各項(xiàng)性能。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，焊盤的制作通常有兩種方法。一種方法是采用物理氣相沉積（PVD) 工藝在已形成互連金屬層的晶圓表面形成焊盤材料薄膜層，接著采用光刻工藝和蝕刻工藝 形成焊盤，然后對焊盤進(jìn)行灰化處理，以去除光刻膠，再對焊盤進(jìn)行濕法清洗形成焊盤。另 一種方法是在已形成互連金屬層的晶圓表面上涂上光刻膠，用具有焊盤圖形的掩膜對導(dǎo)電 層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成焊盤的圖形，然后采用物理氣相沉積工藝沉積焊盤材料薄膜層，最 后在焊盤上形成聚酰亞胺保護(hù)層。
[0004] 焊盤在制造以及與金屬互連線的連接過程中會在焊盤上引入缺陷，例如，焊盤松 動，焊盤晶格損傷，焊盤表面引入雜質(zhì)及凹坑等。下面將以凹坑缺陷為例，具體闡明焊盤缺 陷的形成過程：因?yàn)榻饘倩ミB線需要與焊盤之間形成相連，所以互連線材料的原子會擴(kuò)散 到焊盤材料的晶界處，結(jié)晶形成細(xì)小的晶粒；因?yàn)楹副P制作過程中通常需要采用濕法清洗 工藝來清洗焊盤的表面，以除去光刻膠或者制備工藝中殘留的其他雜質(zhì)，所以在清洗過程 中細(xì)小的晶粒會與清洗溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)小的晶粒被腐蝕掉，從而在焊盤上留下 了凹坑形成凹坑缺陷。焊盤上的凹坑也是目前焊盤制造工藝中最常見的缺陷之一。圖1示 出了現(xiàn)有焊盤的制作方法得到的焊盤表面電鏡圖，從該電鏡圖中可以看出，焊盤上不但存 在較大尺寸的凹陷，也存在許多尺寸較小的凹陷。
[0005] 焊盤存在上述缺陷后，會對焊盤的導(dǎo)電性和可靠性造成負(fù)面影響。例如，焊盤表面 存在的凹坑會造成焊盤與引線鍵合的強(qiáng)度變低，使得引線與焊盤接觸不良，芯片與外部電 路的電流輸入輸出不夠穩(wěn)定，甚至造成芯片不能正常使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請旨在提供一種焊盤的表面處理方法及焊盤的制作方法，以減少焊盤表面上 的缺陷。
[0007] 本申請?zhí)峁┝艘环N焊盤的表面處理方法，該焊盤與互連金屬層鍵合，該表面處理 方法包括以下步驟：對焊盤進(jìn)行表面氧化處理；對表面氧化處理后的焊盤進(jìn)行濕法清洗。
[0008] 進(jìn)一步地,上述表面處理方法中，表面氧化處理的步驟包括：將氧氣和氮?dú)庑纬傻?混合氣體送入真空等離子腔體中；電離該混合氣體，生成氧等離子體；將氧等離子體與焊 盤表面進(jìn)行接觸。
[0009] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，混合氣體中氮?dú)夂脱鯕獾捏w積比在I : 10~2000 的范圍內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步地,上述表面處理方法中，氧氣的體積流量為2000~10000毫升/分鐘。
[0011] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，氮?dú)獾捏w積流量為5~200毫升/分鐘。
[0012] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，采用射頻電離混合氣體從而生成氧等離子體，射 頻的感應(yīng)功率為50~2500瓦。
[0013] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，表面氧化處理的溫度為250°C~320°C，表面氧 化處理的時間為40~100秒。
[0014] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，將氧等離子體與焊盤表面進(jìn)行接觸后，形成的氧 化處理層厚度不小于H>〇A,
[0015] 進(jìn)一步地，上述表面處理方法中，濕法清洗所采用的溶劑為氨水和雙氧水的混合 物。
[0016] 本申請還提供了一種焊盤的制作方法，該制作方法包括：在具有互連金屬層的襯 底上沉積焊盤材料薄膜；刻蝕焊盤材料薄膜形成焊盤；對焊盤進(jìn)行表面灰化處理；按照本 申請?zhí)峁┑谋砻嫣幚矸椒▽副P的表面進(jìn)行處理。
[0017] 應(yīng)用本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，通過對焊盤進(jìn)行表面氧化處理，將從互連金屬層擴(kuò) 散到焊盤中的金屬晶粒進(jìn)行氧化，使得金屬晶粒不會被后續(xù)的濕法清洗所腐蝕去除，從而 減少了焊盤表面上由于金屬晶粒被去除所產(chǎn)生的缺陷，進(jìn)而有利于提高后續(xù)引線鍵合的強(qiáng) 度和芯片的封裝效果。
【附圖說明】
[0018] 附圖構(gòu)成本說明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本申請，附圖示出了本申請的優(yōu)選 實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本申請的原理。圖中：
[0019] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有焊盤的制作方法得到的焊盤表面的電鏡圖；
[0020] 圖2示出了本申請?zhí)峁┑暮副P的表面處理方法的流程示意圖；
[0021] 圖3示出了本申請?zhí)峁┑暮副P的制作方法的流程示意圖；以及
[0022] 圖4示出了根據(jù)本申請?zhí)峁┑暮副P的制作方法得到的焊盤表面的電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí) 施例可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng) 當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí) 施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。但是本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多 種不同方式實(shí)施。
[0024] 由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有焊盤的表面存在凹坑等缺陷，本申請的發(fā)明人針對上述問 題進(jìn)行研究，提出了一種焊盤的表面處理方法及焊盤的制作方法。該焊盤與互連金屬層鍵 合，如圖2所示，該表面處理方法包括以下步驟：對焊盤進(jìn)行表面氧化處理；對表面氧化處 理后的焊盤進(jìn)行濕法清洗。該表面處理方法通過對焊盤進(jìn)行表面氧化處理，將從互連金屬 層擴(kuò)散到焊盤中的金屬晶粒進(jìn)行氧化，使得金屬晶粒不會被后續(xù)的濕法清洗所腐蝕去除， 從而減少了焊盤表面上由于金屬晶粒被去除所產(chǎn)生的缺陷，進(jìn)而有利于提高后續(xù)引線鍵合 的強(qiáng)度和芯片的封裝效果。
[0025] 在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述表面氧化處理的步驟包括：將氧氣和氮?dú)庑纬傻?混合氣體送入真空等離子腔體中；電離該混合氣體，生成氧等離子體；將氧等離子體與焊 盤表面進(jìn)行接觸。上述去除方法通過對焊盤進(jìn)行表面氧化處理，將擴(kuò)散到焊盤中的金屬晶 粒進(jìn)行氧化，使得金屬晶粒不會被后續(xù)的濕法工藝腐蝕，從而解決了焊盤中表面缺陷的問 題。
[0026] 為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本申請，現(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請的 示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性實(shí)施方式可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng) 被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本 申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員。
[0027] 首先，將氧氣和氮?dú)庑纬傻幕旌蠚怏w送入真空等離子腔體中。在本申請?zhí)峁┑囊?個【具體實(shí)施方式】中，該步驟包括：將載有焊盤的芯片放在等離子腔體中；抽真空，然后將氧 氣以及氮?dú)馑腿氲入x子腔體中。其申請人發(fā)現(xiàn)，氮?dú)獾募尤敕浅Ｓ欣谘鯕獍l(fā)生電離，是氧 氣電離生成等離子體的"催化劑"。優(yōu)選地，混合氣體中氮?dú)夂脱鯕獾捏w積比在I :10-2000 的范圍內(nèi)，將氮?dú)馀c氧氣的體積比控制在上述范圍內(nèi)可使得氮?dú)獬浞职l(fā)揮催化作用，加快 氧氣的電離。在【具體實(shí)施方式】中，可將氧氣的體積流量控制在2000-10000毫升/分鐘的范 圍內(nèi)，可將氮?dú)獾捏w積流量控制在5-200毫升/分鐘的范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)的氧氣機(jī)氮?dú)饬?量表現(xiàn)出了更好的氧化處理效果。
[0028] 然后，對上述混合氣體進(jìn)行電離，生成氧等離子體?；旌蠚怏w中的N2當(dāng)然也會被 電離，它的作用是作為O 2電離化的催化劑。進(jìn)行氣體電離的方法可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的電 離方法。在本申請所提供的【具體實(shí)施方式】中，采用射頻電離混合氣體。按照預(yù)先設(shè)定的工 藝，將射頻波施加到等離子腔體中，使得導(dǎo)入的氧氣以及氮?dú)獍l(fā)生電離，從而生成氧等離子 體。在本申請?zhí)峁┑囊粋€【具體實(shí)施方式】中所采用的射頻感應(yīng)功率為50-2500瓦，當(dāng)然，功率 可以根據(jù)制程需要來選擇，過低可能導(dǎo)致電離程度不夠達(dá)不到預(yù)期的效果，太大了也容易 有 PID (plasma induced damage)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0029] 最后，電離后生成的氧等離子體與焊盤表面進(jìn)行接觸。優(yōu)選的，氧化處理的時間為 40-100秒，氧化處