專利名稱：抑制金屬焊盤腐蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制程中金屬焊盤的制作領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制金屬焊 盤腐蝕的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片制程中，制作金屬焊盤可實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部之間及內(nèi)部與外部的電
氣連接。然后在后續(xù)的切片(die saw)過(guò)程中，需要用一定溫度的去離子水 (Deionized Water)對(duì)芯片進(jìn)行清洗。這時(shí)制作在芯片上的金屬焊盤(Pad)容 易被腐蝕。通常金屬焊盤是Al和Cu的合金材料，由于Cu容易在Al的晶界析 出，兩種活潑性不同的金屬Al和Cu在去離子水環(huán)境中容易產(chǎn)生原電池效應(yīng) (Galvanic Effect),導(dǎo)致活潑性較高的Al容易被腐蝕溶解。Al和Cu合金的金 屬焊盤中，金屬Al的成分要占90%以上，因此當(dāng)Al被腐蝕溶解掉時(shí)，金屬焊 盤表面就會(huì)出現(xiàn)分布不規(guī)則的小凹坑。用顯微鏡觀察經(jīng)過(guò)去離子水清洗后的金 屬焊盤的腐蝕現(xiàn)象非常明顯。在后續(xù)的打線(Wire bonding)工藝中，將存在腐 蝕的金屬焊盤與封裝引腳進(jìn)行連接時(shí)，容易增大打線的失效率，即金屬焊盤未 與封裝引腳形成導(dǎo)電性連接或金屬焊盤與封裝引腳之間接觸不良，導(dǎo)致后續(xù)芯 片封裝的良率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制金屬焊盤腐蝕的方法，以解決金屬焊盤在 液體清洗環(huán)境下易發(fā)生原電池效應(yīng)導(dǎo)致金屬焊盤腐蝕的問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法包括以下步驟步驟1， 在制作好的金屬焊盤上形成一層氮化鈦層；步驟2:將步驟l中形成的氮化鈦層 在所述的金屬焊盤上保留預(yù)設(shè)時(shí)間后，去除氮化鈦層。
進(jìn)一步地，步驟1中形成的氮化鈦層厚度為700-1000埃。
可選地，步驟1中形成氮化鈦層采用化學(xué)氣相沉積法形成，沉積溫度為說(shuō)明書第2/4頁(yè)
440~460攝氏度，真空壓力為1.5 2托，沉積時(shí)間為100~135秒。
可選地，步驟2中金屬焊盤上氮化鈥停留的預(yù)設(shè)時(shí)間至少為2小時(shí)，停留
環(huán)境為常溫常壓的潔凈室。
步驟2中去除氮化鈦采用干法蝕刻去除。所述金屬焊盤材料為銅和鋁的合金。
與傳統(tǒng)的金屬焊盤制作方法相比，本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法通過(guò) 在制作好的金屬焊盤上先形成TiN層再去除該TiN層，可有效抑制金屬焊盤中 的Cu從Al的晶界中析出，抑制金屬焊盤在液體清洗環(huán)境中的原電池效應(yīng)，從 而可有效抑制因原電池效應(yīng)導(dǎo)致金屬焊盤的腐蝕，解決因金屬焊盤腐蝕導(dǎo)致的 打線制程失效率增大及芯片封裝良率下降的問(wèn)題。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法作進(jìn)一步 詳細(xì)具體的描述。
圖l是本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法。
圖2是未采用本發(fā)明方法處理的金屬焊盤EDX測(cè)試圖。
圖3是本發(fā)明方法不同工藝條件下處理過(guò)的金屬焊盤EDX測(cè)試圖。
圖4是未采用本發(fā)明方法處理的金屬焊盤清洗后的放大照片圖。
圖5是采用本發(fā)明方法處理的金屬焊盤清洗后的放大照片圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，請(qǐng)參閱圖l,它包括以下步驟Sl: 在制作好的金屬焊盤上形成氮化鈦層；S2:步驟1形成的氮化鈦層在所述的金 屬焊盤上保留預(yù)設(shè)時(shí)間后，去除金屬焊盤上的氮化鈦層。
其中，金屬焊盤材料為銅和鋁的合金。銅和鋁的合金是目前制作金屬焊盤 普遍采用的材料。這樣可避免采用新材料存在的工藝兼容性的問(wèn)題，降低成本。
步驟S1中形成的氮化鈦層厚度為700~1000埃。為盡量降低本發(fā)明所占用 的制程時(shí)間和成本，步驟l中形成的氮化鈦的厚度不宜過(guò)厚。
步驟S1中形成氮化碳層采用化學(xué)氣相沉積法形成?；瘜W(xué)氣相沉積時(shí)，氮化鈥的沉積溫度為440-460攝氏度，真空壓力為1.5~2托，沉積時(shí)間為100~135100 秒。在此沉積條件下，形成700-1000埃厚度的氮化鈦。
步驟S2中金屬焊盤上氮化鈦層保留的時(shí)間至少為2小時(shí)。步驟S2中金屬 焊盤上氮化鈦停留的環(huán)境為常溫常壓的潔凈室。步驟Sl中氮化鈦沉積的工藝條 件及步驟S2中氮化鈥停留的時(shí)間均是為保證沉積的TiN層一部分?jǐn)U散進(jìn)入金屬 焊盤，抑制Cu從Al的晶界析出。步驟S2中氮化鈦停留在金屬坪盤上時(shí)間不宜 過(guò)長(zhǎng)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)雖然也能達(dá)到抑制Cu從Al的晶界析出的目的，但是此方法占 用制程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)P爭(zhēng)低本發(fā)明方法的抑制效率。
為使形成的氮化鈦不影響后續(xù)對(duì)金屬焊盤進(jìn)行打線，實(shí)現(xiàn)金屬焊盤與封裝 引腳之間導(dǎo)電性連接，沉積在金屬焊盤上氮化鈦層需去除。步驟S2中氮化鈦采 用干法蝕刻去除。千法蝕刻對(duì)TiN材料和A1的蝕刻選擇性比較好，可完全去除 金屬焊盤上的TiN材料。
以本發(fā)明步驟Sl形成厚度為700埃的氮化鈦為例，停留2小時(shí)后完全去除 金屬焊盤上氮化鈦層。該厚度的氮化鈦層對(duì)應(yīng)的氮化鈦沉積工藝條件沉積溫 度440攝氏度，真空壓力為1.5托，沉積時(shí)間為100秒。對(duì)此金屬坪盤的晶界處 采用EDX (X射線能鐠儀)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果請(qǐng)參閱圖3。傳統(tǒng)制作方法制 作出的金屬焊盤的晶界處同樣采用EDX進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果請(qǐng)參閱圖2。圖2 和圖3譜圖中橫坐標(biāo)為能量，縱坐標(biāo)為測(cè)試信號(hào)數(shù)。可看出，圖2顯示傳統(tǒng)制 作方法的金屬焊盤上銅的測(cè)試信號(hào)數(shù)較多，即傳統(tǒng)金屬焊盤的晶界出現(xiàn)的銅 (Cu)析出較多。與圖2對(duì)比，圖3中金屬坪盤晶界處的測(cè)試信號(hào)主要為Al的 測(cè)試信號(hào)，即沒(méi)有Cu析出。
以本發(fā)明步驟Sl形成厚度為850埃的氮化鈦為例，停留2小時(shí)后完全去除 金屬焊盤上氮化鈦。該厚度的氮化鈦層對(duì)應(yīng)的氮化鈦沉積工藝條件沉積溫度 450攝氏度，真空壓力為1.8托，沉積時(shí)間為120秒。對(duì)金屬焊盤的晶界處采用 EDX (X射線能語(yǔ)4義)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果仍如圖3所示，金屬焊盤晶界處無(wú) 銅析出。
以本發(fā)明步驟Sl形成厚度為1000埃的氮化鈦為例，停留2小時(shí)后完全去 除金屬焊盤上氮化鈦。該厚度的氮化鈦層對(duì)應(yīng)的氮化鈥沉積工藝條件沉積溫 度460攝氏度，真空壓力為2托，沉積時(shí)間為135秒。對(duì)金屬焊盤的晶界處采用EDX (X射線能譜儀)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果仍如圖3所示，金屬焊盤晶界處 無(wú)銅4斤出。
將傳統(tǒng)制作具有金屬焊盤的晶圓芯片及經(jīng)過(guò)分發(fā)明抑制金屬焊盤腐蝕方法 處理后的芯片同時(shí)放入50攝氏度的去離子水環(huán)境中進(jìn)行清洗，在1小時(shí)之后， 采用光學(xué)放大鏡對(duì)傳統(tǒng)方法的金屬焊盤和經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述的方法處理之后的金 屬焊盤進(jìn)行觀察。傳統(tǒng)金屬焊盤的觀察結(jié)果請(qǐng)參閱圖4，金屬焊盤上有許多分布 不規(guī)則的腐蝕小凹點(diǎn)。經(jīng)本發(fā)明抑制腐蝕方法處理后的金屬焊盤的觀察結(jié)果請(qǐng) 參閱圖5。圖5顯示的金屬焊盤表面光滑，未發(fā)現(xiàn)腐蝕的小凹坑。
綜上所述，傳統(tǒng)制作的芯片金屬焊盤的Al的晶界上Cu的堆積顆粒較大， 堆積較為嚴(yán)重，而經(jīng)過(guò)本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法的制程之后，芯片上 金屬焊盤的Al晶界上的Cu的堆積情況較少。因此，本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐 蝕的方法可有效抑制金屬焊盤中Cu從Al的晶界析出，從而抑制在后續(xù)的清洗 環(huán)境中易發(fā)生的原電池效應(yīng)，進(jìn)而抑制金屬焊盤的腐蝕。
權(quán)利要求
1、抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1在金屬焊盤上形成氮化鈦層；步驟2將所述氮化鈦層在金屬焊盤上保留預(yù)設(shè)時(shí)間后，去除氮化鈦層。
2、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述步驟l中 形成的氮化鈦層的厚度為700~1000埃。
3、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述步驟l中 形成氮化鈦采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度為440 460攝氏度，真空壓力為1.5~2 托，沉積時(shí)間為100 135秒。
4、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述步驟2中 金屬焊盤上氮化鈦停留的預(yù)設(shè)時(shí)間至少為2小時(shí)。
5、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述步驟2中 金屬焊盤上氮化鈥停留的環(huán)境為常溫常壓的潔凈室。
6、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述步驟2中 采用干法蝕刻工藝去除氮化鈦層。
7、 如權(quán)利要求1所述的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，其特征在于，所述金屬焊盤 材料為銅和鋁的合金。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抑制金屬焊盤腐蝕的方法，該金屬焊盤為鋁和銅的合金，此方法用于抑制制作在芯片上的金屬焊盤在清洗環(huán)境中因原電池效應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕。它包括以下步驟步驟1在金屬焊盤上形成氮化鈦層；步驟2將步驟1形成的氮化鈦層在金屬焊盤上保留預(yù)設(shè)時(shí)間后，去除金屬焊盤上的氮化鈦層。本發(fā)明通過(guò)形成氮化鈦層和去除氮化鈦層使少量氮化鈦擴(kuò)散至金屬焊盤，抑制金屬焊盤中銅從鋁的晶界析出，從而抑制金屬焊盤因原電池效應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕。本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法可有效解決因芯片上金屬焊盤腐蝕導(dǎo)致的打線失效率增大及封裝良率降低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C23C16/34GK101654774SQ20081004188
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者務(wù)林鳳, 明 李, 段淑卿, 虞勤琴 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司