專利名稱：抑制金屬焊盤腐蝕的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及半導體制程中金屬焊盤的制作領域，尤其涉及一種抑制金屬焊 盤腐蝕的方法。
背景技術(shù)：
半導體芯片制程中，制作金屬焊盤可實現(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)過程中，需要用一定溫度的去離子水 (Deionized Water)對芯片進行清洗。這時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 (Galvanic Effect),導致活潑性較高的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Al被腐蝕溶解掉時，金屬焊 盤表面就會出現(xiàn)分布不規(guī)則的小凹坑。用顯微鏡觀察經(jīng)過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行連接時，容易增大打線的失效率，即金屬焊盤未 與封裝引腳形成導電性連接或金屬焊盤與封裝引腳之間接觸不良，導致后續(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)生原電池效應導致金屬焊盤腐蝕的問題。
為達到上述目的，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設時間后，去除氮化鈦層。
進一步地，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氣相沉積法形成，沉積溫度為說明書第2/4頁
440~460攝氏度，真空壓力為1.5 2托，沉積時間為100~135秒。
可選地，步驟2中金屬焊盤上氮化鈥停留的預設時間至少為2小時，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 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，從 而可有效抑制因原電池效應導致金屬焊盤的腐蝕，解決因金屬焊盤腐蝕導致的 打線制程失效率增大及芯片封裝良率下降的問題。
以下結(jié)合附圖
和具體實施例對本發(fā)明的抑制金屬焊盤腐蝕的方法作進一步 詳細具體的描述。
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測試圖。
圖3是本發(fā)明方法不同工藝條件下處理過的金屬焊盤EDX測試圖。
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。
具體實施例方式
本實施例的抑制金屬焊盤腐蝕的方法，請參閱圖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 屬焊盤上保留預設時間后，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 的制程時間和成本，步驟l中形成的氮化鈦的厚度不宜過厚。
步驟S1中形成氮化碳層采用化學氣相沉積法形成。化學氣相沉積時，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間至少為2小時。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中氮化鈥停留的時間均是為保證沉積的TiN層一部分擴散進入金屬 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間不宜 過長，時間過長雖然也能達到抑制Cu從Al的晶界析出的目的，但是此方法占 用制程時間過長會P爭低本發(fā)明方法的抑制效率。
為使形成的氮化鈦不影響后續(xù)對金屬焊盤進行打線，實現(xiàn)金屬焊盤與封裝 引腳之間導電性連接，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小時后完全去除 金屬焊盤上氮化鈦層。該厚度的氮化鈦層對應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，沉積時間為100秒。對此金屬坪盤的晶界處 采用EDX (X射線能鐠儀)進行測試。測試結(jié)果請參閱圖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進行測試，測試結(jié)果請參閱圖2。圖2 和圖3譜圖中橫坐標為能量，縱坐標為測試信號數(shù)?？煽闯?，圖2顯示傳統(tǒng)制 作方法的金屬焊盤上銅的測試信號數(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對比，圖3中金屬坪盤晶界處的測試信號主要為Al的 測試信號，即沒有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小時后完全去除 金屬焊盤上氮化鈦。該厚度的氮化鈦層對應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，沉積時間為120秒。對金屬焊盤的晶界處采用 EDX (X射線能語4義)進行測試。測試結(jié)果仍如圖3所示，金屬焊盤晶界處無 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小時后完全去 除金屬焊盤上氮化鈦。該厚度的氮化鈦層對應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，沉積時間為135秒。對金屬焊盤的晶界處采用EDX (X射線能譜儀)進行測試。測試結(jié)果仍如圖3所示，金屬焊盤晶界處 無銅4斤出。
將傳統(tǒng)制作具有金屬焊盤的晶圓芯片及經(jīng)過分發(fā)明抑制金屬焊盤腐蝕方法 處理后的芯片同時放入50攝氏度的去離子水環(huán)境中進行清洗，在1小時之后， 采用光學放大鏡對傳統(tǒng)方法的金屬焊盤和經(jīng)過本發(fā)明所述的方法處理之后的金 屬焊盤進行觀察。傳統(tǒng)金屬焊盤的觀察結(jié)果請參閱圖4，金屬焊盤上有許多分布 不規(guī)則的腐蝕小凹點。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 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， 堆積較為嚴重，而經(jīng)過本發(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，進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設時間后，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設時間至少為2小時。
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)境中因原電池效應導致的腐蝕。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設時間后，去除金屬焊盤上的氮化鈦層。本發(fā)明通過形成氮化鈦層和去除氮化鈦層使少量氮化鈦擴散至金屬焊盤，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導致的腐蝕。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致的打線失效率增大及封裝良率降低的問題。
文檔編號C23C16/34GK101654774SQ20081004188
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者務林鳳, 明 李, 段淑卿, 虞勤琴 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司