清洗焊盘的方法
清洗焊盘的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及一种清洗焊盘的方法。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路的制作向超大规模集成电路（ULSI;UltraLarge-Scale Integration)发展，晶片上的电路密度越来越大，晶片上所含元件数量不断增加，晶片表面 已无法提供足够的面积来制作所需的互连结构（Interconnect)。为此，提出了两层W上的 多层互连结构的设计方法。所述设计方法通过刻蚀层间介质层形成沟槽或通孔，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。形成互连结构后，为实现芯片与 外部电路之间的电连接，还需要在晶片表面形成焊盘（pad),所述焊盘与互连结构电连接。
[0003] 焊盘制作中，需要关注的重点是焊盘的表面质量问题，一旦焊盘表面存在缺陷或 被污染，就会造成焊盘抗拉强度和接合强度均匀性变差，导致引线键合(wirebonding)失 效，对半导体器件的导电性和可靠性带来负面影响。
[0004] 现有技术制作的半导体器件中，焊盘容易被腐蚀，导致焊盘的质量仍有待提高，造 成半导体器件的导电性和可靠性仍需改善。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的问题是提供一种清洗焊盘的方法，减少焊盘内的团族离子残留，防 止出现焊盘腐蚀的问题，避免由于焊盘腐蚀而造成的半导体器件的导电性和可靠性差。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种清洗焊盘的方法，包括：提供形成有互连线层的 衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有纯化层；刻蚀去除位于焊盘表面 的纯化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有团族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处 理，去除焊盘表面残留的团族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磯酸铅溶液。
[0007] 可选的，所述磯酸铅溶液中磯酸铅的质量百分比为15%至40%。
[0008] 可选的，所述酸性清洗处理的处理时长为50S至200S，酸性清洗处理的处理温度 为 50°C至 100°C。
[0009] 可选的，在执行酸性清洗处理之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘表面进行清 洗。
[0010] 可选的，在采用去离子水对焊盘表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘执行 碱性清洗处理，进一步去除焊盘表面残留的团族离子，所述碱性清洗处理采用的清洗液具 有碱性。
[0011] 可选的，所述清洗液为胺碱有机溶剂。
[0012] 可选的，所述胺碱有机溶剂为碱性显影液。
[0013] 可选的，所述碱性清洗处理的处理时长为10S至50S。
[0014] 可选的，在执行碱性清洗处理之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘表面进行清 洗。
[0015] 可选的，采用去离子水对焊盘表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘进行烘 干处理。
[0016] 可选的，所述烘干处理的工艺参数为；烘干温度为30(TC至50(TC，烘干时长为 50min至lOOmin，气氛气体为吨或&。
[0017] 可选的，位于焊盘表面的纯化层包括；第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第 二纯化层，且第二纯化层还覆盖于衬底表面。
[0018] 可选的，所述第一纯化层的材料为Ti、Ta、TiN或TaN，第二纯化层的材料为氧化娃 或氮化娃。
[0019] 可选的，所述第一纯化层的厚度为20埃至200埃，第二纯化层的厚度为500埃至 5000 埃。
[0020] 可选的，刻蚀去除位于焊盘表面的纯化层的工艺步骤包括；在所述纯化层表面形 成图形化的掩膜层；W所述图形化的掩膜层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二纯化 层，采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一纯化层，且第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻 蚀工艺的刻蚀气体流量。
[0021] 可选的，所述第一刻蚀工艺、第二刻蚀工艺的刻蚀气体均包括含团族元素气体，且 第一刻蚀工艺的含团族元素气体流量为40sccm至SOsccm，第二刻蚀工艺的含团族元素气 体流量为lOOsccm至500sccm〇
[0022] 可选的，所述焊盘的材料为化、A1或W中的一种或多种。
[0023] 可选的，所述互连线层的材料为化、A1或W中的一种或多种。
[0024] 可选的，所述焊盘为接地焊盘。
[00巧]与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0026] 本发明实施例中，在刻蚀纯化层暴露出焊盘表面后，由于刻蚀工艺的影响造成焊 盘表面残留有团族离子，例如，氣离子；对焊盘执行酸性清洗处理，由于酸性清洗处理采用 的清洗液具有酸性，使得清洗液中存在氨离子，所述氨离子与氣离子结合后形成易溶于水 的氣化氨，从而达到去除残留的团族离子的目的，防止由于焊盘表面存在大量的团族离子 而造成焊盘表面被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，进而提高引线键合的效果，优化 半导体器件的导电性和可靠性。
[0027] 同时，本发明实施例中酸性清洗处理的清洗液为磯酸铅溶液，由于磯酸铅溶液的 酸性较弱，使得磯酸铅溶液对焊盘的刻蚀速率非常小，磯酸铅溶液对焊盘的刻蚀几乎可W 忽略不计，在去除团族离子的同时，避免对焊盘本身造成刻蚀，使得在去除焊盘表面的团族 离子后，焊盘仍具有较高的性能。
[0028] 更进一步，当焊盘表面具有第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第二纯化层， 采用第一刻蚀工艺刻蚀第二纯化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀第一纯化层时，由于第二纯化 层的厚度比第一纯化层的厚度厚的多，因此第一刻蚀工艺的时间远大于第二刻蚀工艺的刻 蚀时间。由于第一刻蚀工艺的时间较长，本发明实施例采用具有较小的刻蚀气体流量(第一 刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量）进行第一刻蚀工艺，从而尽 可能的降低残留在第一纯化层表面的团族离子，进而减少残留在焊盘表面的团族离子，降 低焊盘被腐蚀的概率；而由于第一纯化层较薄，使得第二刻蚀工艺的时间较短，本发明实施 例采用具有较大的刻蚀气体流量进行第二刻蚀工艺，从而尽量减少第二刻蚀工艺的时间， 进一步降低第二刻蚀工艺造成的团族离子残留，进一步减少后续待清洗去除的团族离子含 量，进一步降低焊盘被腐蚀的概率，提高形成的半导体器件的导电性和可靠性。
【附图说明】
[0029] 图1至图10为本发明实施例提供的焊盘制作过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 由【背景技术】可知，现有技术形成的焊盘的质量有待提高，造成半导体器件的导电 性和可罪性有待提局。
[0031] 针对造成焊盘腐蚀的原因进行研究发现，在形成焊盘实现芯片内部之间、内部与 外部之间的电气连接后，需要对芯片进行切片（DieSaw)处理，而切片处理过程中要用到去 离子水（DeionizedWater)对芯片进行清洗，在清洗过程中，芯片上的焊盘容易被腐蚀，焊 盘表面出现腐蚀坑（CorrosionDefect),造成焊盘抗拉强度和结合强度变差；在后续的引 线键合工艺过程中，将存在腐蚀坑的焊盘与封装引脚进行连接时，由于焊盘抗拉强度和接 合强度差，容易造成引线键合失效，对半导体器件的导电性、可靠性带来负面影响。
[0032] 经过进一步研究发现，在形成焊盘的工艺中存在干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工 艺的刻蚀气体采用了含团族元素的气体，如含F气体、含C1气体，使得在形成焊盘之后，焊 盘表面残留有含团聚合物材料W及团族离子(如F离子、C1离子）；在切片之前对焊盘表面 进行清洗处理，所述清洗处理可去除含团聚合物，而团族离子难W被清洗去除；当含有团族 离子的焊盘置于去离子水环境中时，容易造成焊盘腐蚀问题。焊盘腐蚀主要由W下两方面 原因造成的，W团族离子为F离子为例做示范性说明：
[0033] -、F离子在去离子水的环境中与焊盘的材料发生化学反应，例如，当焊盘的材料 中包括A1时，发生如下的化学反应：
[0034] 3F-+A1-AlF3+3e;
[00巧]AIF3+3H2O-A1 (0H) 3+3HF;
[0036] 6HF+3A1-2AIF3+3H2
[0 037] 该一化学反应导致A1发生化学反应形成AlFs，形成的AlFs溶解在去离子水环境 中，焊盘表面出现腐蚀坑，造成焊盘腐蚀问题。
[003引二、在去离子水环境中，F离子与&0发生化学反应；F+H20-HF+Or，使得去离子 水中含有氨氧根离子；当焊盘的材料为A1和化的合金材料，由于化容易在A1的晶界析 出，且A1和化的化学活泼性不同，两种活泼性不同的金属A1和化在去离子水环境中容易 产生原电池效应（GalvanicEffect),反应方程式如下：
[0039] A1+40H-一Al(OH)片C ;
[0040]化2+&〇+26 一 2CU+20H
[0041] 该一化学反应导致活泼性较高的A1充当阴极，在反应过程中失去电子造成A1被 腐蚀溶解。而在材料为A1和化合金材料的焊盘中，金属A1的质量百分比要占90%W上， 因此当A1被腐蚀溶解时，焊盘表面就会出现腐蚀坑，造成焊盘表面被腐蚀；并且，即使焊盘 材料为A1，焊盘底部为互连线层，互连线层的材料中含有极易扩散的化，当化扩散进入焊 盘内时，也将发生上述原电池效应，并且该一效应明显加速了化向焊盘表面的扩散，造成 焊盘表面被腐蚀。
[0042] 由此可见，焊盘表面团族元素的存在，导致了焊盘容易被腐蚀的问题，对半导体器 件的导电性和可靠性造成了不良影响。特别的，当焊盘为接地焊盘时，由于接地焊盘具有积 累电荷的特性，与常规焊盘相比，接地焊盘内聚集了更多的电荷，所述电荷会加速原电池效 应的产生，造成焊盘被更严重的腐蚀。因此，对于接地焊盘来说，即使采用优化刻蚀工艺的 方式，使得接地焊盘具有相对较低的团族元素残留，也会由于电荷量较高而容易发生接地 焊盘腐蚀的问题。
[0043] 由上述分析，进一步降低焊盘内残留的团族元素含量，可降低焊盘表面被腐蚀的 程度，尤其能降低接地焊盘被腐蚀的程度，提高形成的半导体器件的电学性能和导电性。
[0044] 为此，本发明提供一种清洗焊盘的方法，提供形成有互连线层的衬底，所述互连线 层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有纯化层；刻蚀去除位于焊盘表面的纯化层，直至暴 露出焊盘表面，且焊盘表面残留有团族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面 残留的团族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磯酸铅溶液。本发明能够去除焊盘表 面残留的团族离子，防止由于团族离子的存在而造成焊盘被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和 接合强度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
[0045] 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 的具体实施例做详细的说明。
[0046] 图1至图10为本发明实施例提供的焊盘制作过程的剖面结构示意图。
[0047]请参考图1，提供形成有互连线层101的衬底100。
[004引本实施例中，所述衬底100由半导体衬底、W及位于半导体衬底表面的层间介质 层组成。
[0049]所述半导体衬底的材料为单晶娃、多晶娃或非晶娃中的一种，所述半导体衬底的 材料也可W为娃错化合物或绝缘体上娃（SOI;Silicon化Insulator)。
[0050]在其他实施例中，半导体衬底内还可W形成有器件，例如，形成有PMOS晶体管、NM0S晶体管、錯式场效应管或电容等器件。
[0051] 所述层间介质层的材料为氧化娃、氮氧化娃或低k介质材料(低k介质材料指的 是：相对介电常数小于氧化娃的相对介电常数的材料)，其中，所述低k介质材料为SiCOH、 FSG(惨氣的二氧化娃)、BSG(惨测的二氧化娃)、PSG(惨磯的二氧化娃）或BPSG(惨测磯的 二氧化娃)中的一种或几种。采用低k介质材料作为层间介质层的材料，有利于降低半导体 器件的RC延迟效应，提高半导体器件的响应速度。
[0052]所述互连线层101用于与衬底100内的器件相连，也用于与后续形成的焊盘相连， 从而实现衬底100内器件与外部或其他金属层的电连接。所述互连线层101的顶部与衬底 100表面齐平或高于衬底100表面。
[0053]所述互连线层101的材料为化、A1或W等导电金属，所述互连线层101的形成工 艺包括单大马±革工艺或双大马±革工艺。本实施例中，所述互连线层101的材料为化。
[0054]请参考图2,形成覆盖于互连线层101和衬底100表面的导电层102。
[00巧]所述导电层102为后续形成焊盘提供工艺基础。
[005引导电层102的材料为化、A1或W中的一种或两种，导电层102的厚度为1000埃至 5000埃，采用姗射或电锻法形成所述导电层102。
[0057] 本实施例中，在形成导电层102之后，还包括步骤；在所述导电层102表面形成第 一纯化层103。
[0058] 所述第一纯化层103的作用为：后续会在导电层102表面形成图形化的光刻胶层， W图形化导电层102为掩膜刻蚀导电层102形成焊盘；为防止图形化的光刻胶层对导电层 102造成不良影响，在形成图形化的光刻胶层之前，在导电层102表面形成第一纯化层103， 避免图形化的光刻胶层对导电层102造成损伤，提高后续形成焊盘的质量。
[0059]所述第一纯化层103的材料为Ti、Ta、TiN或TaN。本实施例中，所述第一纯化层 103的材料为TiN，第一纯化层103的厚度为20埃至200埃。
[0060] 请参考图3,在所述第一纯化层103表面形成图形化的光刻胶层104。
[0061] 所述图形化的光刻胶层104定义出后续形成焊盘的图形，图形化的光刻胶层104 经过曝光显影处理后形成。
[006引请参考图4,W所述图形化的光刻胶层104觸参考图3)为掩膜，刻蚀未被图形化 的光刻胶层104覆盖的导电层102 (请参考图3)，形成位于互连线层101表面的焊盘105， 且焊盘105表面具有第一纯化层103。
[0063] 所述焊盘105为常规焊盘或接地焊盘。
[0064] 本实施例中，由于在导电层102表面形成有第一纯化层103,因此在刻蚀导电层 102之前，刻蚀第一纯化层103暴露出导电层102表面。
[0065] 所述刻蚀工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀工艺的工艺参数为：亥。 蚀气体包括CF4和馬，其中，CF4流量为SOsccm至SOOsccm,馬流量为lOOsccm至2〇Osccm, 反应腔室压强为5毫巧至20毫巧，射频功率为500瓦至1500瓦。
[0066] 在形成所述焊盘105之后，还包括步骤：去除图形化的光刻胶层104。作为一个实 施例，采用灰化工艺去除光刻胶层104,所述灰化工艺的工艺参数为；灰化气体为化，其中， 〇2流量为50sccm至250sccm，灰化温度为120度至300度。
[0067] 请参考图5,在所述第一纯化层103表面形成第二纯化层106,所述第二纯化层106 还覆盖于衬底100表面。
[0068] 所述第二纯化层106的作用为：由于在焊盘105形成之后，通常需要放置一段时间 才会对焊盘105进行进一步工艺处理；第二纯化层106能够防止焊盘105在放置期间被外 界环境所污染，防止焊盘105被空气中的〇2氧化，保证在后续对焊盘105进行进一步处理 之前，焊盘105的性能保持不变。
[0069] 所述第二纯化层106的材料为氧化娃或氮化娃。本实施例中，所述第二纯化层106 的材料为氧化娃，第二纯化层106的厚度为500埃至5000埃。
[0070] 请参考图6,在所述第二纯化层106表面形成图形化的掩膜层107。
[0071] 所述图形化的掩膜层107内具有开口 108,所述开口 108暴露出第二纯化层106表 面，且所述开口 108的位置和宽度对应于焊盘104的位置和宽度。
[0072] 作为一个实施例，掩膜层107的材料为氮化娃，形成图形化的掩膜层107的工艺步 骤包括：形成覆盖于第二纯化层106表面的初始掩膜层；在所述初始掩膜层表面形成图形 化的光刻胶层；W所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述初始掩膜层，形成图形化的掩膜 层107 ;去除所述图形化的光刻胶层。 [0073] 请参考图7,W所述图形化的掩膜层107为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二 纯化层106,暴露出第一纯化层103表面。
[0074] 所述第一刻蚀工艺为干法刻蚀，且第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括含团族元素气 体，例如，化、CHFs、CHCls或邸2化，并且，第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量较小，第一刻蚀工 艺的含团族元素气体流量为40sccm至SOsccm。采用较小刻蚀气体流量的原因在于：
[00巧]由于第二纯化层106的厚度较厚（500埃至5000埃)，刻蚀第二纯化层106所需的 刻蚀时间较长，并且刻蚀时间难W通过调节刻蚀工艺而显著减少，因此通过减少刻蚀时间 来减小团族元素残留量的效果不明显；而采用具有较小刻蚀气体流量的刻蚀气体进行所述 第一刻蚀工艺，能够尽量减小第一纯化层103表面的团族元素残留，从而降低后续残留在 焊盘105表面的团族元素，有利于降低后续清洗焊盘105的工艺难度，降低焊盘105被腐蚀 的概率。
[0076] 作为一个实施例，第一刻蚀工艺的工艺参数为；刻蚀气体包括CF4、CHFs和〇2， 其中，CF*流量为lOsccm至3〇sccm, CHF3流量为3〇sccm至6〇sccm,〇2流量为SOsccm至 200sccm，反应腔室压强为1毫巧至50毫巧，反应腔室温度为20(TC至50(TC。
[0077] 请参考图8,采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一纯化层103,直至暴露出焊盘105表 面，且焊盘105表面残留有团族离子。
[0078] 所述第二刻蚀工艺为干法刻蚀，且第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括含团族元素气 体，例如，化、CHFs、CHCls或邸2化，并且，第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量较大，第二刻蚀工 艺的含团族元素气体流量为lOOsccm至500sccm。采用较大刻蚀气体流量的原因在于：
[0079] 由于第一纯化层103的厚度较薄（20埃至200埃)，刻蚀去除焊盘105表面的第一 纯化层103的刻蚀工艺时间较短，而通过增加刻蚀气体流量能够显著减少第二刻蚀工艺的 刻蚀时间，使得第二刻蚀工艺造成的含团族元素残留量尽可能的少；因此，本实施例通过采 用具有较大刻蚀气体流量的第二刻蚀工艺，刻蚀去除第一纯化层103W暴露出焊盘105表 面。
[0080] 作为一个实施例，第二刻蚀工艺的工艺参数为；刻蚀气体包括CF4和化，其中，CF4 流量为200sccm至350sccm，〇2流量为50sccm至200sccm，反应腔室压强为1毫巧至50毫 巧，反应腔室温度为20(TC至50(TC。
[0081] 由前述对第一刻蚀工艺和第二刻蚀工艺的分析可知，考虑到第一纯化层103和第 二纯化层106的厚度关系，为了尽量的减少团族离子在焊盘105表面的残留，本发明实施例 中，第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量。
[0082] 请参考图9,对所述焊盘105执行酸性清洗处理109,去除焊盘105表面残留的团 族离子，所述酸性清洗处理109采用的清洗液为磯酸铅溶液。
[0083] 由于前述采用干法刻蚀工艺刻蚀第一纯化层103、第二纯化层106,且干法刻蚀工 艺的刻蚀气体为含团族元素气体，例如，本实施例中为含氣气体，包括CF4或CHFs中的一种 或两种，使得在刻蚀暴露出焊盘105表面之后，焊盘105表面具有含氣残留物，包括含氣聚 合物W及氣离子，含氣残留物中的氣离子对焊盘105的材料具有腐蚀作用；氣离子与焊盘 105的材料A1发生反应形成AlFs，造成焊盘105表面出现腐蚀坑；氣离子的存在还会导致 焊盘105的材料A1与化发生原电池效应，造成焊盘105表面出现腐蚀坑，所述化为焊盘 105材料中的化、或焊盘105底部互连线层101材料中的化。焊盘105表面出现腐蚀坑，会 造成焊盘105的抗拉强度和接合强度差，对半导体器件的导电性和可靠性造成不良影响。
[0084] 因此，去除焊盘105表面的含氣残留物，特别是含氣残留物中的氣离子，有利于降 低焊盘105被腐蚀的程度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
[0085] 本实施例中，采用酸性清洗处理109清洗去除焊盘105表面的含氣残留物，酸性清 洗处理109既能去除焊盘105表面的含氣聚合物，又能去除氣离子。作为一种解释，酸性清 洗处理109去除氣离子（F)的作用机理为；酸性清洗处理109的清洗液中具有氨离子（H+)， 氨离子与氣离子之间结合后形成氣化氨（HF)，HF在去离子水中具有较大的溶解度，从而使 氣离子转化为氣化氨溶解在去离子水中，达到去除氣离子的效果。
[0086] 本实施例中，所述清洗液为磯酸铅（化明4;化romium化OS地ate)溶液，其中，溶液 中磯酸铅的质量百分比为15%至40%。选择磯酸铅溶液作为酸性清洗处理109的清洗液的 原因在于：磯酸铅溶液能够起到去除焊盘105表面残留的氣离子的作用；同时，在一定条件 下，磯酸铅溶液对焊盘105的材料的刻蚀速率小，二者之间发生的化学反应几乎可W忽略 不计，因此，采用磯酸铅溶液对焊盘105进行处理后，焊盘105本身的材料未受到不良影响。
[0087] 清洗液的酸性（PH值）与酸性清洗处理109的处理温度有关，若酸性清洗处理109 的处理温度过低，则清洗液的酸性过弱，清洗液中的氨离子量过少，清洗液中的不利于去除 氣离子；若酸性清洗处理109的处理温度过高，则有可能造成清洗液的酸性过强，造成清洗 液与焊盘105的材料反应速率急剧增加；因此，本实施例中，酸性清洗处理109的处理温度 为 50°C至 100°C。
[0088] 若酸性清洗处理109的处理时间过短，则不足W最大程度的去除焊盘105表面的 氣离子；若酸性清洗处理109的处理时间过长，则清洗液对焊盘105作用的时间过长，可能 会对焊盘105造成不良影响。因此，本实施例中，酸性清洗处理109的处理时间为50S至 200S。
[0089] 在执行酸性清洗处理109之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘105表面进行清 洗。
[0090] 采用去离子水对焊盘105表面进行清洗的目的在于；去除焊盘105表面的清洗液， 防止清洗液残留在焊盘105表面会对焊盘105造成不良影响，并且，去除焊盘105表面的清 洗液，防止所述清洗液影响后续继续去除焊盘105表面残留的氣离子的能力。
[0091] 请参考图10,对所述焊盘105执行碱性清洗处理110,所述碱性清洗处理110采用 的清洗液具有碱性。
[0092] 酸性清洗处理109 (请参考图9)在一定程度上减少了焊盘105表面的氣离子残 留，然而，若焊盘105为接地焊盘，由于接地焊盘具有积累电荷的特性，较常规焊盘而言，接 地焊盘处的电荷量更高，即使在接地焊盘表面具有较少量的氣离子残留，也可能由于高电 荷量而更容易引发原电池效应，造成常规焊盘未被腐蚀而接地焊盘发生腐蚀。因此，在酸性 清洗处理109后，有必要进一步去除焊盘105表面残留的氣离子。
[0093] 对所述焊盘105执行碱性清洗处理110的好处在于；一方面，进一步去除焊盘105 表面残留的氣离子，进一步降低焊盘105被腐蚀的程度；另一方面，对焊盘105执行酸性清 洗处理109之后，焊盘105表面可能残留有氣化氨，氣化氨在水溶液中具有相对较强的酸 性，而对焊盘105执行碱性清洗处理110后，能够起到中和氣化氨酸性的作用，防止在焊盘 105表面残留的氣化氨对焊盘105造成腐蚀作用。
[0094] 由前述分析可知，在对焊盘105执行酸性清洗处理109、去离子水清洗工艺步骤之 后，立即对焊盘105执行碱性清洗处理110,从而尽快的起到中和焊盘105表面残留的氣化 氨的作用。作为一个实施例，在酸性清洗处理109、去离子水清洗工艺步骤之后，在间隔0S 至30S之内，对焊盘105执行碱性清洗处理110。
[0095] 所述清洗液为胺碱有机溶剂，本实施例中，所述胺碱有机溶剂为碱性显影液。
[0096] 由于碱性显影液中存在大分子基团，所述大分子基团对氣离子具有较强的亲和 性，从而吸附带走残留在焊盘105表面的氣离子，达到进一步去除焊盘105表面氣离子的作 用，进一步降低焊盘105被腐蚀的概率，进一步提高焊盘105的抗 拉强度和接合强度。
[0097] 若碱性清洗处理110的处理时间过短，大分子基团吸附带走的氣离子量较少，进 一步去除焊盘105表面氣离子的能力有限；若碱性清洗处理110的处理时间过长，则清洗液 可能会对焊盘105造成不良影响。因此，本实施例中，所述碱性清洗处理110的处理时间为 10S至 50S。
[0098] 在执行碱性清洗处理100之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘105表面进行清 洗。采用去离子水进行清洗的目的在于：去除残留在焊盘105表面的碱性清洗处理110的 清洗液，防止所述清洗液残留在焊盘105表面，对焊盘105造成不良影响，提高焊盘105的 质量。
[0099] 在采用去离子水对焊盘105表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘105进行 烘干处理。所述烘干处理的作用在于；烘干去除焊盘105表面的水分，防止由于水分的存在 对焊盘105造成不良影响。
[0100] 作为一个实施例，所述烘干处理的工艺参数为：在馬或&的气氛下进行烘干，烘干 时长为50min至lOOmin,烘干温度为300°C至500°C。
[0101] 经过酸性清洗处理109和碱性清洗处理110后，焊盘105表面残留的团族离子的 含量显著减少，使得残留的团族离子对焊盘105的影响几乎可W忽略不计；特别的，当焊盘 105为接地焊盘时，焊盘105内团族离子含量少，难W与焊盘105材料发生化学反应，且即使 焊盘105内积累的电荷量较多，但是由于焊盘105表面的团族离子含量非常小，焊盘105表 面仍难W发生原电池效应，从而避免了由于原电池效应问题导致的焊盘105腐蚀的问题， 提高焊盘105的质量。
[0102] 综上，本发明的技术方案具有W下优点：
[0103] 首先，在刻蚀纯化层暴露出焊盘表面后，由于刻蚀工艺的影响造成焊盘表面残留 有团族离子，例如，氣离子；对焊盘执行酸性清洗处理，由于酸性清洗处理采用的清洗液具 有酸性，使得清洗液中存在氨离子，所述氨离子与氣离子结合后形成易溶于水的氣化氨，从 而达到去除残留的团族离子的目的，防止由于焊盘表面存在大量的团族离子而造成焊盘表 面被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，进而提高引线键合的效果，优化半导体器件的 导电性和可靠性。
[0104] 其次，本发明实施例中酸性清洗处理的清洗液为磯酸铅溶液，所述磯酸铅溶液具 有酸性，能够去除焊盘表面的残留的团族离子；并且，由于磯酸铅溶液的酸性较弱，使得磯 酸铅溶液对焊盘的刻蚀速率非常小，在去除团族离子的同时，避免对焊盘本身造成刻蚀，在 去除焊盘表面的团族离子后，焊盘仍具有较高的性能。
[0105] 再次，当焊盘表面具有第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第二纯化层，采用 第一刻蚀工艺刻蚀第二纯化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀第一纯化层时，由于第二纯化层的 厚度比第一纯化层的厚度厚的多，因此第一刻蚀工艺的时间远大于第二刻蚀工艺的刻蚀时 间；第一刻蚀工艺的时间较长，本发明实施例采用具有较小的刻蚀气体流量(第一刻蚀工艺 的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量）进行第一刻蚀工艺，从而尽可能的降 低残留在第一纯化层表面的团族离子，进而减少残留在焊盘表面的团族离子，降低焊盘被 腐蚀的概率；而由于第一纯化层较薄，使得第二刻蚀工艺的时间较短，本发明实施例采用具 有较大的刻蚀气体流量进行第二刻蚀工艺，从而尽量减少第二刻蚀工艺的时间，进一步降 低第二刻蚀工艺造成的团族离子残留，进一步减少后续待清洗去除的团族离子含量，进一 步降低焊盘被腐蚀的概率，提高形成的半导体器件的导电性和可靠性。
[0106] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种清洗焊盘的方法，其特征在于，包括： 提供形成有互连线层的衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有钝 化层； 刻蚀去除位于焊盘表面的钝化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有卤族离 子； 对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面残留的卤族离子，所述酸性清洗处理采 用的清洗液为磷酸铬溶液。2. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述磷酸铬溶液中磷酸铬的质 量百分比为15%至40%。3. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述酸性清洗处理的处理时长 为50S至200S，酸性清洗处理的处理温度为50°C至100°C。4. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在执行酸性清洗处理之后还包 括步骤：采用去离子水对焊盘表面进行清洗。5. 根据权利要求4所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在采用去离子水对焊盘表面进 行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘执行碱性清洗处理，进一步去除焊盘表面残留的卤族 离子，所述碱性清洗处理采用的清洗液具有碱性。6. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述清洗液为胺碱有机溶剂。7. 根据权利要求6所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述胺碱有机溶剂为碱性显影 液。8. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述碱性清洗处理的处理时长 为IOS至 50S。9. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在执行碱性清洗处理之后还包 括步骤：采用去离子水对焊盘表面进行清洗。10. 根据权利要求9所述清洗焊盘的方法，其特征在于，采用去离子水对焊盘表面进行 清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘进行烘干处理。11. 根据权利要求10所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述烘干处理的工艺参数为： 烘干温度为300°C至500°C，烘干时长为50min至lOOmin，气氛气体为凡或％。12. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，位于焊盘表面的钝化层包括： 第一钝化层、以及位于第一钝化层表面的第二钝化层，且第二钝化层还覆盖于衬底表面。13. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一钝化层的材料为Ti、 Ta、TiN或TaN，第二钝化层的材料为氧化硅或氮化硅。14. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一钝化层的厚度为20 埃至200埃，第二钝化层的厚度为500埃至5000埃。15. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，刻蚀去除位于焊盘表面的钝 化层的工艺步骤包括：在所述钝化层表面形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为 掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二钝化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一钝化层，且 第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量。16. 根据权利要求15所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺、第二刻蚀 工艺的刻蚀气体均包括含卤族元素气体，且第一刻蚀工艺的含卤族元素气体流量为4〇SCCm 至80sccm，第二刻蚀工艺的含齒族兀素气体流量为IOOsccm至500sccm。17. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述焊盘的材料为Cu、Al或W 中的一种或多种。18. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述互连线层的材料为Cu、Al 或W中的一种或多种。19. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述焊盘为接地焊盘。
【专利摘要】一种清洗焊盘的方法，包括：提供形成有互连线层的衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有钝化层；刻蚀去除位于焊盘表面的钝化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有卤族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面残留的卤族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磷酸铬溶液。本发明采用具有酸性的清洗液对焊盘进行清洗，有效的去除焊盘表面残留的卤族离子，防止焊盘发生腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
【IPC分类】H01L21/02, C23G1/10, C23G1/12, C23G5/02
【公开号】CN104900481
【申请号】CN201410077012
【发明人】徐伟, 刘国安
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及一种清洗焊盘的方法。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路的制作向超大规模集成电路（ULSI;UltraLarge-Scale Integration)发展，晶片上的电路密度越来越大，晶片上所含元件数量不断增加，晶片表面 已无法提供足够的面积来制作所需的互连结构（Interconnect)。为此，提出了两层W上的 多层互连结构的设计方法。所述设计方法通过刻蚀层间介质层形成沟槽或通孔，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。形成互连结构后，为实现芯片与 外部电路之间的电连接，还需要在晶片表面形成焊盘（pad),所述焊盘与互连结构电连接。
[0003] 焊盘制作中，需要关注的重点是焊盘的表面质量问题，一旦焊盘表面存在缺陷或 被污染，就会造成焊盘抗拉强度和接合强度均匀性变差，导致引线键合(wirebonding)失 效，对半导体器件的导电性和可靠性带来负面影响。
[0004] 现有技术制作的半导体器件中，焊盘容易被腐蚀，导致焊盘的质量仍有待提高，造 成半导体器件的导电性和可靠性仍需改善。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的问题是提供一种清洗焊盘的方法，减少焊盘内的团族离子残留，防 止出现焊盘腐蚀的问题，避免由于焊盘腐蚀而造成的半导体器件的导电性和可靠性差。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种清洗焊盘的方法，包括：提供形成有互连线层的 衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有纯化层；刻蚀去除位于焊盘表面 的纯化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有团族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处 理，去除焊盘表面残留的团族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磯酸铅溶液。
[0007] 可选的，所述磯酸铅溶液中磯酸铅的质量百分比为15%至40%。
[0008] 可选的，所述酸性清洗处理的处理时长为50S至200S，酸性清洗处理的处理温度 为 50°C至 100°C。
[0009] 可选的，在执行酸性清洗处理之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘表面进行清 洗。
[0010] 可选的，在采用去离子水对焊盘表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘执行 碱性清洗处理，进一步去除焊盘表面残留的团族离子，所述碱性清洗处理采用的清洗液具 有碱性。
[0011] 可选的，所述清洗液为胺碱有机溶剂。
[0012] 可选的，所述胺碱有机溶剂为碱性显影液。
[0013] 可选的，所述碱性清洗处理的处理时长为10S至50S。
[0014] 可选的，在执行碱性清洗处理之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘表面进行清 洗。
[0015] 可选的，采用去离子水对焊盘表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘进行烘 干处理。
[0016] 可选的，所述烘干处理的工艺参数为；烘干温度为30(TC至50(TC，烘干时长为 50min至lOOmin，气氛气体为吨或&。
[0017] 可选的，位于焊盘表面的纯化层包括；第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第 二纯化层，且第二纯化层还覆盖于衬底表面。
[0018] 可选的，所述第一纯化层的材料为Ti、Ta、TiN或TaN，第二纯化层的材料为氧化娃 或氮化娃。
[0019] 可选的，所述第一纯化层的厚度为20埃至200埃，第二纯化层的厚度为500埃至 5000 埃。
[0020] 可选的，刻蚀去除位于焊盘表面的纯化层的工艺步骤包括；在所述纯化层表面形 成图形化的掩膜层；W所述图形化的掩膜层为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二纯化 层，采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一纯化层，且第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻 蚀工艺的刻蚀气体流量。
[0021] 可选的，所述第一刻蚀工艺、第二刻蚀工艺的刻蚀气体均包括含团族元素气体，且 第一刻蚀工艺的含团族元素气体流量为40sccm至SOsccm，第二刻蚀工艺的含团族元素气 体流量为lOOsccm至500sccm〇
[0022] 可选的，所述焊盘的材料为化、A1或W中的一种或多种。
[0023] 可选的，所述互连线层的材料为化、A1或W中的一种或多种。
[0024] 可选的，所述焊盘为接地焊盘。
[00巧]与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0026] 本发明实施例中，在刻蚀纯化层暴露出焊盘表面后，由于刻蚀工艺的影响造成焊 盘表面残留有团族离子，例如，氣离子；对焊盘执行酸性清洗处理，由于酸性清洗处理采用 的清洗液具有酸性，使得清洗液中存在氨离子，所述氨离子与氣离子结合后形成易溶于水 的氣化氨，从而达到去除残留的团族离子的目的，防止由于焊盘表面存在大量的团族离子 而造成焊盘表面被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，进而提高引线键合的效果，优化 半导体器件的导电性和可靠性。
[0027] 同时，本发明实施例中酸性清洗处理的清洗液为磯酸铅溶液，由于磯酸铅溶液的 酸性较弱，使得磯酸铅溶液对焊盘的刻蚀速率非常小，磯酸铅溶液对焊盘的刻蚀几乎可W 忽略不计，在去除团族离子的同时，避免对焊盘本身造成刻蚀，使得在去除焊盘表面的团族 离子后，焊盘仍具有较高的性能。
[0028] 更进一步，当焊盘表面具有第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第二纯化层， 采用第一刻蚀工艺刻蚀第二纯化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀第一纯化层时，由于第二纯化 层的厚度比第一纯化层的厚度厚的多，因此第一刻蚀工艺的时间远大于第二刻蚀工艺的刻 蚀时间。由于第一刻蚀工艺的时间较长，本发明实施例采用具有较小的刻蚀气体流量(第一 刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量）进行第一刻蚀工艺，从而尽 可能的降低残留在第一纯化层表面的团族离子，进而减少残留在焊盘表面的团族离子，降 低焊盘被腐蚀的概率；而由于第一纯化层较薄，使得第二刻蚀工艺的时间较短，本发明实施 例采用具有较大的刻蚀气体流量进行第二刻蚀工艺，从而尽量减少第二刻蚀工艺的时间， 进一步降低第二刻蚀工艺造成的团族离子残留，进一步减少后续待清洗去除的团族离子含 量，进一步降低焊盘被腐蚀的概率，提高形成的半导体器件的导电性和可靠性。
【附图说明】
[0029] 图1至图10为本发明实施例提供的焊盘制作过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 由【背景技术】可知，现有技术形成的焊盘的质量有待提高，造成半导体器件的导电 性和可罪性有待提局。
[0031] 针对造成焊盘腐蚀的原因进行研究发现，在形成焊盘实现芯片内部之间、内部与 外部之间的电气连接后，需要对芯片进行切片（DieSaw)处理，而切片处理过程中要用到去 离子水（DeionizedWater)对芯片进行清洗，在清洗过程中，芯片上的焊盘容易被腐蚀，焊 盘表面出现腐蚀坑（CorrosionDefect),造成焊盘抗拉强度和结合强度变差；在后续的引 线键合工艺过程中，将存在腐蚀坑的焊盘与封装引脚进行连接时，由于焊盘抗拉强度和接 合强度差，容易造成引线键合失效，对半导体器件的导电性、可靠性带来负面影响。
[0032] 经过进一步研究发现，在形成焊盘的工艺中存在干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工 艺的刻蚀气体采用了含团族元素的气体，如含F气体、含C1气体，使得在形成焊盘之后，焊 盘表面残留有含团聚合物材料W及团族离子(如F离子、C1离子）；在切片之前对焊盘表面 进行清洗处理，所述清洗处理可去除含团聚合物，而团族离子难W被清洗去除；当含有团族 离子的焊盘置于去离子水环境中时，容易造成焊盘腐蚀问题。焊盘腐蚀主要由W下两方面 原因造成的，W团族离子为F离子为例做示范性说明：
[0033] -、F离子在去离子水的环境中与焊盘的材料发生化学反应，例如，当焊盘的材料 中包括A1时，发生如下的化学反应：
[0034] 3F-+A1-AlF3+3e;
[00巧]AIF3+3H2O-A1 (0H) 3+3HF;
[0036] 6HF+3A1-2AIF3+3H2
[0 037] 该一化学反应导致A1发生化学反应形成AlFs，形成的AlFs溶解在去离子水环境 中，焊盘表面出现腐蚀坑，造成焊盘腐蚀问题。
[003引二、在去离子水环境中，F离子与&0发生化学反应；F+H20-HF+Or，使得去离子 水中含有氨氧根离子；当焊盘的材料为A1和化的合金材料，由于化容易在A1的晶界析 出，且A1和化的化学活泼性不同，两种活泼性不同的金属A1和化在去离子水环境中容易 产生原电池效应（GalvanicEffect),反应方程式如下：
[0039] A1+40H-一Al(OH)片C ;
[0040]化2+&〇+26 一 2CU+20H
[0041] 该一化学反应导致活泼性较高的A1充当阴极，在反应过程中失去电子造成A1被 腐蚀溶解。而在材料为A1和化合金材料的焊盘中，金属A1的质量百分比要占90%W上， 因此当A1被腐蚀溶解时，焊盘表面就会出现腐蚀坑，造成焊盘表面被腐蚀；并且，即使焊盘 材料为A1，焊盘底部为互连线层，互连线层的材料中含有极易扩散的化，当化扩散进入焊 盘内时，也将发生上述原电池效应，并且该一效应明显加速了化向焊盘表面的扩散，造成 焊盘表面被腐蚀。
[0042] 由此可见，焊盘表面团族元素的存在，导致了焊盘容易被腐蚀的问题，对半导体器 件的导电性和可靠性造成了不良影响。特别的，当焊盘为接地焊盘时，由于接地焊盘具有积 累电荷的特性，与常规焊盘相比，接地焊盘内聚集了更多的电荷，所述电荷会加速原电池效 应的产生，造成焊盘被更严重的腐蚀。因此，对于接地焊盘来说，即使采用优化刻蚀工艺的 方式，使得接地焊盘具有相对较低的团族元素残留，也会由于电荷量较高而容易发生接地 焊盘腐蚀的问题。
[0043] 由上述分析，进一步降低焊盘内残留的团族元素含量，可降低焊盘表面被腐蚀的 程度，尤其能降低接地焊盘被腐蚀的程度，提高形成的半导体器件的电学性能和导电性。
[0044] 为此，本发明提供一种清洗焊盘的方法，提供形成有互连线层的衬底，所述互连线 层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有纯化层；刻蚀去除位于焊盘表面的纯化层，直至暴 露出焊盘表面，且焊盘表面残留有团族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面 残留的团族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磯酸铅溶液。本发明能够去除焊盘表 面残留的团族离子，防止由于团族离子的存在而造成焊盘被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和 接合强度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
[0045] 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 的具体实施例做详细的说明。
[0046] 图1至图10为本发明实施例提供的焊盘制作过程的剖面结构示意图。
[0047]请参考图1，提供形成有互连线层101的衬底100。
[004引本实施例中，所述衬底100由半导体衬底、W及位于半导体衬底表面的层间介质 层组成。
[0049]所述半导体衬底的材料为单晶娃、多晶娃或非晶娃中的一种，所述半导体衬底的 材料也可W为娃错化合物或绝缘体上娃（SOI;Silicon化Insulator)。
[0050]在其他实施例中，半导体衬底内还可W形成有器件，例如，形成有PMOS晶体管、NM0S晶体管、錯式场效应管或电容等器件。
[0051] 所述层间介质层的材料为氧化娃、氮氧化娃或低k介质材料(低k介质材料指的 是：相对介电常数小于氧化娃的相对介电常数的材料)，其中，所述低k介质材料为SiCOH、 FSG(惨氣的二氧化娃)、BSG(惨测的二氧化娃)、PSG(惨磯的二氧化娃）或BPSG(惨测磯的 二氧化娃)中的一种或几种。采用低k介质材料作为层间介质层的材料，有利于降低半导体 器件的RC延迟效应，提高半导体器件的响应速度。
[0052]所述互连线层101用于与衬底100内的器件相连，也用于与后续形成的焊盘相连， 从而实现衬底100内器件与外部或其他金属层的电连接。所述互连线层101的顶部与衬底 100表面齐平或高于衬底100表面。
[0053]所述互连线层101的材料为化、A1或W等导电金属，所述互连线层101的形成工 艺包括单大马±革工艺或双大马±革工艺。本实施例中，所述互连线层101的材料为化。
[0054]请参考图2,形成覆盖于互连线层101和衬底100表面的导电层102。
[00巧]所述导电层102为后续形成焊盘提供工艺基础。
[005引导电层102的材料为化、A1或W中的一种或两种，导电层102的厚度为1000埃至 5000埃，采用姗射或电锻法形成所述导电层102。
[0057] 本实施例中，在形成导电层102之后，还包括步骤；在所述导电层102表面形成第 一纯化层103。
[0058] 所述第一纯化层103的作用为：后续会在导电层102表面形成图形化的光刻胶层， W图形化导电层102为掩膜刻蚀导电层102形成焊盘；为防止图形化的光刻胶层对导电层 102造成不良影响，在形成图形化的光刻胶层之前，在导电层102表面形成第一纯化层103， 避免图形化的光刻胶层对导电层102造成损伤，提高后续形成焊盘的质量。
[0059]所述第一纯化层103的材料为Ti、Ta、TiN或TaN。本实施例中，所述第一纯化层 103的材料为TiN，第一纯化层103的厚度为20埃至200埃。
[0060] 请参考图3,在所述第一纯化层103表面形成图形化的光刻胶层104。
[0061] 所述图形化的光刻胶层104定义出后续形成焊盘的图形，图形化的光刻胶层104 经过曝光显影处理后形成。
[006引请参考图4,W所述图形化的光刻胶层104觸参考图3)为掩膜，刻蚀未被图形化 的光刻胶层104覆盖的导电层102 (请参考图3)，形成位于互连线层101表面的焊盘105， 且焊盘105表面具有第一纯化层103。
[0063] 所述焊盘105为常规焊盘或接地焊盘。
[0064] 本实施例中，由于在导电层102表面形成有第一纯化层103,因此在刻蚀导电层 102之前，刻蚀第一纯化层103暴露出导电层102表面。
[0065] 所述刻蚀工艺为干法刻蚀，作为一个实施例，所述干法刻蚀工艺的工艺参数为：亥。 蚀气体包括CF4和馬，其中，CF4流量为SOsccm至SOOsccm,馬流量为lOOsccm至2〇Osccm, 反应腔室压强为5毫巧至20毫巧，射频功率为500瓦至1500瓦。
[0066] 在形成所述焊盘105之后，还包括步骤：去除图形化的光刻胶层104。作为一个实 施例，采用灰化工艺去除光刻胶层104,所述灰化工艺的工艺参数为；灰化气体为化，其中， 〇2流量为50sccm至250sccm，灰化温度为120度至300度。
[0067] 请参考图5,在所述第一纯化层103表面形成第二纯化层106,所述第二纯化层106 还覆盖于衬底100表面。
[0068] 所述第二纯化层106的作用为：由于在焊盘105形成之后，通常需要放置一段时间 才会对焊盘105进行进一步工艺处理；第二纯化层106能够防止焊盘105在放置期间被外 界环境所污染，防止焊盘105被空气中的〇2氧化，保证在后续对焊盘105进行进一步处理 之前，焊盘105的性能保持不变。
[0069] 所述第二纯化层106的材料为氧化娃或氮化娃。本实施例中，所述第二纯化层106 的材料为氧化娃，第二纯化层106的厚度为500埃至5000埃。
[0070] 请参考图6,在所述第二纯化层106表面形成图形化的掩膜层107。
[0071] 所述图形化的掩膜层107内具有开口 108,所述开口 108暴露出第二纯化层106表 面，且所述开口 108的位置和宽度对应于焊盘104的位置和宽度。
[0072] 作为一个实施例，掩膜层107的材料为氮化娃，形成图形化的掩膜层107的工艺步 骤包括：形成覆盖于第二纯化层106表面的初始掩膜层；在所述初始掩膜层表面形成图形 化的光刻胶层；W所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述初始掩膜层，形成图形化的掩膜 层107 ;去除所述图形化的光刻胶层。 [0073] 请参考图7,W所述图形化的掩膜层107为掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二 纯化层106,暴露出第一纯化层103表面。
[0074] 所述第一刻蚀工艺为干法刻蚀，且第一刻蚀工艺的刻蚀气体包括含团族元素气 体，例如，化、CHFs、CHCls或邸2化，并且，第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量较小，第一刻蚀工 艺的含团族元素气体流量为40sccm至SOsccm。采用较小刻蚀气体流量的原因在于：
[00巧]由于第二纯化层106的厚度较厚（500埃至5000埃)，刻蚀第二纯化层106所需的 刻蚀时间较长，并且刻蚀时间难W通过调节刻蚀工艺而显著减少，因此通过减少刻蚀时间 来减小团族元素残留量的效果不明显；而采用具有较小刻蚀气体流量的刻蚀气体进行所述 第一刻蚀工艺，能够尽量减小第一纯化层103表面的团族元素残留，从而降低后续残留在 焊盘105表面的团族元素，有利于降低后续清洗焊盘105的工艺难度，降低焊盘105被腐蚀 的概率。
[0076] 作为一个实施例，第一刻蚀工艺的工艺参数为；刻蚀气体包括CF4、CHFs和〇2， 其中，CF*流量为lOsccm至3〇sccm, CHF3流量为3〇sccm至6〇sccm,〇2流量为SOsccm至 200sccm，反应腔室压强为1毫巧至50毫巧，反应腔室温度为20(TC至50(TC。
[0077] 请参考图8,采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一纯化层103,直至暴露出焊盘105表 面，且焊盘105表面残留有团族离子。
[0078] 所述第二刻蚀工艺为干法刻蚀，且第二刻蚀工艺的刻蚀气体包括含团族元素气 体，例如，化、CHFs、CHCls或邸2化，并且，第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量较大，第二刻蚀工 艺的含团族元素气体流量为lOOsccm至500sccm。采用较大刻蚀气体流量的原因在于：
[0079] 由于第一纯化层103的厚度较薄（20埃至200埃)，刻蚀去除焊盘105表面的第一 纯化层103的刻蚀工艺时间较短，而通过增加刻蚀气体流量能够显著减少第二刻蚀工艺的 刻蚀时间，使得第二刻蚀工艺造成的含团族元素残留量尽可能的少；因此，本实施例通过采 用具有较大刻蚀气体流量的第二刻蚀工艺，刻蚀去除第一纯化层103W暴露出焊盘105表 面。
[0080] 作为一个实施例，第二刻蚀工艺的工艺参数为；刻蚀气体包括CF4和化，其中，CF4 流量为200sccm至350sccm，〇2流量为50sccm至200sccm，反应腔室压强为1毫巧至50毫 巧，反应腔室温度为20(TC至50(TC。
[0081] 由前述对第一刻蚀工艺和第二刻蚀工艺的分析可知，考虑到第一纯化层103和第 二纯化层106的厚度关系，为了尽量的减少团族离子在焊盘105表面的残留，本发明实施例 中，第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量。
[0082] 请参考图9,对所述焊盘105执行酸性清洗处理109,去除焊盘105表面残留的团 族离子，所述酸性清洗处理109采用的清洗液为磯酸铅溶液。
[0083] 由于前述采用干法刻蚀工艺刻蚀第一纯化层103、第二纯化层106,且干法刻蚀工 艺的刻蚀气体为含团族元素气体，例如，本实施例中为含氣气体，包括CF4或CHFs中的一种 或两种，使得在刻蚀暴露出焊盘105表面之后，焊盘105表面具有含氣残留物，包括含氣聚 合物W及氣离子，含氣残留物中的氣离子对焊盘105的材料具有腐蚀作用；氣离子与焊盘 105的材料A1发生反应形成AlFs，造成焊盘105表面出现腐蚀坑；氣离子的存在还会导致 焊盘105的材料A1与化发生原电池效应，造成焊盘105表面出现腐蚀坑，所述化为焊盘 105材料中的化、或焊盘105底部互连线层101材料中的化。焊盘105表面出现腐蚀坑，会 造成焊盘105的抗拉强度和接合强度差，对半导体器件的导电性和可靠性造成不良影响。
[0084] 因此，去除焊盘105表面的含氣残留物，特别是含氣残留物中的氣离子，有利于降 低焊盘105被腐蚀的程度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
[0085] 本实施例中，采用酸性清洗处理109清洗去除焊盘105表面的含氣残留物，酸性清 洗处理109既能去除焊盘105表面的含氣聚合物，又能去除氣离子。作为一种解释，酸性清 洗处理109去除氣离子（F)的作用机理为；酸性清洗处理109的清洗液中具有氨离子（H+)， 氨离子与氣离子之间结合后形成氣化氨（HF)，HF在去离子水中具有较大的溶解度，从而使 氣离子转化为氣化氨溶解在去离子水中，达到去除氣离子的效果。
[0086] 本实施例中，所述清洗液为磯酸铅（化明4;化romium化OS地ate)溶液，其中，溶液 中磯酸铅的质量百分比为15%至40%。选择磯酸铅溶液作为酸性清洗处理109的清洗液的 原因在于：磯酸铅溶液能够起到去除焊盘105表面残留的氣离子的作用；同时，在一定条件 下，磯酸铅溶液对焊盘105的材料的刻蚀速率小，二者之间发生的化学反应几乎可W忽略 不计，因此，采用磯酸铅溶液对焊盘105进行处理后，焊盘105本身的材料未受到不良影响。
[0087] 清洗液的酸性（PH值）与酸性清洗处理109的处理温度有关，若酸性清洗处理109 的处理温度过低，则清洗液的酸性过弱，清洗液中的氨离子量过少，清洗液中的不利于去除 氣离子；若酸性清洗处理109的处理温度过高，则有可能造成清洗液的酸性过强，造成清洗 液与焊盘105的材料反应速率急剧增加；因此，本实施例中，酸性清洗处理109的处理温度 为 50°C至 100°C。
[0088] 若酸性清洗处理109的处理时间过短，则不足W最大程度的去除焊盘105表面的 氣离子；若酸性清洗处理109的处理时间过长，则清洗液对焊盘105作用的时间过长，可能 会对焊盘105造成不良影响。因此，本实施例中，酸性清洗处理109的处理时间为50S至 200S。
[0089] 在执行酸性清洗处理109之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘105表面进行清 洗。
[0090] 采用去离子水对焊盘105表面进行清洗的目的在于；去除焊盘105表面的清洗液， 防止清洗液残留在焊盘105表面会对焊盘105造成不良影响，并且，去除焊盘105表面的清 洗液，防止所述清洗液影响后续继续去除焊盘105表面残留的氣离子的能力。
[0091] 请参考图10,对所述焊盘105执行碱性清洗处理110,所述碱性清洗处理110采用 的清洗液具有碱性。
[0092] 酸性清洗处理109 (请参考图9)在一定程度上减少了焊盘105表面的氣离子残 留，然而，若焊盘105为接地焊盘，由于接地焊盘具有积累电荷的特性，较常规焊盘而言，接 地焊盘处的电荷量更高，即使在接地焊盘表面具有较少量的氣离子残留，也可能由于高电 荷量而更容易引发原电池效应，造成常规焊盘未被腐蚀而接地焊盘发生腐蚀。因此，在酸性 清洗处理109后，有必要进一步去除焊盘105表面残留的氣离子。
[0093] 对所述焊盘105执行碱性清洗处理110的好处在于；一方面，进一步去除焊盘105 表面残留的氣离子，进一步降低焊盘105被腐蚀的程度；另一方面，对焊盘105执行酸性清 洗处理109之后，焊盘105表面可能残留有氣化氨，氣化氨在水溶液中具有相对较强的酸 性，而对焊盘105执行碱性清洗处理110后，能够起到中和氣化氨酸性的作用，防止在焊盘 105表面残留的氣化氨对焊盘105造成腐蚀作用。
[0094] 由前述分析可知，在对焊盘105执行酸性清洗处理109、去离子水清洗工艺步骤之 后，立即对焊盘105执行碱性清洗处理110,从而尽快的起到中和焊盘105表面残留的氣化 氨的作用。作为一个实施例，在酸性清洗处理109、去离子水清洗工艺步骤之后，在间隔0S 至30S之内，对焊盘105执行碱性清洗处理110。
[0095] 所述清洗液为胺碱有机溶剂，本实施例中，所述胺碱有机溶剂为碱性显影液。
[0096] 由于碱性显影液中存在大分子基团，所述大分子基团对氣离子具有较强的亲和 性，从而吸附带走残留在焊盘105表面的氣离子，达到进一步去除焊盘105表面氣离子的作 用，进一步降低焊盘105被腐蚀的概率，进一步提高焊盘105的抗 拉强度和接合强度。
[0097] 若碱性清洗处理110的处理时间过短，大分子基团吸附带走的氣离子量较少，进 一步去除焊盘105表面氣离子的能力有限；若碱性清洗处理110的处理时间过长，则清洗液 可能会对焊盘105造成不良影响。因此，本实施例中，所述碱性清洗处理110的处理时间为 10S至 50S。
[0098] 在执行碱性清洗处理100之后还包括步骤；采用去离子水对焊盘105表面进行清 洗。采用去离子水进行清洗的目的在于：去除残留在焊盘105表面的碱性清洗处理110的 清洗液，防止所述清洗液残留在焊盘105表面，对焊盘105造成不良影响，提高焊盘105的 质量。
[0099] 在采用去离子水对焊盘105表面进行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘105进行 烘干处理。所述烘干处理的作用在于；烘干去除焊盘105表面的水分，防止由于水分的存在 对焊盘105造成不良影响。
[0100] 作为一个实施例，所述烘干处理的工艺参数为：在馬或&的气氛下进行烘干，烘干 时长为50min至lOOmin,烘干温度为300°C至500°C。
[0101] 经过酸性清洗处理109和碱性清洗处理110后，焊盘105表面残留的团族离子的 含量显著减少，使得残留的团族离子对焊盘105的影响几乎可W忽略不计；特别的，当焊盘 105为接地焊盘时，焊盘105内团族离子含量少，难W与焊盘105材料发生化学反应，且即使 焊盘105内积累的电荷量较多，但是由于焊盘105表面的团族离子含量非常小，焊盘105表 面仍难W发生原电池效应，从而避免了由于原电池效应问题导致的焊盘105腐蚀的问题， 提高焊盘105的质量。
[0102] 综上，本发明的技术方案具有W下优点：
[0103] 首先，在刻蚀纯化层暴露出焊盘表面后，由于刻蚀工艺的影响造成焊盘表面残留 有团族离子，例如，氣离子；对焊盘执行酸性清洗处理，由于酸性清洗处理采用的清洗液具 有酸性，使得清洗液中存在氨离子，所述氨离子与氣离子结合后形成易溶于水的氣化氨，从 而达到去除残留的团族离子的目的，防止由于焊盘表面存在大量的团族离子而造成焊盘表 面被腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，进而提高引线键合的效果，优化半导体器件的 导电性和可靠性。
[0104] 其次，本发明实施例中酸性清洗处理的清洗液为磯酸铅溶液，所述磯酸铅溶液具 有酸性，能够去除焊盘表面的残留的团族离子；并且，由于磯酸铅溶液的酸性较弱，使得磯 酸铅溶液对焊盘的刻蚀速率非常小，在去除团族离子的同时，避免对焊盘本身造成刻蚀，在 去除焊盘表面的团族离子后，焊盘仍具有较高的性能。
[0105] 再次，当焊盘表面具有第一纯化层、W及位于第一纯化层表面的第二纯化层，采用 第一刻蚀工艺刻蚀第二纯化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀第一纯化层时，由于第二纯化层的 厚度比第一纯化层的厚度厚的多，因此第一刻蚀工艺的时间远大于第二刻蚀工艺的刻蚀时 间；第一刻蚀工艺的时间较长，本发明实施例采用具有较小的刻蚀气体流量(第一刻蚀工艺 的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量）进行第一刻蚀工艺，从而尽可能的降 低残留在第一纯化层表面的团族离子，进而减少残留在焊盘表面的团族离子，降低焊盘被 腐蚀的概率；而由于第一纯化层较薄，使得第二刻蚀工艺的时间较短，本发明实施例采用具 有较大的刻蚀气体流量进行第二刻蚀工艺，从而尽量减少第二刻蚀工艺的时间，进一步降 低第二刻蚀工艺造成的团族离子残留，进一步减少后续待清洗去除的团族离子含量，进一 步降低焊盘被腐蚀的概率，提高形成的半导体器件的导电性和可靠性。
[0106] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种清洗焊盘的方法，其特征在于，包括： 提供形成有互连线层的衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有钝 化层； 刻蚀去除位于焊盘表面的钝化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有卤族离 子； 对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面残留的卤族离子，所述酸性清洗处理采 用的清洗液为磷酸铬溶液。2. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述磷酸铬溶液中磷酸铬的质 量百分比为15%至40%。3. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述酸性清洗处理的处理时长 为50S至200S，酸性清洗处理的处理温度为50°C至100°C。4. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在执行酸性清洗处理之后还包 括步骤：采用去离子水对焊盘表面进行清洗。5. 根据权利要求4所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在采用去离子水对焊盘表面进 行清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘执行碱性清洗处理，进一步去除焊盘表面残留的卤族 离子，所述碱性清洗处理采用的清洗液具有碱性。6. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述清洗液为胺碱有机溶剂。7. 根据权利要求6所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述胺碱有机溶剂为碱性显影 液。8. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述碱性清洗处理的处理时长 为IOS至 50S。9. 根据权利要求5所述清洗焊盘的方法，其特征在于，在执行碱性清洗处理之后还包 括步骤：采用去离子水对焊盘表面进行清洗。10. 根据权利要求9所述清洗焊盘的方法，其特征在于，采用去离子水对焊盘表面进行 清洗之后，还包括步骤：对所述焊盘进行烘干处理。11. 根据权利要求10所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述烘干处理的工艺参数为： 烘干温度为300°C至500°C，烘干时长为50min至lOOmin，气氛气体为凡或％。12. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，位于焊盘表面的钝化层包括： 第一钝化层、以及位于第一钝化层表面的第二钝化层，且第二钝化层还覆盖于衬底表面。13. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一钝化层的材料为Ti、 Ta、TiN或TaN，第二钝化层的材料为氧化硅或氮化硅。14. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一钝化层的厚度为20 埃至200埃，第二钝化层的厚度为500埃至5000埃。15. 根据权利要求12所述清洗焊盘的方法，其特征在于，刻蚀去除位于焊盘表面的钝 化层的工艺步骤包括：在所述钝化层表面形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为 掩膜，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二钝化层，采用第二刻蚀工艺刻蚀所述第一钝化层，且 第一刻蚀工艺的刻蚀气体流量小于第二刻蚀工艺的刻蚀气体流量。16. 根据权利要求15所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺、第二刻蚀 工艺的刻蚀气体均包括含卤族元素气体，且第一刻蚀工艺的含卤族元素气体流量为4〇SCCm 至80sccm，第二刻蚀工艺的含齒族兀素气体流量为IOOsccm至500sccm。17. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述焊盘的材料为Cu、Al或W 中的一种或多种。18. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述互连线层的材料为Cu、Al 或W中的一种或多种。19. 根据权利要求1所述清洗焊盘的方法，其特征在于，所述焊盘为接地焊盘。
【专利摘要】一种清洗焊盘的方法，包括：提供形成有互连线层的衬底，所述互连线层表面形成有焊盘，所述焊盘表面形成有钝化层；刻蚀去除位于焊盘表面的钝化层，直至暴露出焊盘表面，且焊盘表面残留有卤族离子；对所述焊盘执行酸性清洗处理，去除焊盘表面残留的卤族离子，所述酸性清洗处理采用的清洗液为磷酸铬溶液。本发明采用具有酸性的清洗液对焊盘进行清洗，有效的去除焊盘表面残留的卤族离子，防止焊盘发生腐蚀，提高焊盘的抗拉强度和接合强度，从而提高半导体器件的导电性和可靠性。
【IPC分类】H01L21/02, C23G1/10, C23G1/12, C23G5/02
【公开号】CN104900481
【申请号】CN201410077012
【发明人】徐伟, 刘国安
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
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