焊盘的表面处理方法及焊盘的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体集成电路制作技术领域，更具体地，涉及一种焊盘的表面处理 方法及焊盘的制作方法。
【背景技术】
[0002] 芯片焊盘将芯片的输入/输出端（引脚）与外部器件、电路连接起来，是沟通芯片 内部世界与外部电路的重要桥梁。随着集成电路上晶体管及电路密度的增大，芯片上的输 入/输出引脚从几十根逐渐增加到几百根，甚至可能达到2000多根。因此，芯片焊盘是半 导体器件极为重要的连接构件，焊盘的质量直接影响引线连接等封装工艺，甚至还会影响 芯片运行速度以及半导体器件的各项性能。
[0003] 在现有技术中，焊盘的制作通常有两种方法。一种方法是采用物理气相沉积（PVD) 工艺在已形成互连金属层的晶圆表面形成焊盘材料薄膜层，接着采用光刻工艺和蚀刻工艺 形成焊盘，然后对焊盘进行灰化处理，以去除光刻胶，再对焊盘进行湿法清洗形成焊盘。另 一种方法是在已形成互连金属层的晶圆表面上涂上光刻胶，用具有焊盘图形的掩膜对导电 层进行光刻和刻蚀，形成焊盘的图形，然后采用物理气相沉积工艺沉积焊盘材料薄膜层，最 后在焊盘上形成聚酰亚胺保护层。
[0004] 焊盘在制造以及与金属互连线的连接过程中会在焊盘上引入缺陷，例如，焊盘松 动，焊盘晶格损伤，焊盘表面引入杂质及凹坑等。下面将以凹坑缺陷为例，具体阐明焊盘缺 陷的形成过程：因为金属互连线需要与焊盘之间形成相连，所以互连线材料的原子会扩散 到焊盘材料的晶界处，结晶形成细小的晶粒；因为焊盘制作过程中通常需要采用湿法清洗 工艺来清洗焊盘的表面，以除去光刻胶或者制备工艺中残留的其他杂质，所以在清洗过程 中细小的晶粒会与清洗溶液发生化学反应，导致细小的晶粒被腐蚀掉，从而在焊盘上留下 了凹坑形成凹坑缺陷。焊盘上的凹坑也是目前焊盘制造工艺中最常见的缺陷之一。图1示 出了现有焊盘的制作方法得到的焊盘表面电镜图，从该电镜图中可以看出，焊盘上不但存 在较大尺寸的凹陷，也存在许多尺寸较小的凹陷。
[0005] 焊盘存在上述缺陷后，会对焊盘的导电性和可靠性造成负面影响。例如，焊盘表面 存在的凹坑会造成焊盘与引线键合的强度变低，使得引线与焊盘接触不良，芯片与外部电 路的电流输入输出不够稳定，甚至造成芯片不能正常使用。
【发明内容】
[0006] 本申请旨在提供一种焊盘的表面处理方法及焊盘的制作方法，以减少焊盘表面上 的缺陷。
[0007] 本申请提供了一种焊盘的表面处理方法，该焊盘与互连金属层键合，该表面处理 方法包括以下步骤：对焊盘进行表面氧化处理；对表面氧化处理后的焊盘进行湿法清洗。
[0008] 进一步地,上述表面处理方法中，表面氧化处理的步骤包括：将氧气和氮气形成的 混合气体送入真空等离子腔体中；电离该混合气体，生成氧等离子体；将氧等离子体与焊 盘表面进行接触。
[0009] 进一步地，上述表面处理方法中，混合气体中氮气和氧气的体积比在I : 10~2000 的范围内。
[0010] 进一步地,上述表面处理方法中，氧气的体积流量为2000~10000毫升/分钟。
[0011] 进一步地，上述表面处理方法中，氮气的体积流量为5~200毫升/分钟。
[0012] 进一步地，上述表面处理方法中，采用射频电离混合气体从而生成氧等离子体，射 频的感应功率为50~2500瓦。
[0013] 进一步地，上述表面处理方法中，表面氧化处理的温度为250°C~320°C，表面氧 化处理的时间为40~100秒。
[0014] 进一步地，上述表面处理方法中，将氧等离子体与焊盘表面进行接触后，形成的氧 化处理层厚度不小于H>〇A,
[0015] 进一步地，上述表面处理方法中，湿法清洗所采用的溶剂为氨水和双氧水的混合 物。
[0016] 本申请还提供了一种焊盘的制作方法，该制作方法包括：在具有互连金属层的衬 底上沉积焊盘材料薄膜；刻蚀焊盘材料薄膜形成焊盘；对焊盘进行表面灰化处理；按照本 申请提供的表面处理方法对焊盘的表面进行处理。
[0017] 应用本申请提供的技术方案，通过对焊盘进行表面氧化处理，将从互连金属层扩 散到焊盘中的金属晶粒进行氧化，使得金属晶粒不会被后续的湿法清洗所腐蚀去除，从而 减少了焊盘表面上由于金属晶粒被去除所产生的缺陷，进而有利于提高后续引线键合的强 度和芯片的封装效果。
【附图说明】
[0018] 附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本申请，附图示出了本申请的优选 实施例，并与说明书一起用来说明本申请的原理。图中：
[0019] 图1示出了根据现有焊盘的制作方法得到的焊盘表面的电镜图；
[0020] 图2示出了本申请提供的焊盘的表面处理方法的流程示意图；
[0021] 图3示出了本申请提供的焊盘的制作方法的流程示意图；以及
[0022] 图4示出了根据本申请提供的焊盘的制作方法得到的焊盘表面的电镜图。
【具体实施方式】
[0023] 下面，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施例。然而，这些示例性实 施例可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应 当理解的是，提供这些实施例是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实 施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。但是本申请可以由权利要求限定和覆盖的多 种不同方式实施。
[0024] 由【背景技术】可知，现有焊盘的表面存在凹坑等缺陷，本申请的发明人针对上述问 题进行研究，提出了一种焊盘的表面处理方法及焊盘的制作方法。该焊盘与互连金属层键 合，如图2所示，该表面处理方法包括以下步骤：对焊盘进行表面氧化处理；对表面氧化处 理后的焊盘进行湿法清洗。该表面处理方法通过对焊盘进行表面氧化处理，将从互连金属 层扩散到焊盘中的金属晶粒进行氧化，使得金属晶粒不会被后续的湿法清洗所腐蚀去除， 从而减少了焊盘表面上由于金属晶粒被去除所产生的缺陷，进而有利于提高后续引线键合 的强度和芯片的封装效果。
[0025] 在一种优选的实施方式中，上述表面氧化处理的步骤包括：将氧气和氮气形成的 混合气体送入真空等离子腔体中；电离该混合气体，生成氧等离子体；将氧等离子体与焊 盘表面进行接触。上述去除方法通过对焊盘进行表面氧化处理，将扩散到焊盘中的金属晶 粒进行氧化，使得金属晶粒不会被后续的湿法工艺腐蚀，从而解决了焊盘中表面缺陷的问 题。
[0026] 为了使本领域技术人员更好地理解本申请，现在，将更详细地描述根据本申请的 示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当 被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本 申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人 员。
[0027] 首先，将氧气和氮气形成的混合气体送入真空等离子腔体中。在本申请提供的一 个【具体实施方式】中，该步骤包括：将载有焊盘的芯片放在等离子腔体中；抽真空，然后将氧 气以及氮气送入等离子腔体中。其申请人发现，氮气的加入非常有利于氧气发生电离，是氧 气电离生成等离子体的"催化剂"。优选地，混合气体中氮气和氧气的体积比在I :10-2000 的范围内，将氮气与氧气的体积比控制在上述范围内可使得氮气充分发挥催化作用，加快 氧气的电离。在【具体实施方式】中，可将氧气的体积流量控制在2000-10000毫升/分钟的范 围内，可将氮气的体积流量控制在5-200毫升/分钟的范围内，在此范围内的氧气机氮气流 量表现出了更好的氧化处理效果。
[0028] 然后，对上述混合气体进行电离，生成氧等离子体。混合气体中的N2当然也会被 电离，它的作用是作为O 2电离化的催化剂。进行气体电离的方法可以采用本领域常规的电 离方法。在本申请所提供的【具体实施方式】中，采用射频电离混合气体。按照预先设定的工 艺，将射频波施加到等离子腔体中，使得导入的氧气以及氮气发生电离，从而生成氧等离子 体。在本申请提供的一个【具体实施方式】中所采用的射频感应功率为50-2500瓦，当然，功率 可以根据制程需要来选择，过低可能导致电离程度不够达不到预期的效果，太大了也容易 有 PID (plasma induced damage)的风险。
[0029] 最后，电离后生成的氧等离子体与焊盘表面进行接触。优选的，氧化处理的时间为 40-100秒，氧化处