晶片切割方法及用于该方法的组合物技术

本发明专利技术涉及晶片切割方法及用于该方法的组合物。本发明专利技术公开了一种用于半导体晶片切割的溶液。该溶液在通过锯切切割晶片的中抑制污染残留物可微粒的粘附并减少或消除暴露的金属化区域的腐蚀。所述溶液包含至少一种有机酸和/或其盐；至少一种表面活性剂和/或至少一种碱；和去离子水，该组合物具有等于或大于4的pH。该溶液可进一步包含螯合剂、消泡剂或分散剂。

【技术实现步骤摘要】
晶片切割方法及用于该方法的组合物相关申请的交叉引用根据35U.S.C. § 119(e)，本申请要求2010年7月9日提交的美国临时申请序列号 61/362，896的优先权，其公开内容以引用方式整体引入本申请中。
技术介绍
集成电路通常在晶片上形成。单晶片包含多个集成电路芯片或晶片块。通过锯切晶片的切割工艺获得集成电路芯片或晶片块(die)。在切割工艺过程中，来自晶片切割的小的污染残留物/微粒(通常为硅残留物) 粘附到晶片表面，积聚在焊盘(bonding pad)中和沟槽位置。它们一旦与晶片接触，则很难在随后的清洗工艺中去除，且一旦陷入深沟槽中，则实际上不可能除去。此外，在切割工艺过程中，焊盘暴露而发生腐蚀。腐蚀可以损坏焊盘而导致差的焊接性能、差的可靠性或甚至设备故障。污染物微粒和腐蚀可以在后期装配操作(如引线接合(wirebonding))中产生问题。一种减少切割过程中的腐蚀的方法包括将高纯度的去离子水(DIW)作为切割刀片的冷却剂。切割区域和旋转刀片通常在大量流动的去离子水中浸洗。人们也会认为硅残留物会被溢流过切割区域的水冷却剂冲走。令人遗憾的是，即使在大量冲洗的情况下，小的硅微粒也不会被完全冲走。更不利的是，水冷却剂可导致静电荷的积聚，从而导致硅残留物 /微粒积聚在焊盘上，以及造成腐蚀。随着半导体技术迅速进步，晶片尺寸增大，而晶片块尺寸减小。这延长了切割花费的时间，从而导致更多的难题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供切割溶液或用于半导体晶片切割的溶液和使用该溶液的方法，其有效抑制污染残留物/微粒对于所有暴露的表面区域的粘附和所有暴露的表面区域的腐蚀。本专利技术的一种实施方式提供抑制污染残留物的粘附和暴露的金属化区域的腐蚀的用于半导体晶片切割的溶液，包含至少一种选自有机酸及其盐的第一化合物；至少一种选自表面活性剂和碱的第二化合物；其余基本上为去离子水；和该溶液的pH大于4。本专利技术的另一种实施方式提供晶片切割方法，具有焊盘的晶片由锯切割，污染残留物由切割晶片产生，腐蚀可能在所有暴露的金属化区域上形成；该方法包括以下步骤在切割过程中使晶片接触溶液，所述溶液包含至少一种选自有机酸及其盐的第一化合物；至少一种选自表面活性剂和碱的第二化合物；其余基本上为去离子水；和该溶液的pH大于4。更具体地，该至少一种第一化合物为0.001重量％至30重量％ ；表面活性剂为 0. 001重量％至10重量％ ；和碱为0. 001重量％至20重量％ ；其中，所述溶液用去离子水以1 0至1 10000重量比进行稀释。该溶液可以进一步包含螯合剂、消泡剂或分散剂。本专利技术的再另一种实施方式提供抑制污染残留物的粘附和暴露的金属化区域的腐蚀的用于半导体晶片切割的溶液，包含0. 001重量％至30重量％的至少一种选自柠檬酸和草酸的酸；至少一种选自0. 001重量％至20重量％的碱和0. 001重量％至10重量％的表面活性剂的化合物；其余基本上为去离子水；该溶液的pH大于4且小于13 ；和该溶液用去离子水以1 0至1 10000的重量比进行稀释；其中，碱选自氢氧化钾(KOH)和氢氧化四甲铵(TMAH)；和表面活性剂选自仲醇乙氧基化物和仲烷磺酸盐。附图说明图1是通过锯切进行晶片切割的典型装置的示意图。图2(a)和(b)显示对于切割溶液38A与自来水的动电电流密度。图3(a)显示切割溶液38A和去离子水对于球栅阵列(BGA)的平均锯口尺寸(mm)。图3 (b)显示切割溶液38A和去离子水对于陶瓷的平均锯口尺寸(mm)。图3(c)显示切割溶液38A和去离子水对于硅晶片的平均锯口尺寸(mm)。图4 (a)显示切割溶液38A和去离子水对于球栅阵列(BGA)的平均碎片和毛刺尺寸(burrs size)0图4(b)显示切割溶液38A和去离子水对于陶瓷的平均碎片和毛刺尺寸。图4(c)显示切割溶液38A和去离子水对于硅晶片的平均碎片和毛刺尺寸。具体实施例方式电导率和电阻率在切割工艺过程中，静电荷可以在晶片上积聚。这种电荷积聚和/或随后的静电放电(ESD)可以损坏晶片上的敏感器件。静电电荷也可以吸引微粒到晶片表面上。因此， 在切割工艺过程中消散任何静电积聚是重要的。消散静电电荷的一种方法是使用低电阻率 (高电导率)的切割流体。导电流体提供了在切割过程中使电荷消散的途径。去离子水常用作切割流体，以提供锯条和晶片之间的润滑。去离子水还可以作为冷却剂起作用，以防止因锯条和晶片之间的摩擦导致锯条过热。然而，去离子水具有高的电阻率(通常为大约18 兆欧)，所以它不是用于电荷消散的良好的导电流体。降低去离子水的电阻率的常用的方法是将CO2注入去离子水。这降低了去离子水的电阻率，使流体更好地消散电荷。本专利技术公7开的切割溶液的电阻率甚至比喷射(X)2的去离子水的电阻率还低。因此，这种切割溶液更好地消散切割过程中在晶片上的电荷积聚。表面张力和低发泡在切割工艺过程中，小的污染残留物(一般为硅残留物)粘附到晶片表面上，并积聚在铝焊盘和沟槽区域上。这些硅微粒会在探测/测试铝焊盘的功能时产生问题。硅微粒也会在当另一种金属结合到铝焊盘上的引线接合过程中导致差的粘合。因此，这些Si残留物需要从晶片表面除去。通常，切割溶液用于切割工艺过程中。切割溶液是被喷洒到锯条和晶片上的流体。切割溶液的一个功能是从晶片表面除去硅残留物。为了改善微粒除去， 切割溶液通常含有表面活性剂。这降低了切割溶液的表面张力，使其更好地润湿晶片表面。 更好的表面润湿改善微粒除去。即使在高度稀释下，本专利技术公开的切割溶液的表面张力比去离子水低得多。这意味着切割溶液的微粒去除能力比去离子水更好。本专利技术公开的切割溶液的表面张力也比常用的几种商业切割溶液低。尽管切割溶液中的表面活性剂降低表面张力以提供更好的微粒除去，表面活性剂存在一个潜在的问题——起泡。许多表面活性剂会在切割溶液中引起起泡。泡沫会干扰切割溶液除去微粒的能力。泡沫本身可能在晶片上干燥并遗留下其自身的微粒。因此，重要的是在切割溶液中生成尽可能少的泡沫。在实际切割机上进行的测试中，相比于竞争产品， 本专利技术公开的切割溶液在锯条的使用点和晶片表面几乎不产生泡沫。在循环水槽中，本专利技术公开的切割溶液也比常用的商业切割溶液产生较少的泡沫。pH铝焊盘经常在切割工艺过程中暴露。在切割过程中，切割溶液经常用于润滑、冷却、微粒去除等。很常见的是去离子水作为切割溶液。使用去离子水的问题是，它的PH值大约为7，而在该pH下会发生铝腐蚀。通常可能需要20-30分钟来切割晶片。在此期间，铝焊盘会暴露于去离子水，这可导致铝的腐蚀。用于防止去离子水中的铝腐蚀的一种方法是将CO2注入去离子水中。这降低去离子水的pH值至大约4-4. 5。在此pH下，铝的腐蚀最小化。防止切割过程中铝腐蚀的另一种方法是使用降低去离子水的PH的切割溶液。本专利技术公开的使用去离子水或蒸馏水通常以1 0至1 10000的重量比稀释用于切割的切割溶液的PH为4至13。去离子水和蒸馏水可互换使用。在此pH下，切割溶液使得切割过程中对于暴露的铝焊盘上的铝腐蚀最小化。这已在在实际晶片的评价中得到证明。氧化铜去除当具有暴露的铜表面(铜焊盘或其他铜表面)的晶片进行到切割工艺时，由于以前的处理步骤，铜表面上可能具有氧化和污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种抑制污染残留物的粘附和暴露金属化区域的腐蚀的用于半导体晶片切割的溶液，包含：至少一种选自有机酸及其盐的第一化合物；至少一种选自表面活性剂和碱的第二化合物；其余基本上为去离子水；且所述溶液的ｐＨ大于４。

【技术特征摘要】
2010.07.09 US 61/362,896;2011.06.28 US 13/171,2521.一种抑制污染残留物的粘附和暴露金属化区域的腐蚀的用于半导体晶片切割的溶液，包含至少一种选自有机酸及其盐的第一化合物； 至少一种选自表面活性剂和碱的第二化合物； 其余基本上为去离子水；且所述溶液的PH大于4。2.根据权利要求1的溶液，其中，所述至少一种第一化合物为0. 001重量％至30重量％ ； 所述表面活性剂为0. 001重量％至10重量％ ； 所述碱为0. 001重量％至20重量％ ； PH大于4且小于13 ；和其中，所述溶液用去离子水以1 0至1 10000重量比稀释。3.根据权利要求1或2的溶液，其中，所述有机酸选自草酸、柠檬酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、葡萄糖酸、戊二酸、抗坏血酸、 甲酸、乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、氨基苯甲酸类如邻氨基苯甲酸、富马酸、 甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸及其混合物；所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、硅氧烷表面活性剂、聚(烯化氧)表面活性剂、含氟表面活性剂、炔二醇表面活性剂、伯醇乙氧基化物、仲醇乙氧基化物、胺乙氧基化物、糖苷类、葡糖酰胺类、聚乙二醇类、聚(乙二醇-共-丙二醇)及其组合；优选地所述非离子表面活性剂选自辛基-和壬基酚乙氧基化物、仲醇乙氧基化物、炔醇及其组合；和优选地所述阴离子表面活性剂选自直链烷基苯磺酸盐类(LAQ、仲烷基苯磺酸盐、脂肪醇硫酸盐(FAQ、仲烷磺酸盐类(SAS)Jg 肪醇醚硫酸盐(FAEQ及其组合；和所述碱选自氢氧化钾(KOH)、碳酸胍、氨水、铵氢氧化物和季铵氢氧化物；优选地所述季铵氢氧化物选自氢氧化四甲铵(TMAH)、氢氧化四乙铵、氢氧化四丙铵、氢氧化三甲基乙基铵、氢氧化O-羟乙基)三甲基铵、氢氧化O-羟乙基)三乙基铵、氢氧化(2-羟乙基)三丙基铵和氢氧化(1-羟丙基)三甲基铵。4.根据权利要求1-3中任一项的溶液，包含至少一种选自柠檬酸和草酸的酸；至少一种选自氢氧化钾(KOH)和氢氧化四甲铵(TMAH)的碱； 至少一种选自仲醇乙氧基化物和仲烷磺酸盐的表面活性剂；和其余基本上为去离子水。5.根据权利要求1-4中任一项的溶液，还包含0.001重量％至10重量％的选自以下的螯合剂氨基苯甲酸类、乙二胺四乙酸(EDTA)、N-羟乙基乙二胺三乙酸(NHEDTA)、次氮基三乙酸(NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙醇二甘氨酸酯、柠檬酸、葡萄糖酸、草酸、磷酸、 酒石酸、甲基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、亚乙基二膦酸、I羟基亚乙基-1，1-二膦酸、1-羟基亚丙基-1，1-二膦酸、乙基氨基二亚甲基膦酸、十二烷基氨基二亚甲基膦酸、次氮基三亚甲基膦酸、乙二胺二亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、1，2_丙二胺四亚甲基膦酸、铵盐、有机胺盐、丙二酸、丁二酸、二巯基丁二酸、戊二酸、马来酸、苯二甲酸、富马酸、多聚羧酸类、丙烷-1，1，2，3-四羧酸、丁烷_1，2，3， 4-四羧酸、苯均四酸、羟基羧酸、β -羟基丙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、丙酮酸、二甘醇酸、 水杨酸、没食子酸、多酚类、连苯三酚、磷酸类、多磷酸、杂环化合物类、乙二醇、甘油和二酮类及其混合物，优选地所述羟基羧酸类选自甘醇酸、β-羟基丙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、丙酮酸、二甘醇酸、水杨酸、没食子酸及其混合物；优选地所述多酚选自邻苯二酚、连苯三酚，磷酸类如焦磷酸、多磷酸及其混合物；和优选地所述杂环化合物选自8-羟基喹啉，二酮类如α-联吡啶乙酰丙酮及其混合物。6.根据权利要求1-5中任一项的溶液，还包括0.001重量％至5重量％的选自以下的消泡剂硅氧烷类、有机磷酸盐类、含有聚乙二醇和聚丙二醇共聚物的EO或PO基的消泡剂、 醇类、白油类、植物油类、蜡、长链脂肪醇、脂肪酸皂类、酯类及其混合物；和0. 001重量％至5重量％选自以下的分散剂水溶性阴离子分散剂、水溶性非离子分散剂、水溶性阳离子分散剂和水溶性两性分散剂及含有丙烯酸盐作为共聚合组分的聚合分散剂及其混合物，优选地所述水溶性阴离子分散剂选自十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸铵、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺和多聚羧酸型聚合分散剂及其混合物；优选地所述水溶性非离子分散剂选自聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯高级醇醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯衍生物类、聚氧乙烯山梨聚糖单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单油酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇四油酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯硬化蓖麻油和烷基链烷醇酰胺及其混合物；优选地所述水溶性阳离子分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、醋酸椰油胺和醋酸硬脂胺及其混合物；和优选地所述水溶性两性分散剂选自月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱、氧化月桂基二甲胺和2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑鐺甜菜碱及其混合物。7.一种抑制污染残留物的粘附和暴露金属化区域的腐蚀的用于半导体晶片切割的溶液，包含0. 001重量％至30重量％的至少一种选自柠檬酸和草酸的酸； 至少一种选自0. 001重量％至20重量％的碱和0. 001重量％至10重量％的表面活性剂的化合物；其余基本上为去离子水；所述溶液的PH大于4且小于13 ；和所述溶液用去离子水以1 0至1 10000重量比稀释；其中，所述碱选自氢氧化钾(KOH)和氢氧化四甲铵(TMAH)及其混合物；和所述表面活性剂选自仲醇乙氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·塔姆伯利，R·拉玛默希，D·B·瑞内，M·B·饶，G·巴纳吉，G·E·帕里斯，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US