专利名称：微电子元件的表面处理、分类与组装方法及其储存结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对微电子元件(microelectronic device)的处理，尤其涉 及 一 种樣史电子元件的表面处理(surface treatment)、分类(sort)与组装 (assembling)方法及其储存结构(storage structure)。
背景技术：
微电子元件在最终组装前的储存期间常受到外界环境的影响。举例来 说，经长时间储存微电子元件后，发现微电子元件的芯片(chip)表面会有腐 蚀(corrosion)、褪色(discolor)或者分层化(delaminating)的现象发生，进而导 致最后产品的碎屑。
发明内容
本发明的目的是提供一种微电子元件的表面处理方法，以保护微电子 元件的芯片表面不受外界不良环境影响，且没有复杂及高成本的工艺。
本发明的再一目的是提供一种微电子元件的分类方法(wafer sort),可在 不影响测试准确性(testing accuracy)与探针尖端洁净(cleanliness)的情形下， 防止芯片表面^皮污染。
本发明的又一目的是提供一种微电子元件的组装方法，不影响接合操 作(bonding operation)与品质下维持芯片表面的洁净。
本发明的另一目的是提供一种微电子元件的储存结构，可避免芯片在 储存期间所发生的表面腐蚀(corrosion)、褪色(discolor)或者分层化 (delaminating)的玉见象。
本发明提出一种微电子元件的表面处理方法，适用于完成后段工艺 (back-end-of-line， BEOL)的芯片。这种方法包括于前述芯片的表面形成一层 可溶于溶剂的聚合物层(solvent dissolvable polymer layer),以隔绝完成后段 工艺的芯片表面与外界环境。
依照本发明的第一实施例所述微电子元件的表面处理方法，上述可溶
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于溶剂的聚合物层的材料包括六曱基二硅氮烷(hexamethyldisilazane , HMDS)、双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷(bis(dimethylamino)dimethylailane, BDMAS) 、 二甲基曱硅烷基二乙胺(dimethylsilyldiethylamine, DMSEDA)或
其它适合的聚合物。而且，形成可溶于溶剂的聚合物层的温度约在90° C 120° C之间及时间约在30秒~90秒之间。
依照本发明的第 一 实施例所述微电子元件的表面处理方法，上述于芯 片的表面形成可溶于溶剂的聚合物层的方法包括物理气相沉积法。
依照本发明的第一实施例所述微电子元件的表面处理方法，上述于芯 片的表面形成可溶于溶剂的聚合物层之前，还包括进行一道去水气步骤 (dehydration step)。
本发明另提出一种微电子元件的分类方法，包括提供一个芯片，再对 芯片进行上述表面处理方法，以于芯片的表面形成一层防水层，其中防水 层的材料是可溶于溶剂的聚合物。接着，利用一探针穿过防水层，以进行 测试。
本发明再提出一种微电子元件的组装方法，包括分别提供一个芯片与 一个电路基板(circuitsubstrate)。然后，对前述芯片进行上述表面处理方法， 以于芯片的表面形成一层防水层，其中防水层的材料是可溶于溶剂的聚合 物。之后，在接合步骤之前去除上述防水层，再接合芯片与电路基板。
依照本发明的第三实施例所述微电子元件的组装方法，上述去除防水 层时，可同时清洗芯片的表面。例如，使用异丙醇(isopropyl alcohol, IPA) 的溶剂清洗或是以去离子水加超音波及过氧化氢、氨水或稀氢氟酸(Dilute HF, DHF)的方式洗涤。
依照本发明的第三实施例所述微电子元件的组装方法，上述去除防水 层的方法包括使用强碱溶液清洗、使用湿式清洁剂(wet stripper)清洗或以等 离子体剥除的方式清洗。
依照本发明的第三实施例所述微电子元件的组装方法，上述去除防水 层之后还包括对芯片进行一道晶背研磨步骤(back grinding step)。
依照本发明的各实施例所述的方法，前述形成防水层的方法包括物理 气相沉积法或其它适合的方法。
依照本发明的各实施例所述的方法，前述防水层的材料包括六甲基二 硅氮烷(HMDS)、双(二曱基氨基)二甲基曱硅烷(BDMAS)、 二曱基曱硅烷基
二乙胺(DMSEDA)或其它适合的聚合物。
依照本发明的各实施例所述的方法，前述防水层形成前还包括对芯片 进行一道去水气步骤。
本发明又提出 一种微电子元件的储存结构，包括已完成后段工艺的芯 片及覆盖于芯片的表面的可溶于溶剂的聚合物层，以隔绝芯片的表面与外 界环境。
依照本发明的上述储存结构，其中可溶于溶剂的聚合物层的材料包括
六曱基二硅氮烷(HMDS)、双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷(BDMAS)、 二甲基 曱硅烷基二乙胺(DMSEDA)或其它适合的聚合物。另夕卜，上述可溶于溶剂的 聚合物层的厚度约在数埃到数十埃之间。
本发明因为在完成后段工艺后就在芯片表面形成一层只可溶于溶剂的 聚合物层，因此芯片表面在储存期间不会受外界不良环境影响，而有表面 腐蚀(corrosion)、褪色(discolor)或者分层化(delaminating)的现象发生。再者， 形成上述可溶于溶剂的聚合物层的方法既简单又不用花费高成本制作，且 可相容于一般的后段工艺(BEOL)与清洁室设备(cleanroom facility)和制造机 台。此外，本发明可应用于微电子元件的分类方法(wafersort)，而不影响测 试准确性(testing accuracy)与探针尖端洁净(cleanliness)。另外，本发明还能 应用在微电子元件的组装方法中，而不影响接合操作(bonding operation)与 品质。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举 优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A至图1B是依照本发明的第一实施例的一种微电子元件的表面处 理流程剖面图2是依照本发明的第二实施例的 一种微电子元件的分类步骤图； 图3是依照本发明的第三实施例的一种微电子元件的组装步骤图。 主要元件符号说明 10:芯片 100:基底
102、 104、 110:介电层
106:插塞 108:焊垫
120:可溶于溶剂的聚合物层 200~220、 300~330:步骤
具体实施例方式
图1A至图1B是依照本发明的第一实施例的一种微电子元件的表面处 理流程剖面图。
请先参照图1A，本发明提出一种微电子元件的表面处理方法，适用于 完成后段工艺(BEOL)的芯片10,其中芯片10例如是由基底100、数层介电 层102、 104和110、插塞106与焊垫108所构成。而露在芯片IO表面的有 焊垫108与最外层的介电层110。以上芯片10的结构只是一种例子，而非 用以限制本发明的应用范围。
接着，请参照图1B,此一实施例的方法是于芯片IO表面形成一层可
数埃到数十埃之间。而上述于芯片10的表面形成可溶于溶剂的聚合物层120 的方法例如物理气相沉积法。
而且，优选的可溶于溶剂的聚合物层120是能与金属材料(如本图的焊 垫108)及介电质材料(如本图的介电层IIO)都有良好的附着性。于本实施例 中，可溶于溶剂的聚合物层120的材料例如是六曱基二硅氮烷 (hexamethyldisilazane ， HMDS)、 双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷 (bis(dimethylamino)dimethylailane ， BDMAS) 、 二曱基曱硅烷基二乙胺 (dimethyl silyldiethylamine， DMSEDA)或其它适合的聚合物。举例来说，形 成前述可溶于溶剂的聚合物层120的温度约在90° C~120° C之间及时间 约在30秒 90秒之间。此外，于芯片IO的表面形成可溶于溶剂的聚合物层 l20之前还可进行一道去水气步骤(dehydration step)。
当完成后段工艺(BEOL)的芯片表面覆盖可溶于溶剂的聚合物层后，即 可得到本发明的一种微电子元件的储存结构，并且因为有可溶于溶剂的聚 合物层的保护，所以微电子元件不会受外界环境污染。
图2是依照本发明的第二实施例的 一种微电子元件的分类步骤图。
请参照图2，于步骤200中，提供一芯片。而且，可在步骤210前，先
对上述芯片进行一道去水气步骤。然后，于步骤210中，对芯片进行上述 第一实施例所述的表面处理方法，以于芯片的表面形成一层防水层，其中
防水层的材料是可溶于溶剂的聚合物，如六曱基二硅氮烷(HMDS)、双(二曱 基氨基)二曱基曱硅烷(BDMAS) 、 二曱基曱硅烷基二乙胺(DMSEDA)或其它 适合的聚合物。而形成防7，〈层的方法例如是物理气相沉积法或其它适合的
方法。接着，于步骤220中，利用一探针穿过防水层，以进行测试。
由于第二实施例中的防水层不会影响分类时所进的测试准确性，也不
会污染测试用探针，因此可相容于芯片分类测试的操作中。
图3是依照本发明的第三实施例的一种微电子元件的组装步骤图。 请参照图3，于步骤300中，提供一个芯片与一个电路基板(circuit substrate)。然后，可以在步骤310之前先对芯片进行一道去水气步骤；或者 直接进行步骤310，对前述芯片进行上述第一实施例所述的表面处理方法， 以于芯片的表面形成一层防水层，其中防水层的材料是可溶于溶剂的聚合 物，其材料如六曱基二硅氮烷(HMDS)、双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷 (BDMAS)、 二曱基曱硅烷基二乙胺(DMSEDA)或其它适合的聚合物。而前 述形成防水层的方法包括物理气相沉积法或其它适合的方法。
之后，在接合步骤之前先进行步骤320，去除防水层，其方法例如是采 用如前段工艺(front-end-of-line , FEOL)的强石威溶液清洗、如后段工艺 (back-end-of-line, BEOL)的湿式清洁剂(wet stripper)清洗或是以等离子体剥 除的方式清洗。此外，步骤320也可达到同时清洗芯片的表面的目的；举 例来说，可使用异丙醇(isopropyl alcohol, IPA)的溶剂清洗或是以去离子水 加超音波以及过氧化氢、氨水或稀氬氟酸(Dilute HF, DHF)(举例来说稀 氢氟酸的浓度《100:1)的方式洗涤。之后还可依所需，对芯片进行一道晶背 研磨步骤(back grinding step),再接续下一步骤330。最后，于步骤330中， 接合上述芯片与电路基板。
综上所述，本发明的特点是在完成后段工艺后就在芯片表面形成一层 只可溶于溶剂的聚合物层，因此芯片表面在储存期间不会受外界不良环境 影响，进而避免芯片表面发生腐蚀、褪色或分层化的现象。再者，形成上 述可溶于溶剂的聚合物层的方法简单、低成本，且可相容于一般的后段工 艺与清洁室设备及制造机台。此外，本发明可应用于微电子元件的分类方 法，而不影响测试准确性与探针尖端洁净。另外，本发明还能应用在微电
子元件的组装方法中，而不影响接合操作与品质。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的 更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种微电子元件的表面处理方法，适用于完成后段工艺的芯片，包括于该芯片的表面形成可溶于溶剂的聚合物层，以隔绝完成后段工艺的该芯片表面与外界环境。
2. 如权利要求1所述的微电子元件的表面处理方法，其中该可溶于溶 剂的聚合物层的材料包括六曱基二硅氮烷、双(二曱基氨基)二曱基甲硅烷或 二曱基曱硅烷基二乙胺。
3. 如权利要求2所述的微电子元件的表面处理方法，其中形成该可溶 于溶剂的聚合物层的温度在90° C ~120° C之间以及时间在30秒~90秒 之间。
4. 如权利要求1所述的微电子元件的表面处理方法，其中于该芯片的 表面形成该可溶于溶剂的聚合物层的方法包括物理气相沉积法。
5. 如权利要求1所述的微电子元件的表面处理方法，其中于该芯片的 表面形成该可溶于溶剂的聚合物层之前，还包括进行去水气步骤。
6. —种微电子元件的分类方法，包括 提供芯片；对该芯片进行权利要求1所述的表面处理方法，以于该芯片的表面形 成防水层，其中该防水层的材料是可溶于溶剂的聚合物；以及 利用探针穿过该防水层，以进行测试。
7. 如权利要求6所述的微电子元件的分类方法，其中形成该防水层的 方法包4舌物理气相沉积法。
8. 如权利要求6所述的微电子元件的分类方法，其中该防水层的材料 包括六曱基二硅氮烷、双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷或二甲基曱硅烷基二乙 胺。
9. 如权利要求6所述的微电子元件的分类方法，其中形成该防水层之 前还包括对该芯片进行去水气步骤。
10. —种微电子元件的组装方法，包括 提供芯片与电路基板；对该芯片进行权利要求1所述的表面处理方法，以于该芯片的表面形 成防水层，其中该防水层的材料是可溶于溶剂的聚合物；在接合步骤之前去除该防水层；以及接合该芯片与该电路基板。
11. 如权利要求10所述的樣i电子元件的组装方法，其中形成该防水层的方法包括物理气相沉积法。
12. 如权利要求10所述的微电子元件的组装方法，其中去除该防水 层时，同时清洗该芯片的表面。
13. 如权利要求12所述的微电子元件的组装方法，其中去除该防水 层的方法包括使用异丙醇的溶剂清洗或是以去离子水加超音波及过氧化 氢、氨水或稀氢氟酸的方式洗涤。
14. 如权利要求10所述的微电子元件的组装方法，其中去除该防水 层的方法包括使用强碱溶液清洗、使用湿式清洁剂清洗或以等离子体剥除 的方式清洗。
15. 如权利要求10所述的微电子元件的组装方法，其中该防水层的 材料包括六曱基二硅氮烷、双(二甲基氨基)二曱基曱硅烷或二曱基曱硅烷基 二乙胺。
16. 如权利要求10所述的微电子元件的组装方法，其中去除该防水 层之后还包括对该芯片进行晶背研磨步骤。
17. 如权利要求10所述的微电子元件的组装方法，其中形成该防水 层之前还包括对该芯片进行去水气步骤。
18. —种微电子元件的储存结构，包括 芯片，该芯片已完成后段工艺；以及可溶于溶剂的聚合物层，覆盖于该芯片的表面，以隔绝该芯片的表面 与外界环境。
19. 如权利要求18所述的微电子元件的储存结构，其中该可溶于溶 剂的聚合物层的材料包括六曱基二硅氮烷、双(二曱基氨基)二曱基曱硅烷或 二曱基曱硅烷基二乙胺。
20. 如权利要求18所述的微电子元件的储存结构，其中该可溶于溶 剂的聚合物层的厚度在数埃到数十埃之间。
全文摘要
一种微电子元件的储存结构，包括已完成后段工艺的芯片及覆盖于芯片的表面的可溶于溶剂的聚合物层。由于可溶于溶剂的聚合物层能够隔绝芯片的表面与外界环境，所以可避免芯片表面有腐蚀、褪色或者分层化的现象发生。
文档编号H01L21/50GK101110348SQ20061010594
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者劲 于, 张光晔 申请人:联华电子股份有限公司