[发明专利]一种焊盘缺陷的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件缺陷分析领域，特别是涉及一种焊盘缺陷的检测方法。

背景技术

在现代半导体工艺中，随着芯片集成度的增加和尺寸的减小，芯片引脚间距越来越细密化，半导体器件焊盘的质量逐渐成为影响器件失效的主要因素之一。

焊盘作为在半导体器件与其他半导体器件或电子元件间形成连接以构成电子电路模块的承接组件，要求具有良好的导电性和高可靠性，在半导体器件的内部结构中具有重要的作用。对焊盘制作工艺进行优化，历来是器件结构工程师追求的目标。

现有技术中，通用的半导体器件的焊盘由铜线以及焊接于铜线上的铝焊盘组成。由于焊盘的质量对于半导体器件的性能有着举足轻重的作用，在芯片封装前，通常需要对焊盘缺陷进行检测，然后根据检测结果执行相应的排除操作。

影响焊盘质量的两个重要的缺陷是焊盘表面的铝突起缺陷(pad hillock)以及由于焊盘下方的铜扩散所形成的铜扩散缺陷(Cu diffusion)。通常，采用光学显微镜或电子扫描显微镜对铝突起缺陷以及铜扩散缺陷进行检测。然而，由于铝突起缺陷以及铜扩散缺陷在显微镜下的形貌非常相似，难以区分。但是，铝突起缺陷以及铜扩散缺陷是完全不同的两种缺陷，它们的形成机理也截然不同。因此，如果分析不当，常常会发生误判，从而导致后续的排除操作发生异常，影响半导体器件的性能和稳定性。

针对上述缺陷，现有的一种解决方法是采用FIB（聚焦离子束，Focused Ion beam)分析方法对半导体焊盘中的铝突起缺陷以及铜扩散缺陷进行分析判断。FIB是将液态金属(Ga)离子源产生的离子束经过离子枪加速，聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像。其原理是，当采用FIB能观察到突起时，则判断该缺陷为铜扩散缺陷，若观察不到缺陷时，则判断该缺陷为铝突起缺陷。然而，由于FIB成本较高，而且操作耗时，更重要的一点是，其需要精准的定位才能捕捉到铜扩散突起，如果定位不准确捕捉不到铜扩散缺陷区域，则会将该铜扩散缺陷误判为铝突起缺陷。

鉴于以上缺点，本发明提供一种焊盘缺陷的检测方法，可以快速地检测出铝突起缺陷以及铜扩散缺陷，并且，可以使上述两者之间的误判几率几乎降低至零。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种焊盘缺陷的检测方法，用于解决现有技术中焊盘表面的铝突起缺陷以及铜扩散缺陷难以区分容易导致误判的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种焊盘缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤1），提供形成有第一金属焊盘结构半导体器件；

步骤2），采用显微分析法确定所述第一金属焊盘表面的缺陷区域，其中，所述缺陷区域为第一金属突起缺陷或第二金属扩散缺陷；

步骤3），采用腐蚀溶液对所述缺陷区域进行腐蚀，其中，所述腐蚀溶液对所述第一金属的腐蚀速率远大于对所述第二金属的腐蚀速率；

步骤4），采用显微分析法对所述缺陷区域进行检测，其中：

若所述缺陷区域被去除，则判断所述缺陷区域为第一金属突起缺陷；

若所述缺陷区域未被去除，则判断所述缺陷区域为第二金属扩散缺陷。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，所述腐蚀溶液对所述第一金属及第二金属的腐蚀速率比不小于10∶1。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，所述第一金属为铝，所述第二金属为铜。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，步骤3）采用的腐蚀溶液为HCl溶液。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，所述HCl溶液的质量分数为20%～40%。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，步骤3）对所述缺陷区域腐蚀时间为1～5min。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，步骤2）及步骤4）所述的显微分析法采用光学显微镜或扫描电子显微镜。

作为本发明的焊盘缺陷的检测方法的一种优选方案，步骤3）在腐蚀后还包括采用去离子水对所述第一金属焊盘结构进行冲洗的步骤。

进一步地，所述冲洗步骤后，还包括采用氮气枪将所述第一金属焊盘结构进行吹干的步骤。