芯耀
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在半導體制造工藝里，金屬層的電化學鍍（ECP）是構(gòu)建芯片內(nèi)部復雜電路互連的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而在 ECP 工藝完成后，一項不可或缺的后續(xù)操作便是洗邊。這一操作看似簡單，實則對芯片制造的整體質(zhì)量、性能以及生產(chǎn)效率有著多方面的深刻影響。
一、去除邊緣毛邊：消除后續(xù)工藝的 “定時炸彈”
在 ECP 過程中，當晶圓從電鍍液中被取出時，其邊緣區(qū)域雖因被電鍍環(huán)夾住而基本不會鍍上完整的銅電鍍層，但卻極易出現(xiàn)毛邊。這些毛邊的產(chǎn)生，源于電鍍液在邊緣的不規(guī)則流動和干涸。電鍍液在表面張力作用下，會在晶圓邊緣形成液滴，干燥后便留下了細微的凸起結(jié)構(gòu)。
二、防止銅籽剝落污染：守護潔凈的制造環(huán)境
在電鍍銅工藝完成后，晶圓邊緣部位往往會有銅籽殘留。這是由于電鍍過程中，銅離子在晶圓邊緣的吸附與沉積行為更為復雜 —— 邊緣區(qū)域的電場分布不均勻，加之流體力學效應的影響，容易形成不規(guī)則的銅顆粒沉積。
這些銅籽在后續(xù)工藝中是極具威脅的 “污染物”。當晶圓進入沉積、刻蝕或研磨等工序時，機械臂的抓取、設備的振動等都會對晶圓產(chǎn)生外力作用，可能導致邊緣銅籽剝落。剝落的銅籽會隨著設備內(nèi)的氣流或真空系統(tǒng)擴散，污染其他機臺的腔體或晶圓承載臺。
一旦污染擴散，附著在其他晶圓表面的銅籽將引發(fā)嚴重故障。銅作為良導體，若落在芯片的電路節(jié)點上，可能造成信號線短路；若沉積在絕緣層表面，則會破壞介質(zhì)層的絕緣性能，導致漏電流增大。這些問題不僅會使芯片功能失效，還可能在量產(chǎn)階段引發(fā)大規(guī)模的質(zhì)量事故。
三、優(yōu)化邊緣形貌：為鍵合工藝筑牢基礎
晶圓襯底的邊緣通常設計為斜邊，這一結(jié)構(gòu)旨在減少邊緣應力集中，避免晶圓在運輸和加工過程中發(fā)生崩裂。然而，在銅的化學機械拋光（CMP）過程中，斜邊上的銅層卻難以被完全去除。由于斜邊與拋光墊的接觸角度特殊，拋光液在該區(qū)域的流動受阻，導致拋光效率降低，形成銅殘留。
在晶圓級直接鍵合互連工藝中，邊緣銅殘留會對鍵合質(zhì)量產(chǎn)生致命影響。鍵合過程需要兩片晶圓的表面緊密貼合，若邊緣存在銅顆粒，會導致局部壓力分布不均：輕則引發(fā)崩邊，使晶圓邊緣出現(xiàn)細微裂紋；重則造成鍵合界面鼓起，形成bubble defect，甚至導致整片晶圓翹曲變形和起皮。這些缺陷會破壞芯片的三維互連結(jié)構(gòu)，影響信號傳輸的穩(wěn)定性，甚至導致封裝后的芯片失效。
因此，在 CMP 之前進行ECP洗邊工序，通過化學溶液選擇性去除斜邊的銅殘留，能夠確保鍵合界面的平整度和清潔度，為高精度的晶圓鍵合提供可靠保障，顯著提升產(chǎn)品良率。
一般來說，洗邊的寬度會根據(jù)制程而定，比如先進封裝HB工藝中，洗邊寬度大約在3到5毫米左右。如果正常工藝的話，都會低于3毫米。
結(jié)語：洗邊工序 —— 半導體制造的 “細節(jié)守護者”
從微觀的毛邊去除到宏觀的鍵合質(zhì)量保障，半導體工藝中金屬層 ECP 后的洗邊工序，以看似簡單的操作，串聯(lián)起芯片制造的全流程質(zhì)量控制。它不僅是對工藝缺陷的補救，更是對先進制程下精密制造邏輯的踐行 —— 在納米尺度的世界里，每一個邊緣細節(jié)的把控，都可能成為決定芯片性能與可靠性的關(guān)鍵。
