凸点制作方法
阅读：347发布：2023-02-24
专利汇可以提供凸点制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种凸点下金属层的制作方法，包括，提供包含屏蔽层的晶片；在所述屏蔽层上形成第一金属层，还包括在第一金属层上形成保护层。本发明还公开了一种凸点的制作方法，包括，提供包含凸点下金属层的晶片，所述凸点下金属层依次包括屏蔽层、第一金属层和保护层；在第一金属层上形成凸点。本发明凸点下金属层制作方法和凸点制作方法通过在第一金属层上形成保护层，隔绝了第一金属层，从而避免在去除 光刻 胶 的过程中使用的化学药品和第一金属发生反应产生影响后续封装工艺 质量 的 薄膜 。，下面是凸点制作方法专利的具体信息内容。
1.一种凸点制作方法，其特征在于，包括下列步骤，
提供包含凸点下金属层的晶片，所述凸点下金属层包括屏蔽层、屏蔽层上的第一金属层和第一金属层上的保护层，所述保护层为钛；
在保护层上形成光刻胶层、并通过曝光和显影形成光刻胶开口；
以光刻胶层为掩膜，在光刻胶开口位置蚀刻去除保护层并曝露出第一金属层；
在光刻胶开口位置的第一金属层上形成凸点。
2.如权利要求1所述的凸点制作方法，其特征在于，所述在光刻胶开口位置的第一金属层上形成凸点的方法包括下列步骤，在光刻胶开口位置的第一金属层上形成籽晶层；在籽晶层上形成焊料层；去除焊料层覆盖区域外的光刻胶层和凸点下金属层；回流焊料形成凸点。
3.如权利要求1所述的凸点制作方法，其特征在于，所述屏蔽层为钛。
4.如权利要求3所述的凸点制作方法，其特征在于，所述屏蔽层的钛的厚度为500至
3000埃。
5.如权利要求4所述的凸点制作方法，其特征在于，所述屏蔽层的钛的厚度为1000埃。
6.如权利要求1所述的凸点制作方法，其特征在于，所述第一金属层为铜。
7.如权利要求6所述的凸点制作方法，其特征在于，所述铜的厚度为2000至5000埃。
8.如权利要求7所述的凸点制作方法，其特征在于，所述铜的厚度为3000至4000埃。
9.如权利要求1所述的凸点制作方法，其特征在于，所述钛的厚度为50至1000埃。
10.如权利要求9所述的凸点制作方法，其特征在于，所述钛的厚度为200至300埃。
11.如权利要求1至10任一项所述的凸点制作方法，其特征在于，形成所述屏蔽层、第一金属层和保护层的方法为溅射。
凸点制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及封装制程，尤其设计封装制程中的凸点制作方法、凸点下金属层及制作方法。
背景技术
[0002] 随着集成电路技术的不断发展，电子产品越来越向小型化、智能化、高性能以及高可靠性方向发展。而集成电路封装不仅直接影响着集成电路、电子模块乃至整机的性能，而且还制约着整个电子系统的小型化、低成本和可靠性。在集成电路晶片尺寸逐步缩小，集成度不断提高的情况下，电子工业对集成电路封装技术的提出了越来越高的要求。
[0003] 倒装晶片(flip chip)技术是通过在晶片表面形成的焊球，使晶片翻转与底板形成连接，从而减小封装尺寸，满足电子产品的高性能(如高速、高频、更小的引脚)、小外形的要求，使产品具有很好的电学性能和传热性能。
[0004] 凸点制作技术(bump)是倒装晶片中的一个关键技术。凸点是焊料通过一定工艺沉积在晶片互连金属层上，经过一定温度回流形成的金属焊球。在凸点制作之前，如图1所示，晶片1已经完成钝化层2和互连金属层3工艺，进入凸点制作之后，需要在晶片表面形成一凸点下金属层6(Under-BumpMetallurgy；UBM)，然后在凸点下金属层6上形成一光刻胶层，并曝光、显影以形成所需的凸点图案；然后形成凸点焊料，形成凸点焊料的技术包括金属掩膜蒸发、电镀凸点技术、激光植球技术、模板印刷技术等；最后，去除光刻胶层和凸点下金属层6，在一定温度下焊料回流形成焊球4。
[0005] 并且，在例如申请号为200510015208.1的中国专利申请中还公布了更多关于凸点制作的方法。但是在目前的凸点制作工艺中发现，在去除光刻胶层之后，在凸点下金属层上会发现一层反应物薄膜，通过分析该薄膜的成分之后发现其中含有有机物成分，而在去除光刻胶的过程中使用的化学试剂也常含有有机物成分，因此可以判断是在去除光刻胶层的过程中，金属层与去除光刻胶的化学试剂发生了反应，而这层反应物薄膜会对于后续的回流工艺产生不利影响，造成凸点质量下降。
发明内容
[0006] 本发明即是为了解决现有技术凸点制作工艺中去除光刻胶层后，会产生一层反应物薄膜，影响后续回流工艺形成的凸点质量。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供了一种凸点下金属层的制作方法，包括提供包含屏蔽层的晶片；在所述屏蔽层上形成第一金属层，还包括在第一金属层上形成保护层。
[0008] 相应地，本发明还提供了一种凸点下金属层，依次包括晶片上的屏蔽层和屏蔽层上的第一金属层，还包括，第一金属层上的保护层。
[0009] 所述屏蔽层为钛，所述钛的厚度为500至3000埃。
[0010] 所述第一金属层为铜，所述铜的厚度为2000至5000埃。
[0011] 所述保护层为钛，所述钛的厚度为50至1000埃。
[0012] 形成所述屏蔽层、第一金属层和保护层的方法为溅射。
[0013] 本发明还提供了一种凸点制作方法，包括，提供包含凸点下金属层的晶片，所述凸点下金属层依次包括屏蔽层、第一金属层和保护层；在第一金属层上形成凸点。
[0014] 所述在保护层上形成凸点的方法包括下列步骤，在保护层上形成光刻胶层、并通过曝光和显影形成光刻胶开口；以光刻胶层为掩膜，在光刻胶开口位置蚀刻去除保护层并曝露出第一金属层；在光刻胶开口位置的第一金属层上形成籽晶层；在籽晶层上形成焊料层；去除焊料层覆盖区域外的光刻胶层和凸点下金属层；回流焊料形成凸点。
[0015] 所述屏蔽层为钛，所述钛的厚度为500至3000埃。
[0016] 所述第一金属层为铜，所述铜的厚度为2000至5000埃。
[0017] 所述保护层为钛，所述钛的厚度为50至1000埃。
[0018] 形成所述屏蔽层、第一金属层和保护层的方法为溅射。
[0019] 与现有技术相比，上述方案具有以下优点：上述方案凸点下金属层制作方法和凸点制作方法通过在第一金属层上形成一层保护层，隔绝了第一金属层，从而避免在去除光刻胶的过程中使用的化学药品和第一金属层发生反应产生影响后续封装工艺质量的薄膜，提高了回流工艺形成的凸点质量。附图说明
[0020] 图1是现有技术凸点制作工艺示意图；
[0022] 图3A至图3C是本发明实施例凸点下金属层制作方法示意图；
[0023] 图4是本发明实施例凸点制作方法流程图；
[0024] 图5A至图5H是本发明实施例凸点制作方法示意图。
具体实施方式
[0025] 本发明凸点下金属层制作方法和凸点制作方法的实质是在形成凸点下金属层的过程中，在第一金属层上形成保护层，隔绝第一金属层。
[0026] 本发明凸点下金属层制作方法和凸点制作方法通过较佳的实施例来进行详细说明已使得本发明凸点下金属层制作方法和凸点制作更加清楚。
[0027] 实施例1
[0028] 参照图2所示，本发明实施例凸点下金属层的制作方法包括如下步骤，[0029] 步骤s1，提供包含屏蔽层的晶片；
[0030] 步骤s2，在屏蔽层上形成第一金属层；
[0031] 步骤s3，在第一金属层上形成保护层。
[0032] 结合图2和图3A所示，晶片10上已经有了互连金属层11和钝化层12，在互连金属层11和钝化层12上形成屏蔽层13。屏蔽层的作用在于同互连金属层保持良好粘附性，并且有效阻止凸点材料同互连金属层和晶片硅衬底的相互扩散。所述屏蔽层13的材料为钛、铬、钨中的一种或它们的组合构成，其中较优的屏蔽层为钛。所述屏蔽层的厚度为500至3000埃，其中较优的厚度为1000埃。形成所述屏蔽层13的方法可采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，形成所述屏蔽层13的工艺并不仅限于所述的蒸发或溅射的方法，根据本领域技术人员的公知常识，均可将适用的方法应用于本发明，并且形成的屏蔽层的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0033] 结合图2和图3B所示，在完成了屏蔽层13的工艺之后，接下来就需要在屏蔽层13上形成第一金属层14。第一金属层的作用在于提供电镀的种子层。所述第一金属层14的材料为铜、铝、镍中的一种或它们的组合构成，其中较优的第一金属层为铜。所述第一金属层14的厚度为2000至5000埃，其中较优的厚度为3000至4000埃。形成所述第一金属层14的方法同样可以采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成铜的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法均可应用于本发明，并且形成的第一金属层14的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0034] 结合图2和图3C所示，在完成第一金属层14的工艺之后，接下来就需要在第一金属层14上形成保护层15。本发明实施例采用的保护层15的材料为钛、钨、铬中的一种或它们的组合构成，其中较优的为钛。所述保护层的厚度为50至1000埃，其中较优的厚度为200至300埃。所述保护层不会与去除光刻胶的药品发生反应从而在去除光刻胶的工艺中保护第一金属层，并且也不会与后续形成凸点的焊料发生反应。形成所述保护层的方法可以采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成钛的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法均可应用于本发明，并且形成的保护层的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0035] 在完成了上述三步工艺之后，凸点下金属层的工艺也就完成了，如图3C所示，本发明实施例的凸点下金属层包括晶片10上的屏蔽层13和屏蔽层13上的第一金属层14，还包括，第一金属层14上的保护层15。本发明实施例的凸点下金属层工艺完成后，保护层15就能够隔绝第一金属层14，避免了后续工艺中第一金属层14与去除光刻胶的化学药品发生反应，产生影响工艺的反应物薄膜。
[0036] 实施例2
[0037] 参照图4所示，本发明实施例凸点制作方法包括如下步骤，
[0038] 步骤s101，提供包含凸点下金属层的晶片，所述凸点下金属层依次包括屏蔽层、第一金属层和保护层；
[0039] 步骤s102，在凸点下金属层上形成光刻胶层、并通过曝光和显影形成光刻胶开口；
[0040] 步骤s103，以光刻胶层为掩膜，在光刻胶开口位置蚀刻去除保护层并曝露出第一金属层；
[0041] 步骤s104，在光刻胶开口位置的第一金属层上形成籽晶层；
[0042] 步骤s105，在籽晶层上形成焊料层；
[0043] 步骤s106，去除焊料层覆盖区域外的光刻胶层和凸点下金属层并曝露出钝化层；
[0044] 步骤s107，回流焊料形成凸点。
[0045] 结合图4和图5A所示，晶片100上已经有了互连金属层101和钝化层102，在互连金属层101和钝化层102上首先形成屏蔽层103。屏蔽层的作用在于同互连金属层保持良好粘附性，并且有效阻止凸点材料同互连金属层和晶片硅衬底的相互扩散。所述屏蔽层103的材料为钛、铬、钨中的一种或它们的组合构成，其中较优的屏蔽层为钛。所述屏蔽层的厚度为500至3000埃，其中较优的厚度为1000埃。形成所述屏蔽层103的方法可采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，形成所述屏蔽层103的工艺并不仅限于所述的蒸发或溅射的方法，根据本领域技术人员的公知常识，均可将适用的方法应用于本发明，并且形成的屏蔽层的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0046] 继续结合图4和图5A所示，在完成了屏蔽层103的工艺之后，接下来就需要在屏蔽层103上形成第一金属层104。第一金属层的作用在于提供电镀的种子层。所述第一金属层104的材料为铜、铝、镍中的一种或它们的组合构成，其中较优的第一金属层为铜。所述第一金属层104的厚度为2000至5000埃，其中较优的厚度为3000至4000埃。形成所述第一金属层104的方法同样可以采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成铜的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法均可应用于本发明，并且形成的第一金属层104的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0047] 继续结合图4和图5A所示，在完成第一金属层104的工艺之后，接下来就需要在第一金属层104上形成保护层105。本发明实施例采用的保护层105的材料为钛、钨、铬中的一种或它们的组合构成，其中较优的为钛。所述保护层的厚度为50至1000埃，其中较优的厚度为200至300埃。所述保护层不会与去除光刻胶的药品发生反应从而在去除光刻胶的工艺中保护第一金属层，并且也不会与后续形成凸点的焊料发生反应。形成所述保护层的方法可以采用现有的蒸发或溅射的方法，其中较优的方法为溅射。当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成钛的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法均可应用于本发明，并且形成的保护层的厚度也是根据实际的工艺需求而定。
[0048] 在形成了保护层105之后，凸点下金属层也就完成了。
[0049] 结合图4和图5B所示，在完成了凸点下金属层之后，就需要在凸点下金属层上形成光刻胶层、并通过曝光和显影形成光刻胶开口。形成光刻胶层的方法一般可采用旋涂法。作为本发明实施例的一种实现方式，光刻胶层106的材料为干膜。而在凸点下金属层上形成干膜的方法通常就是直接将干膜贴在凸点下金属层的保护层105上即可。而干膜的厚度并没有严格的限定，通常都是根据实际的工艺需求而定。
[0050] 结合图4和图5C所示，在形成光刻胶层106后，就需要对于光刻胶层106进行曝光和显影形成光刻胶开口107。首先通过掩膜图形定义出开口107的形状和大小，然后对于光刻胶层106进行曝光，常采用的光源有例如高压汞灯、等离子束等，经过曝光后，被曝光区域的光刻胶即开口处的光刻胶溶化，最后再用显影剂洗去光刻胶，就能在光刻胶层106上形成开口107了。
[0051] 结合图4和图5D所示，在形成开口107后，接着就以光刻胶层106为掩膜，在光刻胶开口107位置蚀刻去除保护层105，并曝露出第一金属层104。蚀刻去除保护层105是采用湿法蚀刻的方法，可采用喷洒或者浸泡的方法，用酸类化学试剂来清除保护层105。
[0052] 结合图4和图5E所示，在蚀刻去除保护层105，并曝露出第一金属层104后，在光刻胶开口107位置对应的第一金属层104上形成籽晶层108，籽晶层108的材料为铜、镍或其组合构成。形成籽晶层108可以采用电镀的方法，以电镀铜的方法举例如下：将晶片浸泡于含铜离子的电镀液中，将晶片接于阴极，将电镀液接于阳极，然后在阴极和阳极之间通电，通过电场作用使得电镀液中的铜离子沉积到晶片表面的开口107中来完成电镀过程。所述籽晶层的厚度为3至10um。
[0053] 结合图4和图5F所示，在形成了籽晶层108后，就需要在籽晶层108上形成焊料层109。所述焊料层为锡或铅锡合金。形成焊料层109的方法可以采用电镀的方法。所述焊料层109的厚度为50至300μm。
[0054] 结合图4和图5G所示，在形成焊料层109后，就需要去除焊料层109覆盖区域外的光刻胶层106和凸点下金属层，并曝露出钝化层102。去除光刻胶层106所用的方法一般是采用干法工艺或湿法工艺或干法和湿法工艺相结合的工艺。干法工艺是在高温下通入氧气与光刻胶发生反映分解光刻胶。而湿法工艺是采用化学试剂洗去光刻胶。本发明实施例采用的方法是使用复合有机溶剂来去除光刻胶层106的湿法工艺。由于有了保护层105来隔绝第一金属层104，因而在去除光刻胶层106之后，也没有在第一金属层104上发现反应物薄膜。而去除凸点下金属层的方法是采用湿法蚀刻的方法，通过喷洒酸液或将晶片浸泡于酸液中的方法来去除焊料层109覆盖区域以外的晶片表面的剩余的保护层105、第一金属层104和屏蔽层103，从而曝露出钝化层102。
[0055] 结合图4和图5H所示，焊料回流形成焊球的工艺可采用如下方法，在焊料层109上涂布助焊剂，然后在回流炉内保温回流，形成凸点109a。由于在去除光刻胶层106的工艺中没有出现反应物薄膜，因而回流工艺的质量也得到了提高。
[0056] 综上所述，本发明凸点下金属层制作方法和凸点制作方法通过在第一金属层上形成一层保护层，隔绝了第一金属层，从而避免在去除光刻胶的过程中使用的化学药品和第一金属层发生反应产生影响后续封装工艺质量的薄膜。
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