公开/公告号CN103311131A
专利类型发明专利
公开/公告日2013-09-18
原文格式PDF
申请/专利权人 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司;
申请/专利号CN201310182205.1
申请日2013-05-15
分类号H01L21/48;H01L21/60;
代理机构北京集佳知识产权代理有限公司;
代理人常亮
地址 214135 江苏省无锡市菱湖大道200号中国传感网国际创新园D1栋
入库时间 2024-02-19 20:56:53
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-03-16
授权
授权
2013-10-23
实质审查的生效 IPC(主分类):H01L21/48 申请日:20130515
实质审查的生效
2013-09-18
公开
公开
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种微凸点制造过程中防止 微凸点侧向钻蚀方法。
背景技术
传统上，IC芯片与外部的电气连接是用金属引线以键合的方式把芯片上 的I/O连至封装载体并经封装引脚来实现。随着IC芯片特征尺寸的缩小和集成 规模的扩大，I/O的问距不断减小、数量不断增多。当I/O间距缩小到70μm以 下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途径。
圆片级封装技术利用薄膜再分布工艺，使I/O可以分布在IC的整个表面上， 而不再仅仅局限于窄小的IC芯片的周边区域，从而解决了高密度、细间距I/O 芯片的电气连接问题。
现有的封装技术中，电镀微凸点时，侧向钻蚀（undercutting）很严重， 当微凸点节距越来越小时，微凸点的可靠性就会出现问题，微凸点的自身强 度和良率就会下降。由于会出现侧向钻蚀问题，所以在进行种子层刻蚀时， 刻蚀液的选择和刻蚀工艺的控制就会受到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种微凸点制造过 程中防止微凸点侧向钻蚀方法，以提高微凸点加工制造的可靠性和良品率。
为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种微凸点的形成方法，包括：
s1、在半导体基底上形成焊盘；
s2、在焊盘及半导体基底表面形成介质层，所述的介质层上开设有窗 口，所述的窗口与焊盘对应；
s3、在介质层及焊盘的表面形成种子层；
s4、在所述种子层表面电镀形成微凸点；
s5、在微凸点周围一定距离内的种子层上形成阻挡层,所述的一定距离 满足：经步骤s6的刻蚀后，种子层的端部恰好与微凸点的边缘对齐或位于 微凸点的外部；
s6、刻蚀未被阻挡层覆盖的种子层；
s7、回流焊料。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述的步骤s5具体包括：在 微凸点和种子层的表面形成阻挡层，图形化所述阻挡层，并使得留下的阻 挡层至少覆盖于微凸点周围一定距离内的种子层上。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述图形化阻挡层采用光刻 工艺进行，通过光刻保留微凸点上方的阻挡层以及微凸点周围一定距离内 的阻挡层，此时所述阻挡层的材质为光敏材料，所述的步骤s7中，还包括 去除阻挡层的步骤。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述图形化阻挡层采用干法 刻蚀工艺进行，通过干法刻蚀只保留微凸点周围一定距离内的阻挡层，此 时所述阻挡层的材质为聚合物材料。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述的聚合物材料为PI（聚 酰亚胺）或PBO（聚苯并嚼唑）。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述的半导体基底上还形成 有一层绝缘层，所述的焊盘位于该绝缘层上。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述的绝缘层材质选自氧化 硅或碳化硅。
优选的，在上述的微凸点的形成方法中，所述的微凸点为铜锡微凸点。
相应地，本发明还公开了一种微凸点制造过程中防止微凸点侧向钻蚀 的封装结构，半导体基底上有一层绝缘层，绝缘层上制备有金属焊盘，金 属焊盘上电镀一层种子层，种子层上制备有微凸点，在微凸点周围的种子 层之上覆盖刻蚀阻挡层，被所述刻蚀阻挡层覆盖的种子层在经过刻蚀后其 端部恰好与微凸点的边缘对齐或位于微凸点的外部。
与现有技术相比，本发明提出通过在微凸点周围的种子层上覆盖一层 刻蚀阻挡层，这样在进行种子层刻蚀时，可以保护其下面的种子层免受刻 蚀，从而防止出现侧向钻蚀的现象。提高微凸点加工制造的可靠性和良品 率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a～图1l所示为本发明第一实施例中形成微凸点的结构示意图；
图2所示为本发明具体实施例中形成微凸点的流程示意图；
图3所示为本发明第二实施例中通过干法刻蚀对阻挡层刻蚀后的结构示 意图；
图4所示为本发明第二实施例中对种子层刻蚀后的结构示意图；
图5为所示为本发明第三实施例中形成的阻挡层的结构示意图；
图6所示为本发明第三实施例中阻挡层被刻蚀后的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出通过在微凸点周围的种子层上覆盖一层刻蚀阻挡层，这样 在进行种子层刻蚀时，可以保护其下面的种子层免受刻蚀，从而防止出现 侧向钻蚀的现象。
具体地，本发明实施例公开了一种微凸点的形成方法，包括：
s1、在半导体基底上形成焊盘；
s2、在焊盘及半导体基底表面形成介质层，所述的介质层上开设有窗 口，所述的窗口与焊盘对应；
s3、在介质层及焊盘的表面形成种子层；
s4、在所述种子层表面电镀形成微凸点；
s5、在微凸点周围一定距离内的种子层上形成阻挡层,所述的一定距离 满足：经步骤s6的刻蚀后，种子层的端部恰好与微凸点的边缘对齐或位于 微凸点的外部；
s6、刻蚀未被阻挡层覆盖的种子层；
s7、回流焊料。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参图1和图2所示，在本发明第一实施例中，微凸点的形成方法，包括：
1）提供表面上形成有绝缘层102的半导体基底101，参图1a所示。
半导体基底101为已经形成有若干半导体器件以及所需的布线结构， 材料可以是硅、硅锗以及绝缘体上硅等各种半导体材料。
绝缘层材质可以是氧化硅、碳化硅等，其作用是阻挡金属焊盘与基底 的电导通。
2）在绝缘层上制作金属焊盘201，参图1b所示。
金属焊盘201为连接点，可以为铝或者铜等材料。
3）在金属焊盘及绝缘层表面形成介质层301，并通过光刻在金属焊盘 上方的介质层上制作窗口，窗口位于金属焊盘的上方，参图1c所示。
介质层301用于保护半导体基底101在封装过程中不被损坏，介质层 301的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等绝缘材料或者苯并环丁烯 树脂(Benzocyclobutene，BCB)、聚酰亚胺(polyimide，PI)等各种有机高分 子绝缘材料。
4）在介质层及金属焊盘的表面形成种子层401，参图1d所示。
种子层401是通过溅射方法或者蒸发工艺制作的，种子层的材质优选 是Ti/Cu，Ti的作用是其粘附作用和阻挡金属铜进入硅基底，而Cu的作用 是用于电镀时的电极。
5）制作光刻胶材料501，并通过光刻进行微凸点图形化，电镀铜锡微 凸点601，参图1e和图1f所示。
6）剥离光刻胶材料501，参图1g所示。
7）在微凸点和种子层的表面形成阻挡层701，阻挡层701的材质为光 敏材料，参图1h所示。光敏材料可以是正性光刻胶或负性光刻胶。
8）通过光刻对阻挡层材料进行图形化，以保留微凸点上方的阻挡层材 料以及微凸点周围一定距离内的阻挡层，该处的一定距离是指在对种子层 进行刻蚀时可以避免侧向钻蚀的尺寸，,亦即满足：经步骤9）的刻蚀后， 种子层的端部恰好与微凸点的边缘对齐或位于微凸点的外部，参图1i所 示。
9)刻蚀未被阻挡层覆盖的种子层，被阻挡层覆盖的种子层在经过刻蚀 后其端部位于微凸点的外部，参图1j所示。
10）剥离未被刻蚀的阻挡层材料，参图1k所示。
11）回流焊料，参图1l所示。
在本发明第二实施例中，微凸点的形成方法，包括：
1）提供表面上形成有绝缘层的半导体基底。
半导体基底为已经形成有若干半导体器件以及所需的布线结构，材料 可以是硅、硅锗以及绝缘体上硅等各种半导体材料。
绝缘层材质可以是氧化硅、碳化硅等，其作用是阻挡金属焊盘与基底 的电导通。
2）在绝缘层上制作金属焊盘。
金属焊盘为连接点，可以为铝或者铜等材料。
3）在金属焊盘及绝缘层表面形成介质层，并通过光刻在金属焊盘上方 的介质层上制作窗口，窗口位于金属焊盘的上方。
介质层用于保护半导体基底在封装过程中不被损坏，介质层的材料可 以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等绝缘材料或者苯并环丁烯树脂 (Benzocyclobutene，BCB)、聚酰亚胺(polyimide，PI)等各种有机高分子绝 缘材料。
4）在介质层及金属焊盘的表面形成种子层。
种子层是通过溅射方法或者蒸发工艺制作的，种子层的材质优选是 Ti/Cu，Ti的作用是其粘附作用和阻挡金属铜进入硅基底，而Cu的作用是 用于电镀时的电极。
5）制作光刻胶材料，并通过光刻进行微凸点图形化，电镀铜锡微凸点。
6）剥离光刻胶材料。
7）在微凸点和种子层的表面形成阻挡层，在本实施方式中，阻挡层的 材质只需普通的聚合物材料。比如PI（聚酰亚胺）、PBO（聚苯并嚼唑） 等，当然也可以为实施方式一中的光敏材料。
8）通过干法刻蚀对阻挡层材料进行刻蚀,只保留微凸点周围一定距离 内的种子层之上的刻蚀阻挡层材料，该处的一定距离是指在对种子层进行 刻蚀时可以避免侧向钻蚀的尺寸，亦即满足：经步骤9）的刻蚀后，种子 层的端部恰好与微凸点的边缘对齐或位于微凸点的外部。
在微凸点和种子层的表面形成阻挡层，微凸点与种子层连接处的阻挡 层的厚度会大于其他位置阻挡层的厚度，因此通过干法刻蚀进行刻蚀的时 候，微凸点与种子层连接处的阻挡层由于厚度较大，在其他位置的阻挡层 被刻蚀掉后仍然存在，参图3所示。
9)刻蚀未被阻挡层覆盖的种子层，被阻挡层覆盖的种子层在经过刻蚀 后其端部位于微凸点的外部，参图4所示。
10）回流焊料。
此处需要指出的是，步骤（8）中，仅考虑到了在对底部的阻挡层进行 刻蚀以露出种子层的同时，微凸点上方的阻挡层也一并被刻蚀干净的情况， 因此并没有在后续步骤中增加清除剩余阻挡的步骤，然而在实际应用中， 如果微凸点上方阻挡层的厚度大于位于种子层上方阻挡层的厚度，则在通 过干法刻蚀对阻挡层进行刻蚀的过程中，种子层上方的阻挡层刻蚀完成， 但是微凸点上方仍存在阻挡层，此时还需要包括对微凸点上方剩余阻挡层 进行去除的步骤。
在本发明第三实施例中，与第一实施例相比，步骤7）中所形成的阻挡层 802的厚度为非均匀的，阻挡层的顶面位于同一平面内，具体参图5所示。刻 蚀后的阻挡层902如图6所示，剩余的阻挡层位于微凸点的上表面及侧壁。
综上所述，本发明提出通过在微凸点周围的种子层上覆盖一层刻蚀阻 挡层，这样在进行种子层刻蚀时，可以保护其下面的种子层免受刻蚀，从 而防止出现侧向钻蚀的现象。提高微凸点加工制造的可靠性和良品率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
机译： 制造倒装芯片微凸点的方法，该方法能够防止由于太阳能电池的损坏而产生的凹凸桥现象
机译： 一种通过防止不需要的微致动器运动障碍和通过防止微致动器在制造过程中的误伤和损坏来改善压电微致动器的操作的系统和方法。
机译： 芯片例如纯硅晶片，例如在制造过程中使用的制造方法球栅阵列组件的组装，包括为芯片提供接触表面，在接触表面上施加接触凸点以及在凸点上施加焊接材料
