[發明專利]焊料凸塊的制造方法

有效

• 申請號: 200610028781.0
• 申請日: 2006-07-10
• 公開（公告）號: CN101106095A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 楊勇勝;肖德元;邢溯
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種焊料凸塊的制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，芯片尺寸越來越小，傳統的封裝技術正成為制約電路性能提高的瓶頸，芯片的封裝技術也由原來的切割壓線封裝發展為倒裝芯片(Flip?chip)技術。倒裝芯片技術是在芯片制造完成后，在芯片外引線鈍化層(Pad)上形成焊料凸塊(Solder?Bump)，切割后直接將帶有焊料凸塊的芯片貼在電路板基底。電路板相應位置有與芯片上焊料凸塊連接的金屬接觸點。倒裝芯片技術由于其節省芯片面積，減小電連接尺寸，減小功耗，增加器件速度等優勢而被廣泛應用。專利申請號為200410099093.3的中國專利公布了一種焊料凸塊的制造方法，其制造方法通過在半導體芯片的接觸墊片上設置條形凸起并嵌入到焊料凸塊的方法來形成高可靠度的焊料凸塊，形成的芯片通過焊料凸塊直接貼到電路板上。

圖1A～圖G為現有倒裝芯片焊料凸塊的一種制造方法。

如圖1所示，提供一半導體襯底100，所述半導體襯100上形成有半導體器件，其中，刻蝕停止層102由氮化硅形成，在所述刻蝕停止層102上形成有低介電常數(Low?k)介質層103，在所述介質層103中形成有由頂層連接孔104和頂層金屬互連層106形成的雙鑲嵌結構，所述互連層106的材料為銅。

如圖1B所示，在所述半導體襯底100上形成一絕緣層108，所述絕緣層108為鈍化層(Passivation)，用來保護其下面的半導體器件。絕緣層108的材料為氮化硅。在所述所述絕緣層108上形成一有機覆蓋層109。所述覆蓋層109為一種抗腐蝕、耐高溫和磨損的合成聚合樹脂，例如聚酰亞胺(Polymide)。然后在所述覆蓋層109上旋涂光致抗蝕劑，通過曝光顯影形成連接孔圖案，刻蝕所述連接孔圖案的底部的覆蓋層109及絕緣層108形成連接孔110。連接孔110底部露出頂層金屬互連層106。

如圖1C所示，在所述帶有連接孔110的襯底上沉積一金屬層112，所述金屬層112為鋁。在所述金屬層112上旋涂光致抗蝕劑并通過曝光顯影形成圖案115，圖案115在所述連接孔110上方。

如圖1D所示，通過刻蝕去除沒有被保護的金屬層112，并去除光致抗蝕劑115，形成凸起112a。

如圖1E所示，在所述覆蓋層109及凸起112a上旋涂光致抗蝕劑117，并通過曝光顯影去除凸起112a上方的光致抗蝕劑，露出凸起112a頂部。

如圖1F所示，在所述凸起112a頂部沉積一阻擋層114，所述阻擋層114為鈦化鎢。在所述阻擋層114上電鍍一金屬層凸塊116，所述金屬層116為金。鈦化鎢增加金與鋁的粘結性。

如圖1G所示，去除所述光致抗蝕劑117。形成焊料凸塊116。

所述方法中焊料凸塊116的形成過程中首先要通過光刻形成鋁凸起，然后通過多次光刻和沉積，步驟較多，工藝復雜。

發明內容

本發明提供一種倒裝芯片焊料凸塊的制造方法，該方法能夠簡化焊接凸塊的制造工藝。

為達到上述目的，本發明提供的一種焊料凸塊的制造方法，包括：

提供一具有頂層金屬的半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成鈍化層；

在所述鈍化層上形成底部露出頂層金屬的連接孔；

在所述鈍化層上及連接孔中形成第一金屬層；

在所述第一金屬層上形成阻擋層；

在所述阻擋層上旋涂光致抗蝕劑并形成與連接孔相對應的開口；

在所述開口中形成第二金屬層；

去除所述光致抗蝕劑；

刻蝕所述阻擋層、第一金屬層至露出覆蓋層。

所述鈍化層為氮化硅、氧化硅、氮氧硅化合物、聚酰亞胺的其中之一或其組合。

所述形成連接孔的步驟為：

在所述鈍化層上旋涂光致抗蝕劑；

通過曝光顯影將所述連接孔圖案轉移到光致抗蝕劑上；

刻蝕連接孔圖案底部的鈍化層至露出頂層金屬；

去除所述光致抗蝕劑。

所述方法進一步包括：形成第一金屬層前在所述連接孔中及鈍化層上形成一粘結層。

所述第一金屬層為鋁。

所述粘結層為鉭、氮化鉭、氮化鈦、鈦化鎢或其組合。

所述第一金屬層的形成方法為物理氣相沉積。

所述連接孔中填充的第一金屬層頂部高于鈍化層的頂部。

所述阻擋層包括鉭、氮化鉭、氮化鈦、鈦化鎢、鈦硅氮化合物、鎢、氮化鎢或其組合。