[發(fā)明專利]形成焊接凸塊的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910055365.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101964315A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佟大明;梅娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/60
• 分類號(hào): H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)芯片封裝(WLCSP，Wafer?Level?Chip?Scale?Packing)的焊接凸塊的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與革新，電子產(chǎn)品邁向輕薄短小設(shè)計(jì)的潮流，半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域也對(duì)應(yīng)的開發(fā)出許多高密度的封裝形式。目前，晶圓在完成前段制程之后，為了滿足不同的應(yīng)用需求，一般會(huì)對(duì)應(yīng)需求做重布線焊墊(RDL?pad)，然后再在重布線焊墊上形成凸塊下金屬層(UBM，Under?Bump?Metallurgy)，再于凸塊下金屬層上形成焊接凸塊，并以回焊方式借助焊接凸塊連接至基板上。上述即為傳統(tǒng)的覆晶封裝(Flip?chip?in?Package)制成。

發(fā)展到目前的半導(dǎo)體封裝形式，可以做到直接將錫材質(zhì)焊接凸塊放置在銅材質(zhì)的重布線焊墊上，而不再需要其它的諸如鎳、金等凸塊下金屬層(UBM)，使得芯片封裝工藝得到簡(jiǎn)化、芯片制造成本降低。詳細(xì)來說，上述形成焊接凸塊的方法是：

參見圖1，S101，提供半導(dǎo)體基底，其可為晶圓，并且為已完成內(nèi)部組件及線路設(shè)置的晶圓。

S102，在上述半導(dǎo)體基底上形成銅材質(zhì)的重布線焊墊。

S103，在基底和重布線焊墊上形成再鈍化層，在需要形成焊接凸塊的位置作開口，露出重布線焊墊。再鈍化層的主要作用是作為緩沖層，以緩解后續(xù)填充焊料時(shí)的沖擊應(yīng)力。

S104，用助焊劑清洗出露的重布線焊墊，去除重布線焊墊表層的銅氧化物(Cu_xO，可能是CuO或Cu₂O或二者的混合物)薄層，以使得焊料與重布線焊墊更好地結(jié)合。

S105，將焊料填充至開口內(nèi)(例如植球工藝)，形成焊接凸塊。

后續(xù)還可以通過剝除再鈍化層、進(jìn)行回焊和去助焊劑，借助焊接凸塊將晶圓連接至基板上。

采用上述工藝，當(dāng)用助焊劑清洗出露的重布線焊墊時(shí)，實(shí)際上，助焊劑不僅刻蝕了出露的重布線焊墊表層，而且還會(huì)順著銅氧化物(Cu_xO)薄層的實(shí)際分布情況對(duì)與再鈍化層結(jié)合的重布線焊墊表層也產(chǎn)生刻蝕，這樣在重布線焊墊與再鈍化層之間就形成縫隙，隨后的植球工藝中，焊料會(huì)延伸至縫隙中，形成滲鍍現(xiàn)象，參見圖2中的箭頭位置。滲鍍現(xiàn)象造成芯片上的線條不整齊，線間距減小。當(dāng)滲鍍現(xiàn)象較輕時(shí)，會(huì)在凸塊周圍一圈形成多余的焊料，這樣在后續(xù)封裝時(shí)對(duì)底部填充劑的兼容性不好，甚至壓根貼不上去，而造成空洞。焊料在反復(fù)的回流過程中也可能通過縫隙橋接在一起而短路。當(dāng)滲鍍現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，也會(huì)由于焊料和焊料之間出現(xiàn)橋接而造成芯片短路現(xiàn)象，嚴(yán)重影響芯片的性能和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種改良的焊接凸塊的形成方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的滲鍍現(xiàn)象。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種形成焊接凸塊的方法，包括下列步驟：

提供半導(dǎo)體基底；

在基底上形成銅材質(zhì)的重布線焊墊；

對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理，去除其表面的銅氧化物；

在基底和重布線焊墊上形成再鈍化層，在需要形成焊接凸塊的位置作開口，露出重布線焊墊；

用助焊劑清洗出露的重布線焊墊；

在開口內(nèi)的重布線焊墊上形成焊接凸塊。

優(yōu)選的，所述對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理，為用氬氣對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面刻蝕。

優(yōu)選的，所述對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理，去除重布線焊墊表層至少50埃的厚度。

優(yōu)選的，所述對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理，在等離子刻蝕設(shè)備中進(jìn)行，刻蝕設(shè)備頂部射頻功率為100瓦～1000瓦，底部射頻功率為100～1000瓦，氬氣流量為每分鐘1標(biāo)準(zhǔn)立方厘米～20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。

優(yōu)選的，所述再鈍化層需要在對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理之后的兩小時(shí)內(nèi)涂布。

本發(fā)明通過首先對(duì)重布線焊墊進(jìn)行表面處理，去除其表面的銅氧化物，然后再形成再鈍化層，此時(shí)再鈍化層就與銅單質(zhì)表面貼合，二者之間有很好的連接力，后續(xù)的用助焊劑清洗出露的重布線焊墊時(shí)，助焊劑只會(huì)刻蝕銅氧化物，而對(duì)銅單質(zhì)沒有影響，所以再鈍化層與重布線焊墊之間不會(huì)產(chǎn)生縫隙，也就不會(huì)產(chǎn)生后續(xù)的滲鍍現(xiàn)象，因而提高了芯片的性能和質(zhì)量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有一種形成焊接凸塊的方法的流程圖；

圖2顯示了按照?qǐng)D1所示方法形成的焊接凸塊具有滲鍍現(xiàn)象的不足；

圖3為本發(fā)明的形成焊接凸塊的方法的流程圖；

圖4a至圖4g為根據(jù)圖3的流程形成焊接凸塊的過程示意圖。

具體實(shí)施方式