[發明專利]蝕刻底層凸塊金屬化層及產生的裝置

有效

• 申請號: 201510055498.6
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104821271B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: T·A·阿塔納索夫;R·維勒克;A·N·董
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/52
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

技術領域

本案發明涉及金屬凸塊的制造，特別是相關于減少由蝕刻凸塊下金屬(UBM)層所導致的金屬凸塊的底切。本案發明尤其是可應用到20納米(nm)技術節點以及以外。

背景技術

可用干或濕蝕刻凸塊下金屬層(UBM)層以防止短路。因為不需要額外清理蝕刻殘余物，濕蝕刻可能優于干蝕刻。濕蝕刻的花費也少于干蝕刻。然而，蘑菇狀電鍍金屬凸塊下方的濕蝕刻將引起底切。

更特定而言，例如在焊錫膏制程的該金屬層由光阻劑所遮罩，或例如在電鍍焊錫制程的由金屬凸塊所遮罩的兩個之一，UBM濕蝕刻移除曝露的金屬層。有兩個問題涉及成功的UBM蝕刻，為從曝露的部分完整移除金屬層，及控制由從該金屬凸塊下方不期望地移除該UBM層所引起的底切。

現今所使用的濕蝕刻溶液包括硫酸(H₂SO4)、過氧化氫(H₂O₂)及水，并接著稀釋的氫氟酸(HF)，以上造成2.5至3微米的該金屬凸塊底切。像這樣大數量的底切減低了該金屬凸塊的穩定性。更進一步而言，該現今的濕蝕刻溶液也攻擊了該金屬凸塊層，像是鎳或是鋁層。

因此，存在一種對于濕蝕刻UBM層且產生較小金屬凸塊的底切的方法及所導致的裝置的需要。

發明內容

本發明的一種方面(aspect)為濕蝕刻UBM層且產生小于1.5微米的金屬凸塊底切的方法。

本發明的另一種方面為具有小于1.5微米的金屬凸塊底切的裝置。

本發明的額外方面及其他特征將在以下描述所揭示，以及于審閱下文后在某種程度上對于具有本領域技術的人士將是顯而易見的，或可從本發明的實行學習。本發明的優點可在所附權利要求書中特別地指出后而了解及獲得。

根據本發明，有些技術功效可在某種程度上達成，通過一種方法，包括：在具有至少兩金屬層的晶圓上圖案成形金屬凸塊；曝露該晶圓至第一酸溶液，以移除由圖案成形該金屬凸塊所曝露出的該兩金屬層中的一部分第一層；以及曝露該晶圓至第二酸溶液，以移除由圖案成形該金屬凸塊與曝露該晶圓至該第一酸溶液所曝露出的該兩金屬層中的一部分第二層，其中，由移除該部分的該第一金屬層及第二金屬層所形成的在該金屬凸塊下面的底切是少于1.5微米。

本發明的一種方面包括該第一酸溶液包括磷酸(H₃PO₄)、過氧化氫(H₂O₂)及水。另一種方面包括該第一酸溶液包括體積百分比為0.07％至0.36％的H₃PO₄、體積百分比為0.1％至0.7％的H₂O₂及剩余體積的水。一種進一步的方面包括在30℃至40℃下曝露該晶圓至該第一酸溶液，并持續30至60秒。一種額外的方面包括該第二酸溶液包括稀釋的氫氟酸(HF)，HF在有機溶液，或是氨、H₂O₂、氟及水的混合物(APFM)中。還有另一種方面包括該第二酸溶液包括體積百分比為0.1％至0.49％的HF及剩余體積的水。尚有另一種方面包括在20℃至25℃下曝露該晶圓至該第二酸溶液，并持續20至40秒。一種額外方面包括在曝露至該第二酸溶液之后，在20℃至25℃下以去離子水清洗該晶圓，并持續60至120秒。另一種方面包括由移除在該金屬凸塊下方的該部分的金屬層所形成的底切為1微米。進一步的方面包括該第一金屬層及第二金屬層分別包括具有200至400納米(nm)厚度的銅(Cu)層及具有100至200nm厚度的鈦(Ti)層，且在曝露至該第一酸溶液及該第二酸溶液后，該部分的Cu層和Ti層被徹底地移除。尚有另一方面包括該金屬凸塊包括第一Cu層，且該金屬層包括第二Cu層，并且該第一酸溶液對該第一銅層上方的該第二銅層為選擇性。進一步的方面包括通過Cu的電化學沉積(ECD)形成該第一Cu層；以及通過銅的物理氣相沉積(PVD)形成該第二銅層。

本案發明的另一方面為一種裝置，包括：襯底；金屬座體(seat)層，在該襯底上；以及金屬凸塊，在該金屬座體層上，其中該金屬座體層是由濕蝕刻UBM層所形成，且該金屬凸塊下方的該金屬座體層的底切是小于1.5微米。

方面包括該金屬座體層包括在Ti層上的Cu層。進一步的方面包括該Cu層具有200到400nm的厚度。另一種方面包括該Ti層具有100到200nm的厚度。進一步的方面包括該金屬凸塊下方的該金屬座體層的底切為1微米。