专利名称：自动对准形成锡凸块的方法
技术领域：
本发明是有关于一种用于封装制程的锡凸块(solder bump)的制作方法，特别有关于一种自动对准形成锡凸块的方法，可直接于半导体晶片的凸块区域上制作锡凸块。
为了进一步改善覆晶技术的成本效益，传统技术是使用锡球(solderball)来制作锡凸块。如
图1所示，一半导体晶片10包含有多数个金属垫12；一聚酰亚胺(poyimide)保护层14，覆盖于晶片10表面上，且曝露出金属垫12的表面；多数个凸块区域层16，覆盖在金属垫12的曝露表面上；以及一助熔剂(flux)层18，覆盖住凸块区域层16以及保护层14。其中。凸块区域层16呈阵列排列方式，且其材质是由一粘着层以及一UMB层所构成，而助熔剂层18是用来增加锡球与凸块区域层16之间的附着性。另外，提供一印刷膜板20，其下表面包含有多数个图形区域22，通过一真空插塞卡盘26所提供的真空，可经由多数个穿孔28而使多数个锡球24被吸附在各个图形区域22内。其后，经过位置对准的步骤后，可停止提供真空或是抽调真空以提供逆流效果，以使锡球24释放而掉落在晶片10的凸块区域层16上方，如图2所示。如此一来，通过助熔剂层18所提供的附着性，可使每个锡球24固定在每一个凸块区域层16上，以用作为晶片10与封装基板之间电连接的锡凸块。其主要缺陷在于上述方法在释放锡球24时，会遭遇到对不准凸块区域层16的问题，这不但会降低制程的可靠度，还会有电性短路之虞。虽然可以采用具有高对准精确度的装置来解决这个对不准问题，但是相对地会增加制程成本、降低成本效益，且仍无法解决产率过低的问题。
本发明的目的是这样实现的一种自动对准形成锡凸块的方法，其特征是它至少包括下列步骤(1)提供一半导体晶片，其表面上包含有多数个凸块区域层；(2)喷洒多数个锡球至该半导体晶片表面上；(3)震动该半导体晶片，以筛落位于该凸块区域层以外的该锡球；(4)进行回流处理，以使位于该凸块区域层上的该锡球形成一锡凸块。
该震动步骤使每一个锡球放置在每一个凸块区域层上。该锡球的直径为100-500微米。该震动步骤使多数个锡球放置在每一个凸块区域层上。该锡球的直径为1-10微米。该半导体晶片至少包含有多数个金属垫；保护层是覆盖该半导体晶片的表面，且包含有多数个开口以曝露该多数个金属垫的表面；下凸块金属层是覆盖每一开口的侧壁与底部；附着层是形成于该下凸块金属层上；该下凸块金属层以及该附着层是构成该阵列的凸块区域层。震动该半导体晶片的方法是使用超音波震动。该回流处理所提供的加热温度到达该锡球的熔点。该回流处理是使用红外线照射器或是使用一加热板。该半导体晶片是为晶圆形式。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图3是本发明自动对准形成锡凸瑰的流程示意图。
图4-图7是本发明的制作方法的剖面示意图。
图8-图10是本发明实施例2的制作方法的剖面示意图。
然后，在步骤(2)中，如图4所示，提供一半导体晶片30，其包含有一半导体基底32，多数个金属垫34是形成于半导体基底32，一聚酰亚胺保护层36是覆盖在半导体基底32上，多数个开口38是形成于保护层36中，且使每个金属垫34的表面曝露出来，以及多数个凸块区域层40是形成于每个开口38的侧壁与底部上。其中，凸块区域层40包含有一Cr附着层以及一具有单层或多层结构的UMB层，而半导体基底32内则制作有各种导电层、绝缘层所构成的积体电路。
接着，在步骤(3)中，如图5所示，提供多数个小锡球42，通过一喷嘴44将小锡球42喷洒在半导体晶片30的表面上，其中大部分的小锡球42会掉入开口38内，而少数的小锡球42会散落在保护层36的表面上。随后，在步骤(4)中，如图6所示，利用摇振半导体晶片30的方式，将凸块区域层40以外的小锡球42筛出，例如超音波振动可将散落在保护层36表面上的小锡球42震落，同时可以使开口38内的小锡球42重新调整堆积方式，以尽量缩小相邻小锡球42之间的空隙。如此一来，这些小锡球42是自动对准地放置在每个凸块区域层40上。值得一提的是，被筛落的小锡球42可以另外存放，以提供循环利用。
最后，在步骤(5)中，如图7所示，提供回流处理，可使用各种加热方式，如IR(红外线)照射器或加热板，其加热温度需到达小锡球42的熔点，以使位于凸块区域层40上的小锡球42熔融而形成一具有弧线表面的锡凸块46。
除此之外，依据图4-图7所显示的实施例1的制作方法，也可应用在未切割的晶圆上，亦即同时在许多半导体晶片30上进行锡凸块46的制作。至于后续的封装制程，则可利用覆晶技术将半导体晶片30接合至一陶瓷或塑胶材质的基板上。本发明实施例1的方法可应用在半导体产品、液晶显示器或通讯电路产品的晶片上。
相较于传统制作锡凸块的方法，本发明是结合喷洒与摇振的方式，可使小锡球42自动对准，形成于凸块区域层40上，因此不需使用昂贵的机台便可以达到精确对准的效果，有助于降低锡凸块46的制作成本。而且，筛落的小锡球42可再回收利用，可进一步降低锡凸块46的制造成本。
实施例2参阅图8-图10所示，本发明的实施例2的制作方法是采用大体积的锡球来制作锡凸块，其直径约为100-500微米。首先，在步骤(1)中，提供多数个大锡球，其材质可为Pb/Sn或是共晶的焊锡材料，需先筛选出无缺陷、形状近似圆形及体积相近的大锡球48，其直径约为100-500微米。然后，在步骤(2)中，提供如实施例1所述的半导体晶片30，其包含有半导体基底32、金属垫34、保护层36、开口38以及凸块区域层40。
接着，在步骤(3)中，如图8所示，可使用任何相关的装置或方式，将多数个大锡球48喷洒在半导体晶片30的表面上，而由于大锡球48的直径近似开口38的口径，因此每一个凸块区域层40上恰好会填塞一个大锡球48，不过仍有部分的大锡球48会散落在保护层36表面上。
随后，在步骤(4)中，如图9所示，利用摇振半导体晶片30的方式，将凸块区域层40以外的大锡球48筛出，例如超音波振动可将散落在保护层36表面上的大锡球48震落。如此一来，这些大锡球48是自动对准地放置在每个凸块区域层40上。值得一提的是，被筛落的大锡球48可以另外存放，以提供循环利用。
最后，在步骤(5)中，如图10所示，提供回流处理，可使用各种加热方式，如IR照射器或加热板，其加热温度需到达大锡球48的熔点，以使位于凸块区域层40上的大锡球48熔融而形成一具有弧线表面的锡凸块46。
除此之外，依据图8-图10显示的实施例2的制作方法，也可应用在未切割的晶圆上，亦即同时在许多半导体晶片30上进行锡凸块46的制作。至于后续的封装制程，则可利用覆晶技术将半导体晶片30接合至一陶瓷或塑胶材板上。本发明实施例2的方法可应用在半导体产品、液晶显示器或通讯电路产品的晶片上。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作些许的更动与润饰，都柿于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种自动对准形成锡凸块的方法，其特征是它至少包括下列步骤(1)提供一半导体晶片，其表面上包含有多数个凸块区域层；(2)喷洒多数个锡球至该半导体晶片表面上；(3)震动该半导体晶片，以筛落位于该凸块区域层以外的该锡球；(4)进行回流处理，以使位于该凸块区域层上的该锡球形成一锡凸块。
2.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该震动步骤使每一个锡球放置在每一个凸块区域层上。
3.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该锡球的直径为100-500微米。
4.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该震动步骤使多数个锡球放置在每一个凸块区域层上。
5.根据权利要求4所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该锡球的直径为1-10微米。
6.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该半导体晶片至少包含有多数个金属垫；保护层是覆盖该半导体晶片的表面，且包含有多数个开口以曝露该多数个金属垫的表面；下凸块金属层是覆盖每一开口的侧壁与底部；附着层是形成于该下凸块金属层上；该下凸块金属层以及该附着层是构成该阵列的凸块区域层。
7.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是震动该半导体晶片的方法是使用超音波震动。
8.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该回流处理所提供的加热温度到达该锡球的熔点。
9.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该回流处理是使用红外线照射器。
10.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该回流处理是使用一加热板。
11.根据权利要求1所述的自动对准形成锡凸块的方法，其特征是该半导体晶片是为晶圆形式。
全文摘要
一种自动对准形成锡凸块的方法，它至少提供一半导体晶片，其表面上包含有多数个凸块区域层；喷洒多数个锡球至半导体晶片表面上；震动半导体晶片，以筛落位于凸块区域层以外的锡球；进行回流处理，以使位于凸块区域层上的锡球形成一锡凸块。具有精确对准和降低制造成本的功效。
文档编号H01L21/60GK1428832SQ01144739
公开日2003年7月9日 申请日期2001年12月24日 优先权日2001年12月24日
发明者徐震球, 李世达, 顾子琨 申请人:矽统科技股份有限公司