专利名称：一种凸点与存储器激光修补工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种完成焊料凸点后进行存储器激光修补(Laser Repair)的工艺。
背景技术：
在现今的封装技术中，高效率电子元件通常都利用焊球(solder balls)或是焊料凸点(solder bumps)来达到彼此之间电和机械连接的目的。举例来说，一超大规模集成电路(ultra large scale integration，ULSI)可以利用焊球或是焊料凸点与一电路板(circuit board)或其他次级(second stage)封装基板(packaging substrate)形成电连接，这种连接技术称为倒装芯片封装(Flip-chippackaging，FC)。
请参考图1至图4，图1至图4为现有的在一半导体芯片10上进行一存储器激光修补工艺的示意图。如图1所示，半导体芯片10包含有一衬底12，衬底12上形成有一集成电路区域(未显示)，且该集成电路区域包含有一存储器(memory)结构阵列。其中，衬底12上另外包含有一凸点焊点(bumppad)14、一熔丝结构(fuse)16以及一对准结构(alignment key)18，而且凸点焊点14与该集成电路区域电连接。因此在完成后续的封装工艺后，该集成电路即可通过凸点焊点14与外部电路(extemal circuit)电连接。此外，熔丝结构16制作于该集成电路区域的上层并且电连接该存储器阵列，故当完成该存储器阵列并进行一电路测试程序以找出其中功能有问题的部分存储单元、字线(word line)或导线之后，便可以利用熔丝结构16以及一激光修补(laser repair)工艺，来替换功能有问题的部分存储单元、字线或导线线路。
现有的存储器激光修补工艺先在半导体芯片10表面形成一第一介电层20以完全覆盖凸点焊点14以及熔丝结构16。第一介电层20又称为钝化层(passivation layer)，其作用在于提供密封保护，防止水汽的侵入。接着进行一光刻和蚀刻工艺，以在凸点焊点14上方的第一介电层20中形成一接触孔21，并且暴露部分凸点焊点14。值得一提的是，第一介电层20必须由透光的材料所构成，以便后续进行激光修补工艺时，激光得以穿透并切断熔丝结构16。如图2所示，随后进行一电路测试程序，利用一探测针(probingtip)(未显示)电连接凸点焊点14以找出该集成电路区域的存储器结构中部分功能损毁的存储单元、字线或导线，并且藉由对准结构18精确地找出待激光修补的区域，并以精确的激光切割(laser zip)的步骤来切断部分熔丝结构16，以破坏该功能损毁的存储单元、字线或导线的电连接。
接着如图3所示，在半导体芯片10表面形成一由苯并环丁烯(benzocyclo-butene(BCB))、聚酰亚胺(polyimide(PI))或是BCB加上PI所构成的第二介电层22。然后如图4所示，进行一凸点底层金属化工艺(underbump metallurgy，UBM)，以在接触孔21表面溅镀形成一由特定的多层金属薄膜构成的金属层24，金属层24具有提供附着、扩散障碍、增进凸点焊点浸润与防止氧化等功能。随后再以蒸镀、印刷、电镀、沉浸(Dipping)或超声波点焊(Ultrasonic Soldering)的技术于金属层24上相对接触孔21的位置形成一焊料凸点(solder bump)26。最后将半导体芯片10置放于一封装基板(未显示)上，进行一接合热处理工艺使焊料凸点26熔融产生表面张力效应，以接合半导体芯片10与该封装衬底。
由于现有技术是先进行该电路测试以及该激光修补工艺，因此可能会对后续第二介电层22以及金属层24的形成产生影响。首先，该电路测试程序直接将该探测针电连接凸点焊点14，因此可能会在凸点焊点14表面造成一严重的探测标记(probing mark)，而后续形成于凸点焊点14表面的金属层24的阶梯覆盖(step coverage)能力很差，这将造成金属层24的附着以及扩散阻碍功能丧失或减弱，进而影响产品可靠性。此外，当金属互连(interconnect)系统利用铜工艺技术配合低介电常数材料作为金属之间的绝缘层时，直接在凸点焊点14上进行该电路测试程序可能面临因测试力量过大而造成的裸铜或是绝缘层破裂等问题。同时铜垫片在针测后的探测记号氧化问题，亦是个困难的挑战。
其次，由于在完成该电路测试程序之后进行的该激光修补工艺会切断部分熔丝结构16，因此在半导体芯片10表面形成多个具有较大长径比(aspect ratio)的沟槽(trench)27，进而可能于后续填入的第二介电层22中产生孔洞(void)，影响产品可靠性。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种凸点与存储器激光修补工艺，以解决上述问题。
在本发明的优选实施例中，本发明方法先提供一半导体芯片，其中该半导体芯片包含有一集成电路区域以及一凸点焊点形成于该半导体片的衬底上，且该凸点焊点电连接于该集成电路区域。接着于该凸点焊点上方的一第一介电层中形成一接触孔并暴露部分该凸点焊点，然后于该接触孔以外的该半导体芯片表面形成一第二介电层。接着进行一凸点底层金属化工艺，以于该接触孔表面形成一金属层并于相对该接触孔的位置形成一焊料凸点，最后完成该半导体芯片与一封装基板的接合。
本发明的凸点与存储器激光修补工艺先进行一凸点底层金属化工艺，接着形成一焊料凸点，之后再透过该焊料凸点进行一电路测试程序，最后才进行一激光修补工艺。如此一来，即可以避免现有技术中该电路测试工艺可能对形成于该凸点焊点上方的该金属层品质造成影响，或是损害该半导体芯片的电子元件结构，此外，本发明亦可以避免现有技术可能于该第二介电层中形成孔洞，进而影响产品的可靠性。
图1至图4为现有的在一半导体芯片上进行一凸点与存储器激光修补工艺的示意图；图5至图7为本发明在一半导体芯片上进行一凸点与存储器激光修补工艺的第一实施例的示意图；以及图8为本发明在一半导体芯片上进行一凸点与存储器激光修补工艺的第二实施例的示意图。
附图中的附图标记说明如下10半导体芯片12衬底14凸点焊点 16熔丝结构
18对准结构20、22介电层24金属层 26焊料凸点27沟槽40、80半导体芯片42衬底44、92凸点焊点46、88熔丝结构48、90对准结构50、52、82介电层 51接触孔54、84金属层 58、86焊料凸点具体实施方式
请参考图5至图7，图5至图7为本发明在一半导体芯片40上进行一凸点与存储器激光修补工艺的第一实施例示意图。如图5所示，半导体芯片40包含有一衬底42，衬底42上形成有一集成电路区域(未显示)，且该集成电路区域包含有一掩埋存储器(embedded memory)阵列。其中，衬底42上另外包含有一凸点焊点(bump pad)44、多个熔丝结构(fuse)46以及一对准结构(alignment key)48，以及一硅氧层(未显示)形成于熔丝结构46以及对准结构48表面。凸点焊点44与该集成电路区域电连接，因此在完成后续的封装工艺后，该集成电路即可透过凸点焊点44与外部电路电连接。此外，熔丝结构46制作于该集成电路区域的上层并且电连接该存储器结构，故当完成该存储器结构并进行一电路测试程序以找出其中功能有问题的部分存储单元、字线或导线之后，便可以利用熔丝结构46以及一激光修补(laser repair)工艺，来替换功能有问题的部分存储单元、字线或导线线路。
本发明的凸点与存储器激光修补工艺先在半导体芯片40表面形成一第一介电层50以完全覆盖凸点焊点44以及熔丝结构46。接着进行一光刻和蚀刻工艺，以在凸点焊点44上方的第一介电层50中形成一接触孔51，并暴露部分凸点焊点44。如图6所示，随后于半导体芯片40表面形成一由苯并环丁烯(benzocyclobutene(BCB))、聚酰亚胺(polyimide，(PI))或是BCB+PI构成的第二介电层52，并进行一蚀刻工艺以去除接触孔51、熔丝结构46以及对准结构48表面的第二介电层52。
接着进行凸点底层金属化工艺，以在接触孔51表面溅镀形成一由特定多层金属薄膜构成的金属层54，金属层54具有提供附着、扩散障碍、增进凸点焊点44润湿与防止氧化等功能。随后再以蒸镀、印刷、电镀、沉浸或超声波点焊的技术在金属层54上相对接触孔51的位置形成一焊料凸点58。
如图7所示，进行一电路测试程序，利用一探测针(probing tip)(未显示)电连接焊料凸点58以找出该集成电路区域的存储器阵列中部分功能损毁的存储单元、字线或导线，并且藉由一对准结构48精确地找出待激光修补区域，并以精确的激光切割(laser zip)的步骤来切断部分熔丝结构46，以破坏该功能损毁的存储单元、字线或导线的电连接。在完成上述的激光修补工艺之后，最后再将半导体芯片40放置于一封装基板(未显示)上，接着进行一接合热处理工艺使焊料凸点58熔融产生表面张力效应，以接合半导体芯片40与该封装衬底。
请参考图8，图8为本发明在一半导体芯片80上进行一凸点与存储器激光修补工艺的第二实施例的示意图。在此实施例中，在半导体芯片80表面形成第一介电层82以及接触孔之后，亦可省略上述第一实施例的第二介电层52的工艺，而直接进行该凸点底层金属层工艺以在接触孔表面溅镀形成金属层84。其后的步骤与本发明的第一实施例相同，于金属层84上相对接触孔的位置形成一焊料凸点86，并藉由焊料凸点86进行一电路测试工艺，以及进行一激光修补工艺切断部分熔丝结构88。最后将半导体芯片80置放于一封装基板(未显示)上，并进行一接合热处理工艺，以接合半导体芯片80与该封装衬底。
本发明提供的凸点与存储器激光修补工艺是在一半导体芯片表面形成一第一介电层、接触孔以及第二介电层之后，先进行一凸点底层金属层工艺以及形成一焊料凸点，接着透过该焊料凸点进行一电路测试程序，最后再进行一激光修补工艺。
与现有的凸点与存储器激光修补工艺相比，本发明的凸点与存储器激光修补工艺可以避免该电路测试程序直接将探测针电连接凸点焊点，而可能对形成于该焊点表面的金属层品质造成影响，或是损害该半导体芯片的电子元件结构。另一方面，本发明更可以避免因为该激光修补工艺于半导体芯片表面形成的沟槽，造成该第二介电层中产生孔洞，进而影响产品的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种凸点与存储器激光修补工艺，该凸点与存储器激光修补工艺包含有下列步骤提供一半导体芯片，该半导体芯片包含有一衬底，一集成电路以及至少一电连接于该集成电路的凸点焊点形成于该衬底上；于该凸点焊点表面形成一第一介电层；进行一光刻和蚀刻工艺以在该第一介电层中形成一接触孔并暴露部分的该凸点焊点；于该接触孔以外的该半导体芯片表面形成一第二介电层；进行一凸点底层金属化工艺，以在该接触孔表面形成一金属层；于该金属层上相对该接触孔的位置形成一焊料凸点；以及进行一接合工艺，以完成该半导体芯片与一封装基板的接合。
2.如权利要求1所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中该半导体芯片另包含有多个熔丝结构电连接于该集成电路；至少一对准结构；以及一硅氧层形成于该熔丝结构以及该对准结构表面。
3.如权利要求2所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中在该接触孔以外的该半导体芯片表面形成该第二介电层的方法另包含有下列步骤于该半导体芯片表面形成该第二介电层；以及进行一蚀刻工艺，以去除该接触孔表面、该熔丝结构以及该对准结构表面的该第二介电层。
4.如权利要求2所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中该集成电路另包含有一掩埋存储器阵列。
5.如权利要求1所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中在形成该焊料凸点之后，另包含有一电路测试程序以及一激光修补工艺，且该电路测试工艺利用一探测针电连接该焊料凸点以进行该电路测试工艺。
6.如权利要求1所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中该第二介电层包含有苯并环丁烯、聚酰亚胺或是苯并环丁烯+聚酰亚胺或是其它功能类似的绝缘材料。
7.一种凸点与存储器激光修补工艺，该凸点与存储器激光修补工艺包含有下列步骤提供一半导体芯片，该半导体芯片包含有一衬底，一集成电路以及至少一电连接于该集成电路的凸点焊点形成于该衬底上；于该凸点焊点表面形成一介电层；进行一蚀刻工艺以于该介电层中形成一接触孔并暴露部分的该凸点焊点；进行一凸点底层金属化工艺，以于该接触孔表面形成一金属层；于该金属层上相对该接触孔的位置形成一焊料凸点；以及进行一接合工艺，以完成该半导体芯片与一封装基板的接合。
8.如权利要求7所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中该半导体芯片另包含有多个熔丝结构电连接于该集成电路；至少一对准结构；以及一硅氧层形成于该熔丝结构以及该对准结构表面。
9.如权利要求8所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中该集成电路另包含有一掩埋存储器阵列。
10.如权利要求7所述的凸点与存储器激光修补工艺，其中在形成该焊料凸点之后，另包含一电路测试程序以及一激光修补工艺，且该电路测试工艺利用一探测针电连接该焊料凸点以进行该电路测试工艺。
全文摘要
本发明先在一半导体芯片的凸点焊点上形成一第一介电层，接着蚀刻该第一介电层以形成一接触孔并暴露部分该凸点焊点，然后于该接触孔外的该半导体芯片表面形成一第二介电层，再进行一凸点底层金属化工艺，以于该接触孔表面形成一金属层，并在该金属层上形成一焊料凸点，最后完成存储器激光修补工艺。
文档编号H01L21/768GK1463035SQ02120649
公开日2003年12月24日 申请日期2002年5月27日 优先权日2002年5月27日
发明者陈国明, 刘洪民 申请人:联华电子股份有限公司