专利名称：高分辨率焊接凸块形成方法
技术领域：
本发明涉及一种高分辨率焊接凸块形成方法，特别是一种可形成高纵横比(High Aspect Ratio)细间距高密集度的焊接凸块的焊接凸块形成方法。
图1A至图1G显示一种传统封装制程的凸块形成方法。参考图1A所示，显示一焊接凸块形成前的组件封装结构，此组件封装结构包含一组件100、一焊垫102(Pad)、一保护层104(Passivation Layer)与一焊接凸块下金属层106(Under Bump Metal)。如图1B所示，为了形成焊接凸块于焊接凸块下金属层106上，必须形成一光阻层108于图1A所示的结构上。接着如图1C所示，以微影制程将光阻层108曝光显影以暴露出焊接凸块下金属层106，使焊接凸块能形成于焊接凸块下金属层106。接着如图1D所示，以电镀的制程将一焊接凸块(Solder Bump)110形成于焊接凸块下金属层106上，而一般电镀的过程繁复且耗时较长久制造成本较高。另一种形成焊接凸块于焊接凸块下金属层106上的方法是利用钢版(Stencil Mask)将焊锡膏利用印刷法填入钢版上的开口，前提是钢版上的图案必须与焊接凸块下金属层106精确对准。还有一种形成焊接凸块于焊接凸块下金属层106上的方法是利用一种光阻膜定义的印刷(Photo Film Defined Printing)方式，但是受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而不适于形成高纵横比(High Aspect Ratio)细间距(Fine Pitch)的焊接凸块。
图1E显示形成焊接凸块110后移除光阻层108的结果。而图1F显示蚀刻焊接凸块下金属层106以曝露出保护层104的结果。在正式进行焊接前，经回焊(Reflow)制程加热后，焊接凸块110形成如图1G所示的型态。
上述传统封装制程的凸块形成方法具有以下多项缺点。图1A至图1G所示的凸块形成方法使用了耗时且高成本的电镀制程，而使用钢版形成焊接凸块对准不易且钢版成本高。另外光阻膜定义的印刷(Photo Film Defined Printing)的方式受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而不适于形成高纵横比(High Aspect Ratio)细间距的焊接凸块。
有鉴于上述传统封装结构与制程的缺点，因此有必要发展出一种新颖进步的结构与制程以克服传统结构与制程的缺点。
本发明的另一目的为提供一种可形成较小的焊接凸块与焊接凸块间距的高纵横比焊接凸块形成方法。
本发明的再一目的为提供一种对准精确度高的高分辨率焊接凸块形成方法。
为了达成上述的目的，本发明提供一种高分辨率焊接凸块形成方法，该高分辨率焊接凸块形成方法包含以下步骤首先提供一基板，其中该基板上具有多个焊垫与一防焊膜；接着形成一介电层覆盖该基板并转移多个焊接凸块的图案进入该介电层以形成多个开口并暴露出该焊垫；然后将焊料如焊膏或微小焊球填入该开口并执行回焊制程；接着移除该介电层。
本发明的该方法之一包含以下步骤提供一基板，其中该基板上具有多个焊垫与一防焊膜；形成一离形膜覆盖该基板；以一垂直方向开孔加工的方法转移多个焊接凸块的图案进入该离形膜以形成多个开口并暴露出该焊垫；将焊料填入该开口；对该基板执行回焊制程以形成多个焊接凸块；移除该离形膜；及对该焊接凸块执行一压平制程。
上述的该垂直方向开孔加工的方法包含激光开孔法。
上述的该垂直方向开孔加工的方法包含电浆蚀刻法。
上述的该离形膜移除后，对该基板执行一干式蚀刻制程清洗该基板表面。
上述的该离形膜移除后，对该基板执行一次回焊制程。
本发明的该方法之二包含以下步骤提供一基板，其中该基板上具有多个焊垫；依序形成一非感光性介电层覆盖该基板与一离形膜覆盖该非感光性介电层；以一垂直方向开孔加工的方法转移多个焊接凸块的图案进入该离形膜与非感光性介电层以形成多个开口并暴露出该焊垫；将焊料填入该开口；对该基板执行回焊制程以形成多个焊接凸块；移除该离形膜；及对该焊接凸块执行一压平制程。
上述的该垂直方向开孔加工的方法包含激光开孔法。
上述的该垂直方向开孔加工的方法包含电浆蚀刻法。
上述的该离形膜移除后，对该基板执行一干式蚀刻制程清洗该基板表面。
上述的该离形膜移除后，对该基板执行一次回焊制程。
图3E显示图3D中所示的焊膏或微小焊球经回焊制程形成焊接凸块的结果；图3F显示将离形膜介电层移除的结果；图3G显示再进行一次回焊制程的结果；图3H显示进行一次压平制程使焊接凸块顶部平坦化的结果。
图中符号说明100 组件102 焊垫104 保护层106 焊接凸块下金属层108 光阻层焊接110 凸块200 基板202 覆晶接合凸块焊垫204 防焊膜206 介电层208 焊膏或微小焊球210 焊接凸块300 基板302 覆晶接合凸块焊垫304 电路结构306 介电层307 介电层308 焊膏或微小焊球310 焊接凸块以下将根据本发明所附图标做详细的说明，请注意图标均为简单的形式且未依照比例描绘，而尺寸均被夸大以利于了解本发明。
在本发明的较佳实施例中，凸块形成方法应用于覆晶封装(FlipChip Package)制程上。图2A至图2H以及图3A至图3H分别显示本发明较佳实施例中的有关于基板(Substrate)部份的制程。
参考图2A所示，一基板200上具有多个覆晶接合凸块焊垫(FlipChip Bump Pad)202与一防焊膜(Solder Mask)204。防焊膜用于覆盖并保护基板上焊接点以外的部份，并避免焊接凸块形成于基板上焊垫以外的部份，同时避免基板上的电路导线受到外来环境的侵害。图2A所示的基板200为非防焊膜定义(Non-Solder-Mask-Defined)的基板，但本发明所用的基板亦可为(Solder-Mask-Defined)的基板，亦即防焊膜覆盖整个基板包括凸块焊垫的周边，而仅暴露出凸块焊垫的平面部份。防焊膜204可由传统的材料与方法形成，例如感光材料与曝光及显影制程。接着参考图2B所示，在图2A所示的结构上覆盖一介电层206，此介电层206以一离形膜(Release Film)较佳。而离形膜为一般封装制程所用的介电膜，用于防止基板在运送至后续制程的过程中遭受外部环境所污染。本发明使用的离形膜则用于定义焊接凸块的形成位置并于制程完成后可剥离除去。
参考图2C所示，介电层206为离形膜，蚀刻介电层206的方式为垂直方向开孔加工的方法，例如非等向性蚀刻法。特别是以激光开孔(Laser)的方式或是电浆蚀刻(Plasma Etching)的制程移除离形膜位于凸块焊垫202上的部分，以形成开口(Opening)。利用激光开孔或是电浆蚀刻可以达成高分辨率精确对准的开口，使焊接凸块能准确形成于凸块焊垫上，同时可进一步缩小焊接凸块的间距(Pitch)，并成功地形成高纵横比(high Aspect Ratio)细间距高密集度的焊接凸块。接着参考图2D所示，将焊膏或微小焊球(Solder Paste/Solder Powder)208以刮刀印刷(Squeegee Printing)的方式填入暴露出凸块焊垫202的开口内，并将溢出的焊膏或微小焊球移除。焊膏由许多微小焊球(SolderSphere)、溶剂与助焊(熔)剂(Flux)构成，而焊球通常为共晶成分的锡铅合金。
参考图2E所示，图2D中所示的焊膏208经回焊、清洗制程形成图中的焊接凸块210。而当使用微小焊球则须于印刷后回焊前再加入助焊剂，如此可将焊球气泡缩减至最少。而于图2F中，将介电层206移除，并可使用干式蚀刻或电浆清洗表面。然后如图2G中所示，可再进行一次回焊制程。最后如图2H中所示，进行一次压平(Coining)制程使焊接凸块210顶部平坦化并有较佳的共平面性以利与晶圆上的焊接凸块接合。
图3A至图3H所示者为不具有防焊膜的基板部份的制程，一基板300上具有多个覆晶接合凸块焊垫302与电路结构304。而图3B所示为在图3A所示的结构上覆盖介电层306与307的结果，介电层306与307用于定义焊接凸块的形成位置，此而介电层306与307包含非感旋光性介电层，而介电层307以离形膜较佳。此外，介电层306与307的间可选择性地加上一黏性胶膜。
接着参考图3C所示，介电层306与307被蚀刻以暴露出凸块焊垫302，蚀刻介电层306与307的方式可为传统垂直方向开孔加工的方法，例如非等向性蚀刻法。介电层307为离形膜，则可以激光开孔的方式或是电浆蚀刻的制程移除介电层306与离形膜位于凸块焊垫302上的部分，以形成开口。利用电浆蚀刻的制程来形成开口必须于离形膜上应用蚀刻屏蔽。利用激光开孔或是电浆蚀刻可以达成高分辨率精确对准的开口，使焊接凸块能准确形成于凸块焊垫上，同时可进一步缩小焊接凸块的间距，并成功地形成高纵横比细间距高密集度的焊接凸块。接着参考图3D所示，将焊膏或微小焊球308以刮刀印刷的方式填入暴露出凸块焊垫302的开口内，并将溢出的焊膏或微小焊球移除。焊膏由许多微小焊球、溶剂与助焊(熔)剂构成，而焊球通常为共晶成分的锡铅合金。
参考图3E所示，图3D中所示的焊膏308经回焊、清洗制程形成图中的焊接凸块310。而当使用微小焊球则须于印刷后回焊前再加入助焊剂，如此可将焊球气泡缩减至最少。而于图3F中，将介电层307移除，并可使用干式蚀刻或电浆清洗表面。然后如图3G中所示，可再进行一次回焊制程。最后如图3H中所示，进行一次压平制程使焊接凸块310顶部平坦化并有较佳的共平面性以利与晶圆上的焊接凸块接合。
在本发明的一较佳实施例中利用介电层特别是离形膜以及激光开孔的方式或是电浆蚀刻的制程来精确定位基板上的焊接凸块的形成位置，可以于介电层内形成高分辨率精确对准的开口，使焊接凸块能准确形成于基板上的凸块焊垫上，同时可进一步缩小焊接凸块的间距，并成功地形成高纵横比(High Aspect Ratio)细间距高密集度的焊接凸块，同时可克服使用钢版(Stencil Mask)形成焊接凸块所造成的对准不易及钢版(Stencil Mask)高成本的问题，以及解决传统光阻膜定义的印刷(Photo Film Defined Printing)方式受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而难以形成高纵横比(high Aspect Ratio)细间距的焊接凸块或焊垫的问题。此外，利用焊膏或微小焊球填入高纵横比(high AspectRatio)细间距高密集度以及高分辨率精确对准的开口内以形成焊接凸块可解决传统以电镀法形成焊接凸块耗时且高成本的问题。
上述有关发明的详细说明仅为范例并非限制。其它不脱离本发明的精神的等效改变或修饰均应包含在的本发明的权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，该方法包含提供一基板，其中该基板上具有多个焊垫与一防焊膜；形成一离形膜覆盖该基板；以一垂直方向开孔加工的方法转移多个焊接凸块的图案进入该离形膜以形成多个开口并暴露出该焊垫；将焊料填入该开口；对该基板执行回焊制程以形成多个焊接凸块；移除该离形膜；及对该焊接凸块执行一压平制程。
2.如权利要求1所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，上述的该垂直方向开孔加工的方法包含激光开孔法。
3.如权利要求1所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，上述的该垂直方向开孔加工的方法包含电浆蚀刻法。
4.如权利要求1所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，当上述的该离形膜移除后，对该基板执行一干式蚀刻制程清洗该基板表面。
5.如权利要求1所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，当上述的该离形膜移除后，对该基板执行一次回焊制程。
6.一种高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，该方法包含提供一基板，其中该基板上具有多个焊垫；依序形成一非感光性介电层覆盖该基板与一离形膜覆盖该非感光性介电层；以一垂直方向开孔加工的方法转移多个焊接凸块的图案进入该离形膜与非感光性介电层以形成多个开口并暴露出该焊垫；将焊料填入该开口；对该基板执行回焊制程以形成多个焊接凸块；移除该离形膜；及对该焊接凸块执行一压平制程。
7.如权利要求6所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，上述的该垂直方向开孔加工的方法包含激光开孔法。
8.如权利要求6所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，上述的该垂直方向开孔加工的方法包含电浆蚀刻法。
9.如权利要求6所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，当上述的该离形膜移除后，对该基板执行一干式蚀刻制程清洗该基板表面。
10.如权利要求6所述的高分辨率焊接凸块形成方法，其特征在于，当上述的该离形膜移除后，对该基板执行一次回焊制程。
全文摘要
本发明涉及一种高分辨率焊接凸块形成方法，此方法利用介电层特别是离形膜以及开孔的方式或是电浆蚀刻的制程来精确定位基板上的焊接凸块的形成位置，因此可以于介电层内形成高分辨率精确对准的开口，使焊接凸块能准确形成于基板上的凸块焊垫，同时可进一步缩小焊接凸块的间距，并成功地形成高纵横比(High Aspect Ratio)细间距高密集度的焊接凸块，同时可节省制作时间，降低成本。
文档编号H01L21/02GK1392024SQ02124478
公开日2003年1月22日 申请日期2002年6月28日 优先权日2002年6月28日
发明者何昆耀, 宫振越 申请人:威盛电子股份有限公司