电镀电极的制作方法

文档序号:6831249
专利名称:电镀电极的制作方法
技术领域
本发明涉及在半导体晶片上用电镀方法制作导电柱(conductivepost)等时所需要的电镀电极的制作方法。
背景技术
在诸如超芯片级封装(Super Chip Scale Package)半导体产品中,经切割半导体晶片得到的半导体芯片的表面上制作有铜导电柱或由其他导电材料的导电柱。在其他一些半导体产品中,半导体芯片的表面上制作有焊锡凸块(solder bump)或其他种类的凸块。在以上各种半导体产品的制作过程中,这些导电柱或凸块是用电镀的方法制作成的(比如,可参照日本特许公报2003-031768)。而在进行电镀之前,需要先在半导体芯片的表面上制作电镀电极。
图1至图6显示现有技术中电镀电极的制作方法。
图1和图2显示该制作方法的第1步骤。图1是一个待加工半导体基板的表面图,图2是该半导体基板的沿图1中直线AA’的剖面图。在本例中,比如要在半导体基板的周边区域制作电镀电极。
在第1步骤中,在半导体晶片600上,通过溅镀(sputtering)处理形成导电金属层610。
图3和图4显示现有技术中电镀电极制作方法的第2步骤。同样,图3是被加工半导体基板的表面图,图4是该半导体基板的沿图3中直线AA’的剖面图。
在第2步骤中,在导电金属层610上形成负型光阻层(negativeresist layer)620。
在第2步骤和下述的第3步骤之间,为了保护该负型光阻层620,可在负型光阻层620上贴一层保护膜。
图5是被加工半导体基板的表面图,显示现有技术中电镀电极制作方法的第3步骤。
在第3步骤中,在负型光阻层620上方设置网线图案(reticlepattern),然后用步进投影光刻装置(Projection-LithographyStepper)透过网线图案对负型光阻层620进行光刻处理,这之后剥离掉贴在负型光阻层620上的保护膜。
图5中显示的各个格子状的区域700(包括700-1,700-2等)是步进投影光刻装置在一次光刻被加工可以光刻的区域,以下称之为“单位光刻区域”。步进投影光刻装置逐个对每个单位光刻区域700进行光刻处理。
在该光刻处理中,为使半导体基板的周边区域内要制作电镀电极的部分(参照图5和图6)的负型光阻层620不被光刻,需要使用多种网线图案。在图5中,在对单位光刻区域700-1(不包含电镀电极形成区域)进行光刻处理时,为使半导体基板上要制作导电柱的区域的负型光阻层620不被光刻,需要使用供导电柱形成区域用的网线图案。同样,在对单位光刻区域700-2(包含电镀电极形成区域)进行光刻处理时,为使半导体基板上要制作电镀电极的区域的负型光阻层620不被光刻,需要使用供电镀电极形成区域用的网线图案。
图6是被加工半导体基板的表面图,显示现有技术中电镀电极制作方法的第4步骤。
在第4步骤中,通过显像处理,将在第3步骤里未被光刻的、电镀电极形成区域的负型光阻层620除去,露出下层的导电金属层610的相应部分作为电镀电极650。在后续的电镀处理中,将触针(contactpin)与形成的电镀电极650接触并通电,于是在导电金属层610表面上便可形成导电柱。
实际上,根据由切割半导体晶片后制造的半导体产品的形状和大小,有必要在半导体晶片的各种位置上制作各种形状的电镀电极。然而,在以上的电镀电极制作方法中,根据电镀电极的位置和形状,需要准备多种网线图案。反过来讲,电镀电极的位置和形状依赖于网线图案。所以,选择电镀电极的位置和形状的自由度小。

发明内容
本发明的目的是提供一种可以提高电镀电极的位置和形状的自由度的电镀电极制作方法。
本发明的电镀电极制作方法包括以下步骤在半导体晶片上形成一导电金属层,在导电金属层上形成一光阻层,在光阻层上形成一遮光层以使光阻层的预定区域不被光刻,对光阻层的未被遮光层覆盖的区域进行光刻,除去遮光层,以及除去光阻层的曾被遮光层覆盖的部分,从而使导电金属层的相应部分露出,作为电镀电极。
遮光层可以是通过在光阻层上印刷遮光材料而形成。
遮光层可以形成于光阻层的周边区域。
遮光层可以包含多个遮光部。该多个遮光部最好两两成对设置,而且每两个成对的遮光部彼此相互面对而置。
形成遮光层的步骤可以包括以下步骤将遮光层形成于一个允许光线穿透的光透层,将形成有遮光层的光透层设置在光阻层上。
在光刻步骤中,可以使用步进投影光刻装置(projectionlithography stepper)对光阻层的未覆盖区域进行光刻,在光刻时,以光阻层的预定大小的区域为单位光刻区域,对光阻层的未覆盖区域的各个单位光刻区域逐个进行光刻。
在以上的本发明中,在负型光阻层表面形成遮光层来防止负型光阻层被光刻。然后用步进投影光刻装置,仅使用一种网线图案对负型光阻层的各个单位光刻区域进行光刻处理。因此,在制作电镀电极时没有必要根据电镀电极的位置和尺寸事先准备多种网线图案,而只需根据电镀电极的位置和尺寸在负型光阻层上制作遮光层。所以,电镀电极的位置和形状不依赖于网线图案,选择电镀电极的位置和形状的自由度得到提高。
特别是,因为步进投影光刻装置是对光阻层的各个单位光刻区域逐个进行光刻,所以在现有技术中,为了制作环形的电镀电极,需要对应于环的各个部位事先准备多种网线图案,所以制作环形的电镀电极很困难。而根据本发明的方法,只需沿负型光阻层的环状外缘部制作环形的遮光层即可容易地经光刻处理制作环形的电镀电极。所以,利用本发明的方法可以容易地采用环形电镀电极进行环形外缘供电方式的电镀处理。


通过以下结合附图的详细说明可以对本发明的目的,特征和优点有更清楚的了解。
图1是一个待加工半导体基板的表面图,用来说明现有技术中电镀电极的制作方法。
图2是图1中的半导体基板的沿图1中直线AA’的剖面图。
图3是被加工半导体基板的表面图。
图4是图3中的半导体基板的沿图3中直线AA’的剖面图。
图5是被加工半导体基板的表面图。
图6是被加工半导体基板的表面图。
图7是一个待加工半导体基板的表面图,用来说明本发明的电镀电极制作方法的一个例子。
图8是图7中的半导体基板的沿图7中直线AA’的剖面图。
图9是被加工半导体基板的表面图。
图10是图9中的半导体基板的沿图10中直线AA’的剖面图。
图11是被加工半导体基板的表面图。
图12是图11中的半导体基板的沿图11中直线AA’的剖面图。
图13是被加工半导体基板的表面图。
图14是被加工半导体基板的表面图。
图15是图14中的半导体基板的沿图14中直线AA’的剖面图。
图16是被加工半导体基板的表面图,用来说明本发明的电镀电极制作方法的第二个例子。
图17是被加工半导体基板的表面图。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
以下以比如超芯片级封装(Super Chip Scale Package)半导体产品,即由切割半导体晶片得到的半导体芯片的表面上制作有比如铜导电柱的半导体产品,以及在半导体芯片的表面上制作有焊锡凸块或由其他种类的凸块的半导体产品为例,说明在以上半导体产品的制作过程中,在半导体芯片的表面上制作电镀电极的方法。
图7和图8显示本实施例的电镀电极制作方法的第1步骤。图7是一个待加工半导体基板的表面图,图8是该半导体基板的沿图7中直线AA’的剖面图。在本例中,比如要在半导体基板的周边区域制作电镀电极。
在第1步骤中,在比如直径为8英尺(20.32cm)的硅晶片,或其他半导体晶片100上,形成用于制作内连接引线(interconnection)的导电金属层110。比如可以用溅镀的方法来形成导电金属层110。比如,在氩气等放电气体中通过辉光放电将离子注入目标物导电金属层110的上表面。
图9和图10显示本实施例的电镀电极制作方法的第2步骤。同样,图9是被加工半导体基板的表面图,图10是该半导体基板的沿图10中直线AA’的剖面图。
在第2步骤中,在导电金属层110上形成负型光阻层120。负型光阻层120在被紫外线等照射后,其被照射的部分变得不溶解于或难溶解于显像液。所以在显像处理后,该被照射的负型光阻层120的部分依然残留于导电金属层110表面。
负型光阻层120可以通过将干膜光阻剂(dry film resist)贴至导电金属层110的表面而形成,或将感光性树脂作为光阻剂涂至导电金属层110的表面而形成。利用将干膜光阻剂贴至导电金属层110的方法来形成负型光阻层120时,可以容易地形成负型光阻层120,而且,在电镀处理后也可以容易地除去负型光阻层120。
利用将光阻剂涂至导电金属层110上的方法来形成负型光阻层120时,比如可以利用旋转涂膜(spin coat)的办法来涂光阻剂。在用旋转涂膜的方法时,负型光阻层120的厚度决定于作为原材料的光阻剂的粘度,旋转涂膜机的转速等因素。
图11和图12显示本实施例的电镀电极制作方法的第3步骤。同样,图11是被加工半导体基板的表面图,图12是该半导体基板的沿图11中直线AA’的剖面图。
在第3步骤中,首先,直到下述的第5步骤为止,为了保护负型光阻层120,在负型光阻层120表面贴上一层保护膜130。该保护膜130允许用来光刻的紫外线透过。保护膜130可以用聚酯PET(PolyEthylene Terephthalate)材料制成。
进一步,在保护膜130表面上一定位置印刷上墨(ink)形成一遮光层140来阻止光线照射到负型光阻层120。比如,可以沿负型光阻层120的外缘部形成环状的遮光层140。比如,遮光层140可以用普通的喷墨打印机打印制成。除了墨(ink)以外,任何有遮光功能的材料都可以用来制作遮光层140。比如也可以以添加了有遮光功能颜料的环氧树脂为原料,用分配器(dispenser)来制作遮光层140。
还可以用其他方法来制作遮光层140。比如可以事先在保护膜130表面,在相应于负型光阻层120的外缘部的位置上形成环状的遮光层140,然后将带有环状遮光层140的保护膜130贴至负型光阻层120上。
图13是被加工半导体基板的表面图,显示本实施例的电镀电极制作方法的第4步骤。
在第4步骤中,在保护膜130和负型光阻层120的上方设置网线图案(未图示),然后将步进投影光刻装置(未图示)设置于网线图案上方。步进投影光刻装置发出的紫外线透过网线图案照射到保护膜130和负型光阻层120,从而对负型光阻层120进行光刻处理。需要强调的是,在本实施例中,由于形成了遮光层140,在光刻处理中只需要用一种供导电柱形成区域用的网线图案,保证导电柱形成区域的负型光阻层120不被光刻。
图13中显示的各个格子状的区域200是步进投影光刻装置的单位光刻区域。步进投影光刻装置逐个对每个单位光刻区域200进行光刻处理。
在步进投影光刻装置开始对负型光阻层120进行光刻处理后,负型光阻层120的未被遮光层140覆盖的部分均被光刻,这些被照射的部分变得不溶解于或难溶解于显像液。而被遮光层140覆盖的负型光阻层120的部分未被照射,没有被光刻,所以这些未被照射的部分可溶解于显像液。
图14和图15显示本实施例的电镀电极制作方法的第5步骤。同样,图14是被加工半导体基板的表面图,图15是该半导体基板的沿图14中直线AA’的剖面图。
在第5步骤中,剥离掉贴在负型光阻层120上的带有遮光层140的保护膜130、然后将半导体晶片100浸于显像液中进行显像处理。
如上所述,在第4步骤的光刻处理中,由于负型光阻层120的未被遮光层140覆盖的部分被光刻,这些被照射的部分变得不溶解于或难溶解于显像液,所以在显像处理后,该被照射的负型光阻层120的部分依然残留于导电金属层110表面。而被遮光层140覆盖的负型光阻层120的部分未被照射,依然可溶解于显像液,所以在显像处理后,这些未被照射的负型光阻层120的部分被除去,露出其下方的导电金属层110。由于遮光层140是环形的,被除去的负型光阻层120的部分以及露出的导电金属层110也呈环形。导电金属层110的该环形部分即被用做电镀电极150。在后续的电镀处理中,以环形外缘供电方式向电镀电极150通电,于是在导电金属层110表面上形成导电柱或凸块。在电镀处理后除去负型光阻层120。
在本实施例中,由于形成了遮光层140,在光刻处理中只需要用一种供导电柱形成区域用的网线图案,保证导电柱形成区域的负型光阻层120不被光刻。具体讲,由于遮光层140可以容易地用打印等普通的方式制成,也可以容易地除去,所以,在制作电镀电极时没有必要根据电镀电极的位置和尺寸事先准备多种供电镀电极用的网线图案,而只需根据电镀电极的位置和尺寸印刷制作遮光层。在需要改变电镀电极的位置和尺寸时,可以轻易地除去先前印刷制作的遮光层,重新印刷制作新的遮光层。
在上面的例子中,导电金属层110的外缘部整体都被露出,形成一个环形的电镀电极150。也可以只将导电金属层110外缘部的一部分露出,形成多个离散的电镀电极。以下参照图16和图17说明制作这样的电镀电极的方法。
第2例的第1和第2步骤与上例中图7、图8显示的第1步骤,图9、图10显示的第2步骤相同、不再重复说明。
图16是被加工半导体基板的表面图,显示本实施例的电镀电极制作方法的第2例的第3步骤。
在第3步骤中,为了保护负型光阻层120,在负型光阻层120表面贴上一层允许紫外线穿透的保护膜130。然后,在保护膜130表面上一定位置印刷上墨(ink)形成一遮光层140来阻止光线照射到负型光阻层120。比如,可以负型光阻层120的外缘部的指定位置上形成多个遮光部142。如图16所示,这些遮光部两两成对设置,每个遮光部都面对另一个遮光部。这样安排遮光部142可以使得电镀处理后得到的导电柱或凸块在导电金属层110上均匀分布、是可以优先采用的方式。
当然、也可以事先在保护膜130表面相应于负型光阻层120的外缘部的指定的位置上形成这些遮光部142,然后将带有遮光部142的保护膜130贴至负型光阻层120上。
第4步骤与图13显示的第4步骤一样、即进行光刻处理。
图17是被加工半导体基板的表面图,显示本实施例的电镀电极制作方法的第2例的第5步骤。
在第5步骤中,剥离掉贴在负型光阻层120上的带有遮光部142的保护膜130,然后将半导体晶片100浸于显像液中进行显像处理、除去先前被多个遮光部142覆盖的负型光阻层120的离散的部分,露出其下方的导电金属层110的多个离散的部分。导电金属层1 10的这些多个离散的部分即被用做电镀电极152。在后续的电镀处理中,向该多个离散的电镀电极152通电,于是在导电金属层110表面上形成多个离散的导电柱或凸块。在电镀处理后除去负型光阻层120。
在以上例子中、在负型光阻层120表面贴上保护膜130,再沿负型光阻层120的外缘部在保护膜130表面形成遮光层140或遮光部142。然后用步进投影光刻装置,仅使用一种供导电柱形成区域用的网线图案,对负型光阻层120的各个单位光刻区域进行光刻处理。在光刻处理后,剥离掉贴在负型光阻层120上的带有遮光层140或遮光部142的保护膜130、将半导体晶片100浸于显像液中进行显像处理、除去先前被遮光层140或遮光部142覆盖的负型光阻层120的部分,露出其下方的导电金属层110,用导电金属层110的这些露出的部分做电镀电极150或152。
因此,在制作电镀电极时没有必要根据电镀电极的位置和尺寸事先准备多种供电镀电极用的网线图案,而只需根据电镀电极的位置和尺寸在负型光阻层上制作遮光层。在需要改变电镀电极的位置和尺寸时,可以轻易地除去先前的遮光层,重新制作新的遮光层。所以,电镀电极的位置和形状不依赖于网线图案,选择电镀电极的位置和形状的自由度得到提高。再者,由于制作遮光层比制作多种网线图案容易,费用小,所以还可以降低生产成本。
另外,因为在用步进投影光刻装置对光阻层进行光刻时,要对光阻层的各个单位光刻区域逐个进行光刻,所以在现有技术中,在使用步进投影光刻装置对光阻层进行光刻来制作环形的电镀电极时,需要对应于环的各个部位事先准备多种供电镀电极用的网线图案,所以制作环形的电镀电极很困难。而根据本发明的方法,只需沿负型光阻层的环状外缘部制作环形的遮光层即可容易地用步进投影光刻装置对光阻层进行光刻来制作环形的电镀电极。所以,利用本发明的方法可以容易地采用环形电镀电极进行环形外缘供电方式的电镀处理。
以下总结本发明的效果。
如上所述,根据本发明的方法制作电镀电极时,没有必要根据电镀电极的位置和尺寸事先准备多种供电镀电极用的网线图案,电镀电极的位置和形状不依赖于网线图案,选择电镀电极的位置和形状的自由度得到提高,还可以降低生产成本。
以上说明了是本发明的优选实施例,但是本发明并不限于以上的实施例,属于相关领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围的前提下做种种修改。
权利要求
1.一种制作电镀电极的方法,包括以下步骤在半导体晶片上形成一导电金属层;在所述导电金属层上形成一光阻层;在所述光阻层上形成一遮光层以使所述光阻层的预定区域不被光刻;对所述光阻层的未被所述遮光层覆盖的区域进行光刻;除去所述遮光层;以及除去所述光阻层的曾被所述遮光层覆盖的部分,从而使所述导电金属层的相应部分露出,作为所述电镀电极。
2.根据权利要求1所述的制作电镀电极的方法,其中,在形成所述遮光层的步骤中,所述遮光层是通过在所述光阻层上印刷遮光材料而形成的。
3.根据权利要求1所述的制作电镀电极的方法,其中,在形成所述遮光层的步骤中,所述遮光层被形成于所述光阻层的周边区域。
4.根据权利要求3所述的制作电镀电极的方法,其中,所述遮光层为环形。
5.根据权利要求1所述的制作电镀电极的方法,其中,在形成所述遮光层的步骤中,所述遮光层包含多个遮光部。
6.根据权利要求5所述的制作电镀电极的方法,其中,所述多个遮光部两两成对安置,该成对的两个遮光部彼此相互面对而置。
7.根据权利要求1所述的制作电镀电极的方法,其中,所述形成遮光层的步骤包括以下步骤将所述遮光层形成于一光透层,该光透层允许光线穿过;以及将形成有遮光层的所述光透层安置在所述光阻层上。
8.根据权利要求1所述的制作电镀电极的方法,其中,在所述光刻步骤中,使用步进投影光刻装置对所述光阻层的所述未覆盖区域进行光刻,在光刻时,以所述光阻层的预定大小的区域为单位光刻区域,对所述光阻层的所述未覆盖区域的各个单位光刻区域逐个进行光刻。
全文摘要
一种可以提高电镀电极的位置和形状的自由度的电镀电极制作方法。在负型光阻层(120)表面贴上保护膜(130),再沿负型光阻层(120)的外缘部在保护膜(130)表面形成遮光层(140,142)。然后用步进投影光刻装置,仅使用一种网线图案,对负型光阻层(120)的各个单位光刻区域进行光刻处理。在光刻处理,剥离掉贴在负型光阻层(120)上的保护膜(130)和遮光层(140,142)、进行显像处理、除去先前被遮光层(140,142)覆盖的负型光阻层(120)的部分,露出其下方的导电金属层(110)。导电金属层(110)的这些露出的部分即为电镀电极(150,152)。
文档编号H01L21/288GK1574254SQ20041004908
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者山野孝治 申请人:新光电气工业株式会社
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