专利名称：形成焊接凸块的方法
形成焊接凸块的方法
技术领域：
本发明是关于一种晶片焊接的方法，特别是一种形成焊接凸块的方法。背景技术：
覆晶接合(flip-chip)技术是目前广为利用的电子构装技术。不同于传统封 装技术的是，在覆晶接合技术中，晶粒(die)不再是将焊垫经由打金线(wire bonding)的方式来电性连接到封装基板上，而是将其反转过来透过焊接凸块 来电性连接并装着(mount)到封装基板上。由于覆晶接合技术不需要金线的连 接，故能大幅缩小封装体的尺寸以及增加晶粒与封装基板间电路传递的速度。
请参考图1至图6,图1至图6为现有形成焊接凸块IO的方法示意图。 如图1所示，首先提供一个基底12，例如已完成内部组件及线路设置的晶 圆。基底12的表面上包含有一个图案化的保护层14 (passivation layer),且 保护层14暴露出若干个焊垫16。其中焊垫16可由铜或铝所构成，用来电性 连接形成于基底12中的内部线路(图中未显示)与封装基板上的外部线路(图 中未显示)。
如图2所示，接着利用溅镀、沉积与蚀刻等制程形成若干层堆叠的凸块 下金属层18(under bump metallurgy layer),并覆盖于每一焊垫16及保护层14。 其中凸块下金属层18可依序由铝/镍钒/铜或钛/镍钒/铜所构成。如图3所示， 然后在整个基底12表面形成一个光阻层20，覆盖于保护层14与凸块下金属 层18上方。其中光阻层20的材料可为干膜光阻或液态光阻。
接着如图4所示，进行曝光与显影制程将光阻层20图案化，以在光阻层 20形成若干个开口 22,相对应地暴露出各焊垫16上方的凸块下金属层18。 如图5所示，然后利用电镀的方式将焊料24填布于各开口 22中，其中焊料 24可为锡或铜等材料。接着剥除光阻层20。如图6所示，最后进行回焊(reflow) 制程，以在各相对应的焊垫16上方形成若干个焊接凸块10，完成现有形成 焊接凸块10的方法。
然而现有技术中，在光阻层20中形成若干个开口 22时，受到凸块下金 属层18反射的曝光光线以及显影制程所使用的显影液与化学溶剂等因素的 影响，将会无可避免的侵蚀各开口 22中与凸块下金属层18相连接的部分的 光阻层20底部，造成底切现象，形成大小程度不同的底切孔26，进而导致 后续填入开口 22中的焊料24除了覆盖暴露于开口 22中的凸块下金属层18， 也同时填满被侵蚀的光阻层20底部的底切孔26。因此当后续进行回焊制程 时，填入开口 22的焊料24将会因底切孔26所填入的焊料24的缘故，而导 致焊接凸块IO的底面积比原先预定的大，且大小不一，进而影响整个制程的 良率与稳定性。因此，如何能够有效控制焊接凸块于回焊制程时的大小即为 当前重要的课题之一。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种形成焊接凸块的方法，来解决上述现有 技术中的问题。
根据本发明的前述目的，本发明提供一种形成焊接凸块的方法，该方法 包含有下列步骤。首先，提供一个基底，且该基底表面依序形成有至少一个 焊垫、 一个覆盖在该基底表面并暴露部分该焊垫的图案化保护层以及一个凸 块下金属层(UBM layer)。接着在该凸块下金属层表面形成一个图案化光阻 层，且该图案化光阻层包含有至少一个开口，用来暴露部分该凸块下金属层。 之后在该开口内的部分该凸块下金属层表面形成一个底镀层(footplating),并 在该开口中填入焊料。然后进行光阻剥离步骤，以移除该图案化光阻层，并
进行蚀刻制程步骤，利用该焊料当作屏蔽以蚀刻部分该底镀层与部分该凸块 下金属层，接着进行回焊(reflow)制程以形成该焊接凸块。
由于本发明先利用图案化光阻层在凸块下金属层表面形成开口并暴露出 部分该凸块下金属层，随后在该开口内形成底镀层并覆盖部分暴露出的凸块 下金属层与底切孔，再在该开口内填入焊料并去除未被焊料所覆盖的部分底 镀层与部分凸块下金属层，因此可有效增强填入开口内的焊料与凸块下金属 层间的结构，以在后续进行回焊制程来形成焊接凸块时控制凸块的大小，进 而提升制程的良率与稳定性。
图1至图6为现有形成焊接凸块的方法示意图。
图7至图12为本发明实施方式中形成焊接凸块的方法示意图。
具体实施方式
请参照图7至图12，图7至图12为本发明最佳实施例形成焊接凸块的 方法示意图。如图7所示，首先提供一个基底30,例如一个晶圆，且基底30 表面形成有若干个导体结构，例如焊垫32,其材质通常为铜或铝，用来电性 连接形成于基底30中的内部线路(图中未显示)与封装基板上的外部线路(图 中未显示)。接着形成一个图案化保护层34覆盖于基底30表面并分别暴露各 焊垫32的部分表面，用来保护晶圓中的内部线路(图中未显示)。接着进行溅 镀制程(sputtering)、沉积与蚀刻等制程，以形成若干层堆叠的覆盖在部分暴 露出的焊垫32与图案化保护层34表面的凸块下金属层36(under bump metallurgy layer，简称UBM layer)。其中，凸块下金属层36通常由一个黏着层 (adhesion layer)、 一个阻障层(barrier layer)、以及一个润湿层所组成(未具体 图示)。黏着层可以提供焊垫32及图案化保护层34良好的黏着性，其材质可 为铝、钛、铬、鴒化钛等。阻障层用以防止焊球与焊垫的金属互相扩散，其 材质可为镍钒、镍等。而润湿层提供凸块下金属层36与焊球之间良好的沾附 性，其材质可为铜、钼、铂等。
如图8所示，随后在凸块下金属层36表面形成一个图案化屏蔽，例如一 个光阻层38。 一般而言，光阻层38可选用液态光阻或干膜光阻。接着进行 曝光显影制程，以相对应地暴露出各焊垫32上方的凸块下金属层36，同时 形成后续焊接凸块的开口 40。换句话说，此开口 40即为后续填入的焊料与 凸块下金属层36的结合区，而其厚度是与后续将形成的焊接凸块的高度相 关。此外，在本实施例中，开口 40位于焊垫32的正上方。然而，在其他实 施例中，开口 40也可形成于邻近焊垫32的凸块下金属层36上，以配合RDL (Redistribution Layer,简称RDL )制程中因接点配置设计上的需要而需变 更接点的位置。
接着在开口 40内的部分凸块下金属层36表面形成一个底镀层42(foot plating),例如一个铜金属层。如图9所示，底镀层42是形成于光阻层38的 开口 40底部并覆盖暴露于开口 40的凸块下金属层36。然后在填入底镀层42 后，进行电镀制程以在开口 40中填入焊料44,并完全覆盖底镀层42。
由于在光阻层38中形成开口 40时，受到凸块下金属层36反射的膝光光 线以及显影制程所使用的显影液与化学溶剂等因素的影响，将会无可避免的
侵蚀各开口 40中与凸块下金属层36相连接的部分的光阻层38底部，造成底 切现象，形成大小程度不同的底切孔45。因此本发明先在开口 40底部填入 底镀层42，用来填满被侵蚀的光阻层38底部的底切孔45,然后进行电镀制 程而在开口 40中填入焊料44,并完全覆盖底镀层42。最后再利用底镀层42 与焊料44的材质、厚度、晶格结构等蚀刻选择比的控制参数，去除未被焊料 44所覆盖的部分底镀层42与部分凸块下金属层36,直至图案化保护层34 表面，进而有效控制后续回焊所形成焊接凸块的大小。
如图10所示，接着进行光阻剥除步骤，以移除光阻层38。如图11所示， 随后进行蚀刻制程步骤，利用焊料44当作屏蔽以蚀刻部分底镀层42与部分 凸块下金属层36，直至图案化保护层34表面。最后如图12所示，再对焊料 44进行回焊(reflow)制程，使焊料44因表面张力而变成球状，以在所对应的 焊垫32与凸块下金属层36上形成一个焊接凸块46。
与现有技术相比，本发明形成焊接凸块的方法是先利用一个图案化光阻 层在凸块下金属层表面形成开口并暴露出部分该凸块下金属层，随后在该开 口内形成一个底镀层并覆盖部分暴露出的凸块下金属层与底切孔，再在该开 口内填入焊料并去除未被焊料所覆盖的部分底镀层与部分凸块下金属层，因 此可在后续进行回焊制程以形成焊接凸块时有效控制凸块的大小并提升制程 的良率与稳定性。
权利要求
1.一种形成焊接凸块的方法，该方法包含有如下步骤提供一基底，且该基底表面形成有一凸块下金属层的步骤；在该凸块下金属层表面形成一个图案化光阻层，且该图案化光阻层包含有至少一开口，用以暴露部分该凸块下金属层的步骤；在该开口中填入焊料的步骤；进行光阻剥离，以移除该图案化光阻层的步骤；进行蚀刻制程步骤，利用该焊料当作屏蔽以蚀刻部分该凸块下金属层的步骤；以及进行回焊制程以形成该焊接凸块的步骤其特征在于其还包括在开口中填入焊料之前在该开口内的部分凸块下金属层表面形成一个底镀层的步骤，在进行蚀刻制程步骤中还包括利用该焊料当作屏蔽蚀刻部分该底镀层。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于前述基底为一晶圓。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在基底表面形成一凸块下 金属层的步骤还包括在该基底与该凸块下金属层之间另设置有至少一个焊 垫电连接设于该基底中的电路，前述开口位于该焊垫上方，以及一个图案 化保护层覆盖于该基底表面并暴露部分该焊垫的步骤。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该底镀层为一铜金属层。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该凸块下金属层包含有一 黏着层、 一阻障层与一湿润层。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该凸块下金属层是利用濺 镀制程所形成。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该填入焊料步骤是利用一 电镀方式所达成。
8. —种凸块制程，该凸块制程包含有提供一个晶圆作为基底，且该 基底表面形成有凸块下金属层，该凸块下金属层包含有一黏着层、 一阻障 层与一湿润层，该基底与该凸块下金属层之间另包含有至少一焊垫电连接 设于该基底中的电路，以及一图案化保护层覆盖于该基底表面并暴露部分 该焊垫；在该凸块下金属层表面形成一个图案化屏蔽，在前述焊垫上方该 图案化屏蔽包含有至少一个开口，用来暴露部分该凸块下金属层；在该开 口内的部分凸块下金属层表面形成一个底镀层；以及在该开口中形成一个 凸块。
9.如权利要求8所述的凸块制程，其特征在于该图案化屏蔽为一图 案化光阻层，形成该凸块于该开口中后，另包含有一光阻剥除步骤，用以 移除该图案化光阻层；在移除该图案化光阻层后，另包含有一蚀刻制程步 骤，利用该凸块当作屏蔽以蚀刻部分该底镀层与部分该凸块下金属层；在 蚀刻制程步骤后，另包含一回焊制程。
全文摘要
本发明提供一种形成焊接凸块的方法。首先，提供一个基底，且该基底表面形成有一个凸块下金属层。接着在该凸块下金属层表面形成一个图案化光阻层，且该图案化光阻层包含有至少一个开口，用以暴露部分该凸块下金属层。之后在该开口内的部分该凸块下金属层表面形成一个底镀层，并在该开口中填入焊料。然后进行光阻剥离步骤，以移除该图案化光阻层，并进行蚀刻制程步骤，利用该焊料当作屏蔽以蚀刻部分该底镀层与部分该凸块下金属层，接着进行回焊制程以形成该焊接凸块。
文档编号H01L21/28GK101110377SQ20061010855
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月21日 优先权日2006年7月21日
发明者吴宗桦, 黄敏龙 申请人:日月光半导体制造股份有限公司