垂直区域或比芯片电极102上方垂直区域略大的区域，光刻胶掩膜图案不连续，以使后续形成的每个凸块结构500对应的阻挡层220不连续； 步骤五、借助光刻胶掩膜图案对钛或钛钨金属层用腐蚀液进行腐蚀，去掉光刻胶掩膜图案未覆盖的钛或钛钨金属层，形成阻挡层220，去除无用的光刻胶掩膜图案；
步骤六:再在整个圆片100上物理气相沉积金属铜层，为形成凸块结构500所需的金属种子层；
步骤七:涂布厚膜光刻胶，该光刻胶的厚度不小于后续成形的凸块结构500的高度；步骤八:对厚膜光刻胶进行先曝光再显影的方法形成高密度光刻胶开口阵列图形，该光刻胶每一开口对应每一个芯片电极102 ；
步骤九:在光刻胶开口区域内电镀凸块电镀层510及其上部的凸块焊料层530 ; 步骤十:去除剩余的厚膜光刻胶；
步骤十一:对凸块电镀层510区域之外的金属铜层进行腐蚀，形成金属种子层310 ;
步骤十二:凸块焊料层530进行回流形成弧形球冠状的焊料凸点。
[0015]该方案通过光刻工艺替代湿法腐蚀方法成形钛或钛钨阻挡层，形成的凸块结构克服了侧向纵深腐蚀的缺陷。
[0016]实施例二，参见图4和图5
本发明一种高密度凸块结构，最简单的凸块结构500以图4中所示的为例，其包括凸块电镀层510及其顶部的凸块焊料层530。在实际使用中，凸块结构500的凸块电镀层510的材质可以包括但不限于金属铜，凸块电镀层510的横截面形状可以是圆形，也可以是四边形、六边形等多边形，其侧面还可以裹有氧化层、绝缘层等结构。圆片100的一表面分布有芯片电极阵列，每一芯片电极102的上表面露出芯片表面钝化层103，一般地，芯片电极102的上表面会尽可能多地露出芯片表面钝化层开口 1031，以提高芯片电极102的利用率。
[0017]芯片表面钝化层开口 1031内形成阻挡层230，该阻挡层230的材质为镍，其与铝的结合强度为400Mpa以上，其既能很好地粘附于芯片电极102的表面，也能阻止芯片电极102表面的金属铝原子与凸块电镀层510金属铜原子的相互扩散。如图4所示，阻挡层230的成形区域不大于芯片表面钝化层开口 1031的区域。在阻挡层230与凸块结构500之间为金属种子层310，其为凸块结构500的凸块电镀层510成形的基础层。金属种子层310的成形区域略大于芯片表面钝化层开口 1031的区域，以增大凸块结构500与芯片电极102的接触面积，且金属种子层310完全覆盖阻挡层230。
[0018]本发明一种高密度凸块结构的实施例二实现无侧向纵深腐蚀的效果的工艺流程具体如下:
步骤一:取来料圆片100，其芯片电极102露出芯片表面钝化层103 ;
步骤二:清洗来料圆片100表面的灰尘、杂质等污物；
步骤三:在清洗后的整个圆片100的芯片电极102上化学镀镍金属，形成阻挡层230 ;步骤四:在整个圆片100上物理气相沉积金属铜层，为形成凸块结构500所需的金属种子层；
步骤五:涂布厚膜光刻胶，该光刻胶的厚度不小于后续成形的凸块结构500的高度；步骤六:对厚膜光刻胶进行先曝光再显影的方法形成高密度光刻胶开口阵列图形，该光刻胶每一开口对应每一个芯片电极102 ；
步骤七:在光刻胶开口区域内电镀凸块电镀层510及其上部的凸块焊料层530 ; 步骤八:去除剩余的厚膜光刻胶； 步骤九:对凸块电镀层510区域之外的金属铜层进行腐蚀，形成金属种子层310 ; 步骤十:凸块焊料层530进行回流形成弧形球冠状的焊料凸点。
[0019]上述整个制造过程也是以圆片为单位进行的，用在芯片电极上化学镀镍阻挡层的方法代替物理气相沉积金属钛或钛钨阻挡层的方法，避免了高密度铜柱金属凸块电镀完成之后的腐蚀工艺；因凸块电镀层510与金属种子层310的材质相同，形成的阻挡层230被金属种子层310完全覆盖、不外露，从而实现凸块结构的无侧向纵深腐蚀的效果。
[0020]本发明一种高密度凸块结构的制造方法不限于上述优选实施例，如可选地，对凸块焊料层530不进行回流工艺或在后续适当的工序中再进行回流工艺。因此，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围内。
【主权项】
1.一种高密度凸块结构的制造方法，其工艺步骤如下: 步骤一、取来料圆片(100)，其芯片电极(102)露出芯片表面钝化层(103)； 步骤二、清洗来料圆片(100); 步骤三、在清洗后的整个圆片(100)上物理气相沉积钛或钛钨金属层； 步骤四、对整个圆片(100)涂布光刻胶，进行光刻工艺，在钛或钛钨金属层的表面形成光刻胶掩膜图案，该光刻胶掩膜图案遮掩不小于芯片电极(102)上方的垂直区域的区域；步骤五、借助光刻胶掩膜图案对钛或钛钨金属层用腐蚀液进行腐蚀，去掉光刻胶掩膜图案未覆盖的钛或钛钨金属层，形成阻挡层(220)，去除无用的光刻胶掩膜图案；步骤六、再在整个圆片(100)上物理气相沉积金属铜层，为形成凸块结构(500)所需的金属种子层，所述凸块结构(500)包括凸块电镀层(510)及其上部的凸块焊料层(530);步骤七、涂布厚膜光刻胶，该光刻胶的厚度不小于后续成形的凸块结构(500)的高度；步骤八、对光刻胶进行先曝光再显影的方法形成高密度光刻胶开口阵列图形，该光刻胶开口对应每一个芯片电极(102); 步骤九、在光刻胶开口区域内电镀凸块电镀层(510)及其上部的凸块焊料层(530); 步骤十、去除剩余的厚膜光刻胶； 步骤十一、对凸块电镀层(510)区域之外的金属铜层进行腐蚀，形成金属种子层(310)； 步骤十二、所述凸块焊料层(530)进行回流形成弧形球冠状的焊料凸点。2.根据权利要求1所述的一种高密度凸块结构的制造方法，其特征在于:所述阻挡层(220)的成形区域不小于金属种子层(310)的成形区域。3.一种高密度凸块结构的制造方法，其工艺步骤如下: 步骤一、取来料圆片(100)，其芯片电极(102)露出芯片表面钝化层(103)； 步骤二、清洗来料圆片(100); 步骤三、在清洗后的整个圆片(100)的芯片电极(102)上化学镀镍金属，形成阻挡层(230)； 步骤四、在整个圆片(100)上物理气相沉积金属铜层，为形成凸块结构(500)所需的金属种子层，所述凸块结构(500)包括凸块电镀层(510)及其上部的凸块焊料层(530);步骤五、涂布厚膜光刻胶，该光刻胶的厚度不小于后续成形的凸块结构(500)的高度；步骤六、对光刻胶进行先曝光再显影的方法形成高密度光刻胶开口阵列图形，该光刻胶开口对应每一个芯片电极(102); 步骤七、在光刻胶开口区域内电镀凸块电镀层(510)及其上部的凸块焊料层(530); 步骤八、去除剩余的厚膜光刻胶； 步骤九、对凸块电镀层(510)区域之外的金属铜层进行腐蚀，形成金属种子层(310); 步骤十、凸块焊料层(530)进行回流形成弧形球冠状的焊料凸点。4.根据权利要求3所述的一种高密度凸块结构的制造方法，其特征在于:所述阻挡层(220)的成形区域小于金属种子层(310)的成形区域。
【专利摘要】本发明公开了一种高密度凸块结构的制造方法，属于半导体封装技术领域。其公开了两种方案：方案一，该方案通过光刻工艺替代湿法腐蚀方法成形钛或钛钨阻挡层，形成的凸块结构克服了侧向纵深腐蚀的缺陷；方案二，该方案用在芯片电极上化学镀镍阻挡层的方法代替物理气相沉积金属钛或钛钨阻挡层的方法，避免了高密度铜柱金属凸块电镀完成之后的腐蚀工艺，形成的凸块结构克服了侧向纵深腐蚀的缺陷。本发明通过采用先进的光刻工艺或从材料学出发寻找更合适的替换材料优化现有工艺流程，形成的凸块结构克服了侧向纵深腐蚀的缺陷，解决了高密度铜柱凸块在制造过程中脱落问题，以及在后续使用中潜在的结构可靠性问题。
【IPC分类】H01L21/48
【公开号】CN105006437
【申请号】CN201510446773
【发明人】张黎, 龙欣江, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉
【申请人】江阴长电先进封装有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月28日