专利名称：形成焊接凸块的方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆焊接的方法，且特别涉及一种形成焊接凸块的方法。
背景技术：
随着科技的日新月异和半导体产业的高度发展，利用半导体组件所组成的电子 产品，已成为现代人们日常生活中不可或缺的工具。为了跟随电子产品迈向轻薄短小 设计的潮流，半导体封装技术也相对地开发出许多高密度的半导体封装形式，例如覆晶 (flip-chip)封装件。覆晶封装(Flip chip in Package)制程具有良好电气特性、高输出 /输入接点密度，且能缩小IC尺寸增加每片晶圆(Wafer)产出，已被看好为未来极具潜力的 封装方式。在覆晶技术中，凸块的制作(Bumping)成为覆晶技术的成败关键。所谓的覆晶技术，是先在芯片上制作凸块下金属层(Under Bump Metallurgy, UBM)，再于凸块下金属层上形成金属凸块，并以回焊(reflow)方式使芯片可借助金属凸块 连接于一基板上。请参考图1至图6，图1至图6为现有形成焊接凸块10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可依序由钛钨/铜，铬/铜或钛/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，并进行软烤。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可为锡银或锡铜等材料。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。然而在现有技术中，干膜光阻与凸块下金属层之间的连接力较弱，进行电镀的时 候，电镀的锡银或锡铜等化学材料会扩散钻进干膜光阻与凸块下金属层之间，形成渗镀现 象(请参考图7)，从而造成芯片上的线条不整齐，线间距减小。当渗镀现象较轻时，会在凸 块周围一圈形成多余的焊料，这样在后续封装时对底部填充剂的兼容性不好，甚至压根贴 不上去，而造成空洞。焊料在反复的回流过程中也会通过可能造成的空洞桥接在一起而短 路。当渗镀现象严重时，也会由于焊料和焊料之间出现桥接而造成芯片短路现象，严重影响 芯片的性能和质量。
发明内容
本发明提出一种形成焊接凸块的方法，用以解决现有技术中出现的渗镀现象，提高芯片的性能和质量。为了达到上述目的，本发明提出一种形成焊接凸块的方法，包括下列步骤提供一基底，该基底表面形成有凸块下金属层；利用金属层蚀刻液蚀刻所述凸块下金属层；清洗干燥所述凸块下金属层；在所述凸块下金属层上形成焊接凸块。可选的，所述形成焊接凸块的步骤包括在所述凸块下金属层表面形成干膜光阻层；进行曝光与显影制程将干膜光阻层图案化，用以在干膜光阻层形成至少一开口， 暴露出部分凸块下金属层；利用电镀的方式将焊料填布于所述开口中，并剥除剩余的干膜光阻层；利用所述焊料作为屏蔽蚀刻去除未被焊料覆盖的凸块下金属层；最后进行回焊制程，形成焊接凸块。可选的，所述在基底表面形成凸块下金属层的步骤还包括在基底与凸块下金属层 之间设置至少一焊垫电性连接至基底中的电路，所述开口位于所述焊垫上方。可选的，所述基底与凸块下金属层之间形成有保护层，并暴露出所述焊垫。可选的，所述凸块下金属层由钛钨和铜，或者铬和铜，或者钛和铜所构成。可选的，所述凸块下金属层的厚度为3000埃 5000埃。可选的，所述金属层蚀刻液包括硫酸。可选的，蚀刻时间为10秒 30秒。可选的，其蚀刻速率为2100埃/分钟。可选的，所述焊料为锡银合金或锡铜合金。本发明通过使用金属蚀刻液进行短时间的蚀刻，能将凸块下金属层表面进行微蚀 亥IJ，从而改变表面的微观结构，使其变得更加粗糙，增加了其与干膜光阻之间的粘合力，从 而不会出现渗镀现象，因而提高了芯片的性能和质量。
图1至图6所示为现有技术形成焊接凸块的方法。图7所示为现有技术中的渗镀现象。图8所示为本发明较佳实施例的形成焊接凸块的方法流程图。图9所示为采用本发明较佳实施例的形成焊接凸块的方法后的微观图。
具体实施例方式为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所
如下。本发明提出一种形成焊接凸块的方法，用以解决现有技术中出现的渗镀现象，提 高芯片的性能和质量。请参考图8，图8所示为本发明较佳实施例的形成焊接凸块的方法流程图。本发明提出的形成焊接凸块的方法，包括下列步骤步骤SlOO 提供基底，并在基底表面溅射形成凸决下金属层；步骤S200 利用金属层蚀刻液蚀刻所述凸块下金属层；步骤S300 清洗干燥所述凸块下金属层；步骤S400 在凸块下金属层表面形成干膜光阻层；步骤S500 进行曝光与显影制程将干膜光阻层图案化；步骤S600 利用电镀的方式将焊料填布于开口中，并剥除干膜光阻层；步骤S700 利用焊料作为屏蔽蚀刻去除未被焊料覆盖的凸块下金属层；步骤S800 进行回焊制程，形成焊接凸块。根据本发明较佳实施例，本发明所提出的形成焊接凸块的方法，首先提供一基底， 其可为晶圆，并且为已完成内部组件及线路设置的晶圆。基底的表面上包含有一个图案化 的保护层(passivation layer)，且保护层暴露出若干个焊垫。其中焊垫可由铜或铝所构 成，用来电性连接形成于基底中的内部线路与封装基板上的外部线路。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(imderbump metallurgy layer)，并覆盖于每一焊垫及保护层。其中凸块下金属层可依序由钛钨和铜， 或者铬和铜，或者钛和铜所构成，凸块下金属层的厚度为3000埃 5000埃。接着进行金属层蚀刻液浸泡及清洗。金属层蚀刻液包括硫酸和氧化剂，主要用于 蚀刻铜金属层，其蚀刻速率为2100埃/分钟，蚀刻时间为10秒 30秒，所以10 30s时 间内蚀刻掉350埃 1100埃的铜金属层。时间太短，微蚀刻不够，时间太长，蚀刻的金属厚 度太多。蚀刻完以后进行水洗及甩干直至表面无蚀刻液残留为止。然后在整个基底表面形成一个光阻层，覆盖于保护层与凸块下金属层上方。其中 光阻层的材料为干膜光阻，并进行软烤。接着进行曝光与显影制程将干膜光阻层图案化，以 在干膜光阻层形成若干个开口，相对应地暴露出各焊垫上方的凸块下金属层，并进行硬烤。 然后利用电镀的方式将焊料填布于各开口中，其中焊料可为锡银合金或锡铜合金等材料， 接着剥除干膜光阻层。最后进行回焊(reflow)制程，以在各相对应的焊垫上方形成若干个 焊接凸块，完成本发明较佳实施例形成焊接凸块的方法。综上所述，本发明通过使用金属蚀刻液进行短时间的蚀刻，能将凸块下金属层表 面进行微蚀刻，从而改变表面的微观结构，使其变得更加粗糙，增加了其与干膜光阻之间的 粘合力，从而不会出现渗镀现象(请参考图9，图9所示为采用本发明较佳实施例的形成焊 接凸块的方法后的微观图)，因而提高了芯片的性能和质量。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种形成焊接凸块的方法，其特征在于，包括下列步骤提供一基底，该基底表面形成有凸块下金属层；利用金属层蚀刻液蚀刻所述凸块下金属层；清洗干燥所述凸块下金属层；在所述凸块下金属层上形成焊接凸块。
2.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述形成焊接凸块的步 骤包括在所述凸块下金属层表面形成干膜光阻层；进行曝光与显影制程将干膜光阻层图案化，用以在干膜光阻层形成至少一开口，暴露 出部分凸块下金属层；利用电镀的方式将焊料填布于所述开口中，并剥除剩余的干膜光阻层； 利用所述焊料作为屏蔽蚀刻去除未被焊料覆盖的凸块下金属层； 最后进行回焊制程，形成焊接凸块。
3.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述在基底表面形成凸 块下金属层的步骤还包括在基底与凸块下金属层之间设置至少一焊垫电性连接至基底中 的电路，所述开口位于所述焊垫上方。
4.根据权利要求3所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述基底与凸块下金属 层之间形成有保护层，并暴露出所述焊垫。
5.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述凸块下金属层由钛 钨和铜，或者铬和铜，或者钛和铜所构成。
6.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述凸块下金属层的厚 度为3000 ±矣 5000埃。
7.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述金属层蚀刻液包括 硫酸。
8.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，蚀刻时间为10秒 30秒。
9.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，其蚀刻速率为2100埃/ 分钟。
10.根据权利要求1所述的形成焊接凸块的方法，其特征在于，所述焊料为锡银合金或 锡铜合金。
全文摘要
本发明提出一种形成焊接凸块的方法，包括下列步骤提供一基底，该基底表面形成有凸块下金属层；利用金属层蚀刻液蚀刻所述凸块下金属层；清洗干燥所述凸块下金属层；在所述凸块下金属层上形成焊接凸块。本发明通过使用金属蚀刻液进行短时间的蚀刻，能将凸块下金属层表面进行微蚀刻，从而改变表面的微观结构，使其变得更加粗糙，增加了其与干膜光阻之间的粘合力，从而不会出现渗镀现象，因而提高了芯片的性能和质量。
文档编号H05K3/34GK101873769SQ20091004999
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者梅娜, 王重阳 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司