专利名称：利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用弹性体(elastomer)电镀掩模做为芯片级封装(waferlevel package)的方法，尤其涉及一种可结合电镀制作过程和封装制作过程的方法。
以下将配合
图1A至图lE的图示，详细说明上述的传统的电镀法制作过程。
首先请参照图1A，在已形成焊垫12及聚酰亚胺护层14的晶圆10上，先溅镀(sputter)一层钛金属层16和铜金属层18，其中钛金属层16做为接著层(adhesion layer)，而铜金属层18则做为后续电镀制作过程的晶种层(seedlayer)。
接著请参照图1B，在铜金属层18上形成一层厚度相当厚的光致抗蚀剂层20，此光致抗蚀剂层20是为液态光致抗蚀剂或干膜光致抗蚀剂。然后，对此光致抗蚀剂层20进行曝光显影制作过程，将其图案化，用来暴露出要形成焊接凸块的区域。
参照图1C，以光致抗蚀剂层20做为电镀掩模，进行电镀制作过程，在光致抗蚀剂层20开口中的焊垫12上方按顺序电镀一层铜金属层22、镍金属层24和厚度较厚的焊锡(solder)26，其中焊锡26的材质为锡铅合金(SnPb)。然而，由于光致抗蚀剂层20的厚度相当厚，而且在电镀步骤完成后必须移除，因此会浪费大量的光致抗蚀剂物质，且这样的制作过程步骤相当费时，造成产品的成本也较高。
请参照图1D，剥除光致抗蚀剂层20后，以焊锡26为蚀刻掩模，进行蚀刻制作过程，剥除暴露出的铜金属层18和钛金属层16，直至暴露出其下方的护层14，使其转为如图所示的铜金属层18a和钛金属层16a。
请参照图1E，进行热回流(reflow)制作过程，使焊锡26的外形因内聚力而变成球状，而形成焊接凸块26a。
将已形成焊接凸块26a的芯片组装至电路板上，并在芯片与电路板的空隙灌入底垫(underfill)用来做为应力缓冲。然而，在芯片与电路板的空隙间灌入底垫除了不易进行外，灌入底垫后的芯片无法自电路板上拆卸下来，如果组装到电路板的芯片是坏的，则使得整个电路板必须报废。
本发明所要解决的另一技术问题为提供一种于芯片组装至电路板后，仍旧可以将芯片拆下重做的封装方法。
本发明还要解决的一技术问题为提供一种可以简化封装制作过程的方法，使芯片粘至电路板后，不需再进行底垫制作过程。
因此，本发明的目的是针对于上述公知技术而提出改良，本发明提供一种利用弹性体电镀罩幂做为芯片级封装的方法，包括在已形成焊垫的晶圆上覆盖一层护层，且此护层大致暴露出焊垫，再在焊垫和护层上形成已图案化的凸块底层金属层(under bump metallurgy)，此凸块底层金属层大致对应于焊垫、且延伸至晶围的切割道，利于后续的电镀制作过程的进行，接着在护层上形成弹性体层做为电镀掩模，且弹性体层的开口大致对应于焊垫，然后进行电镀制作过程，是在弹性体层的开口中进行锡铅或其他焊锡材料的电镀，再进行热回流制作过程，使焊锡材料转为焊接凸块，并使弹性体层进行交键作用而固化形成稳定的应力缓冲层。
根据本发明一较佳实施例，其中弹性体层的高度为焊接凸块的高度的1/3至2/3，而弹性体层的制造方法为(1)利用涂布的方法再借助微影蚀刻定义出图案、或者(2)用粘膜叠合再利用微影蚀刻制作过程将其图案化、或者(3)将已形成介层窗的弹性膜叠合于其上、或者是其他类似的方法。此外，上述的热回流制作过程的温度约为190℃至230℃，在此温度下，弹性体层也会同时固化成为稳定的应力缓冲层。
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，故举一较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下图lA至图1E是传统利用电镀方式形成焊接凸块的制作过程流程剖面图。
图2A至图2E是根据本发明一较佳实施例的一种利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的制造流程剖面图。
首先请参照图2A，在已形成焊垫102的晶圆100上，先覆盖一层护层104，例如为聚酰亚胺(polyimide)护层，此护层104大致暴露出焊垫102的区域，然后在护层104、晶圆100和焊垫102上形成一层住于将形成的焊接凸块(bump)下的凸块底层金属层106，是用于防止后续形成于其上方的其他金属材质的扩散。
请参照图2B，将凸块底层金属层106图案化成如图所示的凸块底层金属层106a，此凸块底层金属层106a的图案是大致对应于焊垫102的区域，且此凸块底层金属层106a为不连续的导电表面，由内连线的设计，延伸至切割道(scribe line)处而彼此电性相通。
请参照图2C，在整个晶圆100上方覆盖一层弹性体层108，做为电镀掩模，其材质例如感光性高分子或其他具弹性的高分子，其形成方法例如利用涂布的方法再由微影蚀刻定义出图案、或者用粘膜(tape-film)叠合再利用微影蚀刻制作过程将其图案化、或者将已形成介层窗的弹性膜叠合在其上、或者是其他方法。其中弹性体层108的厚度约为要形成的焊接凸块的高度的1/3至2/3。
请参照图2D，进行电镀制作过程，在弹性体层108的开口中的凸块底层金属层106a上方形成一层焊锡110，其中焊锡110的材质为锡铅合金，或是其他的焊锡材料。在形成焊锡110之前，还包括形成厚度较薄的铜金属层和镍金属层(未绘示于图中)。
请参照图2E，进行热回流制作过程，其温度约为190C至230℃左右，使焊锡110的外形因内聚力而变成球状，而形成焊接凸块110a。
而在进行焊锡110的热回流制作过程期间，弹性体层108会在此步骤中进行交键作用，并固化(cure)而形成较为稳定的膜层。由于与电镀电极做电性连接的凸块底层金属层106a已图案化，故不需再进行蚀刻制作过程，而此弹性体层108得以保留，做为应力缓冲层，可以吸收后续的芯片和电路板之间所产生的热应力。
另外，由于弹性体层108可以做为应力缓冲层，因此当芯片由焊接凸点110a连接到电路板后，不需进行底垫制作过程，可以简化封装制作过程。再者，若此芯片粘到电路板后，发现芯片是坏的，可以进行重做，其重做的方式是将电路板稍微加热后，将芯片拔出，再将另一芯片组装于电路板上。
综上所述，本发明至少具有下列优点。1.本发明的电镀掩模不使用光致抗蚀剂，改用弹性体层做为电镀掩模，在电镀完成后，并不需要移除，因此简化了传统的电镀制作过程的步骤和制作过程成本。
2.本发明在芯片组装至电路板后，若发现芯片损坏，仍可以将芯片拆下重做，而不致于使整个电路板报废。
3.本发明可以简化封装制作过程，当芯片粘至电路板后，不需再进行底垫制作过程，而直接利用做为电镀掩模的弹性体当做应力缓冲层。
4.本发明的弹性体的固化可与焊锡的热回流制作过程同步进行，不会增加制作过程的复杂度。
5.本发明的组装到电路板的芯片，可将电路板稍微加热后，将芯片拔出后重做，因此相当简单。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作适当的修改与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于包括提供一晶圆，该晶圆上已形成一焊垫；在该晶圆上覆盖一护层，该护层大致暴露出焊垫；在该护层上形成一弹性体层，该弹性体层的一开口大致对应于焊垫；以及形成一焊接凸块在弹性体层的开口处。
2.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的晶圆上覆盖该护层，且该护层大致暴露出焊垫后，还包括在该焊垫和护层上形成一已图案化的凸块底层金属层，该凸块底层金属层大致对应于焊垫，且延伸至晶圆的切割道。
3.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的弹性体层在形成焊接凸块的过程中，会固化形成一应力缓冲层。
4.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的弹性体层的高度为焊接凸块的高度的l/3至2/3。
5.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的弹性体层的制造方法为利用涂布的方法再由微影蚀刻定义出图案。
6.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的弹性体层的制造方法为用粘膜叠合再利用微影蚀刻制作过程将其图案化。
7.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的弹性体层的制造方法为将已形成介层窗的弹性膜叠合在其上。
8.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的焊接凸块的制造方法包括在该弹性体层的开口中电镀一焊锡；以及进行一热回流制作过程，使该焊锡转为焊接凸块，且使弹性体层固化成为应力缓冲层。
9.如权利要求8所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的热回流制作过程的温度为190℃至230℃。
10.如权利要求1所述的利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其特征在于所述的护层为聚酰亚胺护层。
全文摘要
本发明提供一种利用弹性体电镀掩模做为芯片级封装的方法，其包括覆盖一层护层在已形成焊垫的晶片上，而且此护层大致暴露出焊垫，再在其上形成已图案化的凸块底层金属层，防止金属扩散，此凸块底层金属层大致对应于焊垫，而且延伸至晶圆的切割道，利于后续的电镀制作过程的进行，然后在护层上形成做为电镀掩模的弹性体层，且弹性体层的开口大致对应于焊垫，进行电镀制作过程是在弹性体层的开口中进行锡铅或其他焊锡材料的电镀，再在温度190℃至230℃左右下进行热回流制作过程，使焊锡材料熔合转为合金焊接凸块，弹性体层也在此步骤中进行交键作用，并固化而形成稳定的应力缓冲层。
文档编号H01L23/485GK1431681SQ0215787
公开日2003年7月23日 申请日期2002年12月23日 优先权日2002年1月3日
发明者游秀美, 周根申, 许顺良 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司