专利名称：改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种晶片制作工艺，特别是关于一种晶片级封装(晶圆级构装)的倒装工艺(bumping)，是一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺。
背景技术：
在晶片级封装时，因晶片表面的地形起伏或后钝化层(re-passivation layer)涂布而造成电镀后的共平面性不好，而共平面性不好会造成后续的打线封装或压合封装的困难。如图1所示，传统的倒装工艺是在铝垫10上直接成长凸块16，而铝垫10的边缘有晶片钝化层12及后钝化层14形成的峭壁，因此在电镀后，凸块16的边缘会有高耸的凸起18。 此凸块16应用在打线封装时，如图2所示，凸起18会影响打线窗，造成接合线20无法劳固结合在凸块16上，因而降低良率。凸块16应用在压合封装时，如图3所示，是藉施压使凸块16压碎面板22上的导电胶M中的导电粒子，以达成与面板22上的线路的电性连接，但凸块16的表面平坦度不佳造成导电粒子被压碎的比率降低，因而降低良率。已知的解决方案有修改顶层金属布局(top metal layout)、更动晶片钝化层12之前的工艺、更动顶层金属的参数模型(SPICE model)、加大铝垫10的面积及使用较细的接合线20，但这些都会产生其它的缺点或有无法克服的困难。例如，加大铝垫10的面积会增加晶粒(die)的面积， 较细的接合线20无法承受大电流，不能应用在电源接合垫上。有厚金属(大于3μπι)需求的产品，为了降低电阻值而增加凸块16的厚度，导致凸块18的表面平坦度更差，因此后续封装的难度也越高。后钝化层14很厚，因此很难降低前述凸块16的不平坦表面引起的问题。具有再布线层(Re-Distribution Layer ；RDL)的产品有超过99%需要后钝化层14，因此也很难避免前述凸块16的不平坦表面引起的困难。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种晶片级封装的倒装工艺。本发明的目的之一，在于提出一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺。根据本发明，本发明提供了一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺， 该工艺包括在焊垫上依序溅镀障碍层及种子层，在所述种子层上形成厚金属层，蚀刻所述厚金属层以形成平坦化金属膜，在所述焊垫上方的所述平坦化金属膜覆盖光刻胶，以所述光刻胶为蚀刻罩(掩膜)依序蚀刻所述种子层及障碍层，以及去除所述光刻胶后在所述平坦化金属膜上成长凸块。根据本发明，本发明还提供了一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺，该工艺包括在焊垫上依序溅镀障碍层及种子层，在所述种子层上形成厚金属层，蚀刻所述厚金属层以形成平坦化金属膜，在所述平坦化金属膜上覆盖光刻胶，但曝露所述焊垫上方的区域，在所述曝露的区域成长凸块，去除所述光刻胶，以及以所述凸块为蚀刻罩依序蚀刻种子层及障碍层。本发明在形成平坦化金属膜后，再于其上成长凸块，因此大幅提升凸块的平整性， 有助于增加封装工艺的可行性及良率。
图1为传统的凸块结构示意图；图2为图1的凸块应用在打线封装的示意图；图3为图1的凸块应用在压合封装的示意图；图4A到图4H为本发明的第一实施例的流程图；图5为本发明的凸块应用在打线封装的示意图；图6为本发明的凸块应用在压合封装的示意图；以及图7A到图7H为本发明的第二实施例的流程图。图中主要符号说明10焊垫12晶片钝化层 14后钝化层16凸块18凸起20接合线22面板M导电胶262障碍层264种子层观残余的种子层 30厚金属层32平坦化金属膜 ；34光刻胶36凸块
具体实施例方式图4A到图4H是本发明第一实施例的流程图。在完成晶片的前段工艺后，如图4A 所示，晶片钝化层12及后钝化层14覆盖在晶片上，只曝露焊垫10，焊垫10通常是铝。要制作接合垫时，如图4B所示，依序溅镀障碍层262及种子层沈4。障碍层262可为钛(Ti)、钛化钨(TiW)或铬(Cr)，厚度介于250A~4000A。种子层264可为铜(Cu)或金(Au)，厚度介于 1000A~5000A。到此为止和传统技术是一样的。接着在种子层264上电镀铜或金的厚金属层30，成为图4C所示的结构。较佳的，厚金属层30的厚度大于3 μ m。然后化学机械研磨 (Chemical Mechanical Polishing ；CMP)厚金属层30的表面，成为图4D所示的平坦化金属膜32。接着如图4E所示，以光刻工艺在焊垫10上方的平坦化金属膜32上形成光刻胶34 作为蚀刻罩，以铜蚀刻或金蚀刻工艺去除残余的种子层观，之后再以钛、钛化钨或铬蚀刻工艺去除障碍层沈2，成为图4F所示的结构。去除光刻胶34后如图4G所示，再从平坦化金属膜32成长凸块36，如图4H所示。凸块的制作过程已是相当熟知的技术，故不再详述。凸块36应用在打线封装时，如图5所示，因为凸块36的表面相当平坦，所以有较宽的窗供打线，增加打线封装的可行性。凸块36应用在压合封装时，如图6所示，因为凸块36的表面相当平坦，所以可以充分压碎导电胶M中的导电粒子，增加压合封装的可行性及良率。图7A到图7H是本发明第二实施例的流程图，其中前四个步骤与图4A到图4D的步骤相同，但本实施例在CMP后经光刻工艺覆盖光刻胶34并直接进行金凸块、铜凸块或后钝化层导线再重布的图样化，如图7E所示，光刻胶34只曝露焊垫10上方的平坦化金属膜 32，跟着如图7F所示，在平坦化金属膜32上成长铜或金凸块36。较佳的，凸块36的厚度大于3 μ m。接着去除光刻胶34，如图7G所示，再以凸块36为蚀刻罩施行蚀刻工艺去除残余的种子层28及障碍层沈2，成为图7H所示的结构。此凸块36的表面相当平坦，因此增加封装工艺的可行性及良率，如图5及图6所示。如上述流程所示，本发明的方法毋须特别修改顶层金属布局，也毋须更动晶片钝化层12之前的工艺或顶层金属的参数模型，对于支持大电流的接合垫应用也不必特别加大焊垫10的尺寸。以上对本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的， 实施例为解说本发明的原理以及让熟悉本领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由请求保护范围及其等效变化而定。
权利要求
1.一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺，该工艺包括下列步骤(A)在焊垫上依序溅镀障碍层及种子层；(B)在所述种子层上形成厚金属层；(C)蚀刻所述厚金属层以形成平坦化金属膜；(D)在所述焊垫上方的所述平坦化金属膜覆盖光刻胶；(E)以所述光刻胶为蚀刻罩依序蚀刻所述种子层及障碍层；(F)去除所述光刻胶；以及(G)在所述平坦化金属膜上成长凸块。
2.如权利要求1所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(B)包括电镀铜或金形成所述厚金属层。
3.如权利要求1所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(B)形成的厚金属层厚度大于 3 μ m0
4.如权利要求1所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(C)包括化学机械研磨所述厚金属层。
5.一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺，该工艺包括下列步骤(A)在焊垫上依序溅镀障碍层及种子层；(B)在所述种子层上形成厚金属层；(C)蚀刻所述厚金属层以形成平坦化金属膜；(D)在所述平坦化金属膜上覆盖光刻胶，但曝露所述焊垫上方的区域；(E)在所述曝露的区域成长凸块；(F)去除所述光刻胶；以及(G)以所述凸块为蚀刻罩依序蚀刻种子层及障碍层。
6.如权利要求5所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(B)包括电镀铜或金形成所述厚金属层。
7.如权利要求5所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(B)形成的厚金属层厚度大于 3 μ m0
8.如权利要求5所述的接合垫平坦化工艺，其中所述步骤(C)包括化学机械研磨所述厚金属层。
全文摘要
一种改善凸块结构封装可行性的接合垫平坦化工艺，包括在焊垫上方形成厚金属层后蚀刻该厚金属层以形成平坦化金属膜，以及在该焊垫上方的该平坦化金属膜上成长凸块。此接合垫平坦化工艺可大幅提升凸块的平整性，因而增加封装工艺的可行性及良率。
文档编号H01L23/00GK102456586SQ20101052282
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者杨玉林, 陈柏瑞 申请人:立锜科技股份有限公司