一种铜铜键合凸点的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种铜铜键合凸点的制作方法，有效降低了铜柱表面粗糙度，提高了微凸点的表面平整度，同时保证了晶圆不同区域的微凸点高度的一致，满足铜铜键合工艺对表面平整度的要求；其特征在于：包括以下步骤：（1）在晶圆表面制作粘附层和种子层；（2）在晶圆表面淀积铜层；（3）对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度；（4）利用光刻工艺对铜层进行图形化；（5）去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构；（6）去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构；（7）去除晶圆表面的光刻胶，得到高度均匀，表面平坦光滑的微凸点结构。
【专利说明】一种铜铜键合凸点的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装【技术领域】，具体涉及一种铜铜键合凸点的制作方法。
【背景技术】
[0002]目前微凸点制作工艺在种子层制作后，利用光刻胶定义电镀区域。受微凸点高度限制，光刻胶厚度较大，从而导致传统的微凸点制作工艺在小尺寸微凸点制作上能力不足。此外，铜铜键合工艺对键合界面的平整度要求近乎苛刻，电镀工艺无法满足其要求。首先，电镀工艺生产的铜柱表面粗糙度较大，无法满足铜铜键合对表面平整度的要求；其次，电镀工艺制作的微凸点平整度较差，尤其是在下层有台阶的情况下，还难保证微凸点表表面平整度；第三，采用传统工艺的微凸点技术，晶圆不同区域的微凸点高度会有较大差异，影响键合质量。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供了一种铜铜键合凸点的制作方法，有效降低了铜柱表面粗糙度，提高了微凸点的表面平整度，同时保证了晶圆不同区域的微凸点高度的一致。
[0004]其技术方案如下:
一种铜铜键合凸点的制作方法，其包括以下步骤:
(1)、在晶圆表面制作粘附层和种子层；
(2)、在晶圆表面淀积铜层；
(3)、对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度；
(4)、利用光刻工艺对铜层进行图形化；
(5)、去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构；
(6)、去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构；
(7)、去除晶圆表面的光刻胶，得到高度均匀，表面平坦光滑的微凸点结构；
其进一步地还包括以下步骤:
(8)利用铜铜键合工艺将两片晶圆键合在一起；
(9)利用底填工艺实现晶圆间间隙填充；
其更进一步地在步骤(2)中，利用电镀工艺在晶圆表面淀积铜层；
步骤(3)中，利用化学机械抛光技术对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度，使其适用于铜铜键合工艺；
步骤(5)中，利用电解工艺去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构；
步骤(6)中，利用湿法刻蚀工艺去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构；
步骤(7)中，利用化学机械抛光工艺对晶圆表面进行处理，去除多余的介质层材料，并对晶圆表面进行平坦化处理，露出微凸点。
[0005]采用本发明是的上述方法中，由于先淀积铜层后，在铜层上去除部分铜层，成型微凸点，同时借助于化学机械抛光工艺，有效降低了铜柱表面粗糙度，提高了微凸点的表面平整度，保证了晶圆不同区域的微凸点高度的一致。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为晶圆表面制作粘附层和种子层不意图；
图2为晶圆表面淀积铜层意图；
图3为对晶圆表面的铜层进行平整度处理示意图；
图4为对微凸点进行定义示意图；
图5为晶圆上形成微凸点示意图；
图6为去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料示意图；
图7为去除晶圆表面的光刻胶成型光滑的微凸点示意图；
图8为完成铜铜键合后的结构示意图；
图9为键合晶圆底填后的结构不意图。
【具体实施方式】
[0007]—种铜铜键合凸点的制作方法，其包括以下步骤:
见图1，(I)在晶圆I表面制作粘附层2和种子层3-1，粘附层材料可以是钛、氮化钛、钽、氮化钽等材料的一种或多种材料，种子层材料为铜；
见图2，(2)利用电镀工艺在晶圆表面淀积铜层3-2，铜层厚度为1-15 μ m。受电镀工艺自身能力的限制，电镀后的铜层表面的粗糙度和平整度交较差；
见图3，(3)利用化学机械抛光技术对晶圆表面的铜层3-2进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度，使其适用于铜铜键合工艺；
见图4，(4)利用光刻工艺对铜层进行图形化；
见图5，(5)利用电解工艺去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构5，该工艺将晶圆上的铜与电源的阳极相连，一般采用酸性电解液，并在电解液中通电，使晶圆表面裸露的铜在电场集中效应下溶解；
见图6，(6)利用湿法刻蚀工艺去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层2，形成电隔离的微凸点结构5 ；
见图7，(7)去除晶圆表面的光刻胶4，得到微凸点结构5。
[0008]本发明的上述技术方案中，采用化学机械抛光对电镀后的铜层进行平坦化处理，可以得到粗糙度极低，平坦度极高的微凸点结构，这种结构更适合铜铜键合工艺。此外，该工艺采用电解技术对光刻图像化的铜层进行处理，可以实现小尺寸凸点的制作工艺。
[0009]见图8，(8)利用铜铜键合工艺将两片晶圆7-1、7_2键合在一起；
见图9，(9)利用底填工艺实现晶圆间间隙填充，在晶圆间间隙填充介质层6。
[0010]通过步骤(8 )、( 9 )，实现两片晶圆的铜铜键合。
【权利要求】
1.一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)在晶圆表面制作粘附层和种子层； (2)在晶圆表面淀积铜层； (3)对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度； (4)利用光刻工艺对铜层进行图形化； (5)去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构； (6)去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构； (7)去除晶圆表面的光刻胶，得到高度均匀，表面平坦光滑的微凸点结构。
2.根据权利要求1所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于，其还包括以下步骤: (8)利用铜铜键合工艺将两片晶圆键合在一起； (9)利用底填工艺实现晶圆间间隙填充。
3.根据权利要求1所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于:步骤(2)中，利用电镀工艺在晶圆表面淀积铜层。
4.根据权利要求1所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于:步骤(4)中，利用电解工艺去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构。
5.根据权利要求1所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于:步骤(5)中，利用湿法刻蚀工艺去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构。
6.根据权利要求1所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于:铜层厚度为1-15 μ m。
7.根据权利要求1-6任何所述的一种铜铜键合凸点的制作方法，其特征在于:粘附层材料为钛、氮化钛、钽、氮化钽的一种或多种材料，种子层材料为铜。
【文档编号】H01L21/60GK103730382SQ201310721054
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】薛恺, 于大全 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司