芯片级封装方法
【专利摘要】本发明涉及一种芯片级封装方法，包括步骤：烘烤形成保护层的晶圆，烘烤温度为120-150℃，烘烤时间为大于3小时；为烘烤后的晶圆形成凸点下金属层。经过烘烤，减少保护层中的水分，避免在形成凸点下金属层时沉积成金属氧化物或碳化物，能够减少界面电阻，提高产品的可靠性。
【专利说明】芯片级封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种芯片级封装方法。
【背景技术】
[0002]在半导体封装的过程中，为了增加产品的可靠性，通常会在晶圆(晶元wafer)上用于形成凸点下金属层的开口外围，形成保护层。而在凸点下金属层溅射的过程中，保护层中会有水气和有机物挥发出来，因为溅射是在真空中进行，挥发出来的水和有机物会解离成氧和碳，随着金属的溅射，沉积为金属氧化物或者碳化物，而非所需要的纯金属，这也就增加了界面电阻，影响了产品可靠性。
[0003]所谓介面电阻是指:凸点下金属层到晶圆上铝垫(Al cap)之间的电阻。
[0004]晶圆的结构如图1所示，具有铜垫层10 ’，在铜垫层上形成第一钝化层20 ’，第一钝化层具有开口，使铜垫层10’从该开口露出，在从开口露出的铜垫层上形成铝垫30’，铝垫上再形成第二钝化层40’，且第二钝化层也具有开口，使铝垫从开口中露出。
【发明内容】
[0005]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]本发明提供一种芯片级封装方法，包括步骤:烘烤形成保护层的晶圆，烘烤温度为120-150°C，烘烤时间为大于3小时；为烘烤后的晶圆形成凸点下金属层。
[0007]本发明提至少一个有益效果为:经过烘烤，减少保护层中的水分，避免在形成凸点下金属层时沉积成金属氧化物或碳化物，能够减少界面电阻，提高产品的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为晶圆结构的示意图；
[0010]图2为本发明芯片级封装方法的流程图；
[0011]图3为本发明芯片级封装方法另一实施方式的流程图；
[0012]图4为形成凸点下金属层的流程图；
[0013]图5为芯片级封装结构的示意图。
[0014]附图标记:1-凸点下金属层；3_保护层；4_焊球。
【具体实施方式】
[0015]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]在本发明以下各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0017]本发明提供一种芯片级封装方法，如图2所示，包括步骤:步骤100，烘烤形成保护层3的晶圆，烘烤温度为120-150°C，烘烤时间为大于3小时；步骤200，为烘烤后的晶圆溅射凸点下金属层I。
[0018]进一步，形成保护层时，将保护层材料覆盖晶圆，然后依次对保护层材料进行曝光、显影、固化和灰化处理，以形成保护层，并使保护层具有开口，该开口用于形成凸点下金属层I。
[0019]可选的，保护层材料为聚酰亚胺(PI)或聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)。当然，这两种材料是可选的示例，这两种材料一般用于半导体封装的保护层，并且这两种材料一般都会带有水份。
[0020]上述溅射凸点下金属层I包括溅射层和电镀层，参见图4，在封装步骤中，先形成溅射层，再形成电镀层，如图所示，从上到下依次为电镀层、溅射层。具体地，形成溅射层包括:步骤201，将烘烤后的晶圆放入溅射蚀刻腔，去除氧化层，并且，在此过程中保持所述晶圆温度小于120°C ;步骤202，将晶圆放入金属溅射腔，溅射形成溅射层，并且，在此过程中；其中保持所述晶圆温度小于120°C。需要理解，步骤202是接在步骤201后进行的，因此步骤202中所提及的晶圆应该是在步骤201中去除氧化层后的晶圆。
[0021 ] 继续参见图4，在形成所述溅射层后，进行步骤203，形成所述电镀层。图5中并未示出溅射层和电镀层，其仅表明了凸点下金属层，可以理解，图5中所示出的凸点下金属层是由上述溅射层和电镀层组成的。
[0022]可选地，溅射层为钛铜；电镀层为铜、镍或锡银中的任意一种。参见图3，还包括步骤300，在电镀层上形成焊球4。为了方便理解，图5还示出了芯片级封装结构的示意图。
[0023]在一种可选的实施方式中，在溅射蚀刻腔去除氧化层的过程，以及在所述金属溅射腔溅射凸点下金属层I的过程中，所述晶圆的温度为95-105°C。保持晶圆温度的方法有很多种，例如使用冷却水喷洒溅射蚀刻腔和金属溅射腔的腔体内壁。当然也可以是用冷却水喷洒外壁，只要能够实现对晶圆降温，使其温度保持在120°C—下，更优选的是保持在95-105°C之间，无论是是用冷却水喷洒内壁还是外壁都可以用于本发明。可选的，冷却水为10°C。进一步，还可以用冷却的惰性气体，能够为晶圆降温，又不影响溅射质量，例如使用氮气。
[0024]需要理解，介面电阻除了受到保护层挥发出的水分和有机物的影响，还受到其它因素的影响，例如，晶圆在进行溅射时，晶圆本身的温度对电阻也有影响，具体的将在下面说明。
[0025]在将晶圆放入烤箱烘烤时，烘烤温度一般在120-150°C之间，烘烤时间在三小时以上，从实验中也得出结论，在120-150°C的温度下，烘烤0-3小时内，随着时间的增加，对之后形成凸点下金属层I之后的介面电阻有明显的降低效果，超过三小时后，介面电阻值降低效果相对降低。可以参见下面的表1，示出了不同的烘烤时间，与形成凸点下金属层I后的介面电阻的关系。表I中时间一栏单位是小时(h)，除时间和组别外的数值为介面电阻值，单位是毫欧(πιΩ)。下列表I中，第一行为组别，第二行为烘烤时间为I小时的情形下，第1-15组实验中介面电阻的电阻值。第三、四、五行分别为烘烤时间为2、3、4小时的电阻值。
[0026]表I
[0027]
键 I 链键 ^I 感樓壤I链键 馨键"""键 ^
1^*-?Hf*-
Sr^
I 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 15 组组组组组组组组组组组组组组组
1
小 88.2 96.3 97.0 I 73.2 68.5 94.6 88.390.6 93 2 95.5 89.9 85.1 96.3 88.9 92.8时
2
小 45.9 41.5 38.1 37.9 36.2 44.3 42,9 45.0 44.3 47.8 39.5 38.8 44.4 40.5 43.6时
3
小 19.3 17.2 18.8 19.5 20.1 15.8 18.9 19.7 18.5 17.4 19.0 18.0 17.9 20.0 18.2时
4I
小 17.5 18.3 19.6 15.9 19.8 17.0 20.1 19,1 17.9 18.5 19.3 17.5 19.1 16.8 17.9时I
_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I___I_
[0028]从表I可以看出，烘烤时间为I小时、2小时和3小时这三组数据中，每组实验中，电阻值降低都比较明显，如第一组:烘烤I小时后的电阻值为88.2πιΩ，烘烤2小时后电阻值为45.9πιΩ，而烘烤3小时后，电阻为19.3πιΩ，从I小时到3小时一共降低了 68.9mΩ。而烘烤时间为4小时的数据中，每组实验相比较与3小时的烘烤时间，电阻值降低的幅度明显低于前三个小时的数据。如第一组，烘烤4小时后电阻为17.5πιΩ，相比于烘烤3小时后的19.3πιΩ，只降低了 1.8πιΩ。因此，使烘烤时间大于3小时，能够有效的降低界面电阻，故而能够提1?广品可罪性。
[0029]另外，上面提到对晶圆进行降温，使其保持120°C以下，下面表2是以10°C冷却水喷洒溅射蚀刻腔和金属溅射腔的腔体内壁为实验基础，得出的晶圆温度与晶圆在此温度下形成凸点下金属层后，凸点下金属层与铝垫之间的电阻值(介面电阻)的关系。
[0030]表2
[0031]
【权利要求】
1.一种芯片级封装方法，其特征在于，包括步骤: 烘烤形成保护层的晶圆，烘烤温度为120-150°c，烘烤时间为大于3小时； 为烘烤后的晶圆形成凸点下金属层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在形成所述保护层时，将保护层材料覆盖所述晶圆，然后依次对所述保护层材料进行曝光、显影、固化和灰化处理，以形成所述保护层，并使所述保护层具有开口，所述开口用于形成所述凸点下金属层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述保护层材料为聚酰亚胺或聚对苯撑苯并二恶唑。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于， 所述凸点下金属层从上到下依次为电镀层和溅射层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 先形成所述溅射层，其步骤是: 将烘烤后的所述晶圆放入溅射蚀刻腔，去除氧化层，并且，在此过程中保持所述晶圆温度小于120。。； 将所述晶圆放入金属溅射腔，溅射形成所述溅射层，并且，在此过程中；其中保持所述晶圆温度小于120°C。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于， 在所述溅射蚀刻腔去除氧化层的过程，以及在所述金属溅射腔溅射凸点下金属层的过程中，所述晶圆的温度为95-105°C。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于， 在所述溅射层上电镀形成所述电镀层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 在所述电镀层上形成焊球。
9.根据权利要求4所述的芯片级封装方法，其特征在于， 所述溅射层为钛铜； 所述电镀层为铜、镍或锡银中的任意一种。
【文档编号】H01L21/60GK104201118SQ201410426337
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】王自台 申请人:南通富士通微电子股份有限公司