半导体晶圆测试及凸块的制造方法、半导体器件及电子装置与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体晶圆测试方法、晶圆凸块的制造方法，以及采用该半导体晶圆测试及凸块的制造方法形成的半导体器件和具有该半导体器件的电子装置。

背景技术：

随着可携式及高性能微电子产品向短、小、轻、薄化方向发展，传统打线方式(Wire Bonding)作为芯片与各式基材结合的封装技术已不能满足现在消费电子产品的需求，取而代之的凸块封装成为晶圆级封装的关键技术。然而，高阶芯片的制造工艺十分复杂、良率较难控制，而凸块制造工艺良率相对稳定，因此为了节约封装成本，通常需要在芯片制造完成后就进行芯片探针测试(CP，chip probing)，以对晶圆进行筛选，挑出不合格的芯片。但是在进行CP测试时，探针会与晶圆的焊盘接触，这可能导致焊盘(比如铝制焊盘)的损坏或污染。同时，测试针痕使得焊盘表面不平坦，这对后续凸块工艺中使用物理气相沉积制备球底金属层带来困难。而球底金属层的好坏对于后续凸块工艺影响甚剧，如图1所示，图中100区域铝垫中间部分就是测试针痕造成铝垫表面的缺陷，使焊盘表面不平坦，进从而球底金属层没有沉积完好进而造成凸块缺失。

因此，为解决上述技术问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种半导体晶圆测试方法及晶圆凸块制造方法，可以防止测试针痕对晶圆凸块造成影响。

本发明的一个实施例提供一种半导体晶圆测试方法，所述半导体晶圆内形成有包含电路的多个芯片，所述半导体晶圆上形成与所述晶 圆内的电路连接，用于与后续封装电路连接的焊盘，所述方法包括：对所述半导体晶圆进行探针测试，以选出不合格的芯片，其中，在进行探针测试时，使测试针痕偏离所述焊盘的中心位置。

进一步地，进行探针测试时，使测试针痕偏向所述焊盘的一侧。

本发明的另一个实施例提供一种晶圆凸块的制造方法，其包括：提供半导体晶圆，在所述半导体晶圆上形成焊盘以及覆盖所述半导体晶圆并且暴露所述焊盘的第一钝化层；对所述半导体晶圆进行探针测试，且在进行探针测试时，使测试针痕偏离所述焊盘的中心位置；形成覆盖所述第一钝化层和焊盘的第二钝化层；在所述第二钝化层上形成用于形成晶圆凸块的焊盘开口，所述焊盘开口位于不受所述测试针痕影响的区域。

进一步地，在进行探针测试时，使测试针痕偏向所述焊盘的一侧。

进一步地，所述焊盘开口位于所述焊盘上偏离所述测试针痕的另一侧。

进一步地，所述第二钝化层为光敏性材料。

进一步地，该方法还包括下述步骤：在所述焊盘开口中形成凸块。

本发明的再一个实施例提供一种半导体器件，所述半导体器件包括具有功能电路的半导体元件和封装基板，所述半导体元件和封装基板通过形成在所述半导体元件上的凸块连接，其中所述凸块通过本发明提供的晶圆凸块制造方法形成。

本发明的又一个实施例提供一种电子装置，包括本发明提供的半导体器件以及与所述半导体器件相连接的电子组件。

本发明的晶圆测试方法以及晶圆凸块制造方法，可以彻底防止测试针痕对凸块工艺中的球底金属层制备造成影响，避免出现诸如凸块缺失的缺陷，从而改善封装的可靠性以及进一步提高封装的良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了测试针痕造成凸块缺失的缺陷；

图2和图3示出了根据本发明的半导体晶圆测试以及晶圆凸块制造的原理示意图；

图4A～图4D示出了根据本发明的晶圆凸块的制造方法各步骤所获得器件的剖面示意图；

图5示出了根据本发明的晶圆凸块的制造方法的一种流程图；

图6示出了根据本发明的半导体器件的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明 白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。

如前所述，在对晶圆进行探针测试时，测试针痕会对后续凸块的制作造成影响，导致凸块出现诸如凸块缺失的缺陷。为了克服这一问题，本发明对晶圆的测试方法和凸块的制造方法进行了改进，以避免这一缺陷。具体地，如图2和图3所示，在半导体晶圆10内形成有包含电路的多个芯片，且半导体晶圆10上形成与晶圆10内的电路连接，用于与后续封装电路连接的焊盘11，以及覆盖晶圆10并暴露焊盘11的第一钝化层12，在对该晶圆进行探针测试，以选出不合格的芯片时，使测试对准偏离焊盘11中心的位置，以使测试针痕20偏离 所述焊盘11的中心位置，这样便于后续在不受测试针痕20影响的区域形成凸块，即用于形成凸块的焊盘开口14设置在偏离测试针痕20的位置。比如，在进行探针测试时，使测试针痕偏向所述焊盘的一侧，如图2所示，使测试针痕20偏向焊盘11的上方一侧，而后续用于形成凸块的焊盘开口14位于焊盘11的下方一侧。当然此处的上方、下方是示例性的，本领域技术人员可以根据具体情形选择合适的位置。与此同时，如图3所示，根据本发明的晶圆凸块的制造方法，在制造晶圆凸块时，在所述第一钝化层12上形成第二钝化层13，并在第二钝化层13上形成用于形成凸块的焊盘开口14，并使焊盘开口14偏离测试针痕20，位于不受测试针痕20影响的区域，其可通过调整形成焊盘开口14的掩膜板的对准参数实现，这样后续形成的凸块将不受测试针痕也20影响。

采用本发明的晶圆测试方法以及晶圆凸块制造方法，可以彻底防止测试针痕对凸块工艺中的球底金属层制备造成影响，避免出现诸如凸块缺失的缺陷，从而改善封装的可靠性以及进一步提高封装的良率。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

下面，参照图4A至4D和图5来具体描述本发明的一个实施例的一种晶圆凸块的制造方法。其中，图4A至图4D为本发明的一个实施例的一种晶圆凸块的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；图3为本发明的一个实施例的晶圆凸块的制造方法的一种流程图。

本发明实施例一的晶圆凸块的制造方法，包括如下步骤：

步骤S101，提供半导体晶圆，在所述半导体晶圆上形成焊盘以及覆盖所述半导体晶圆并且暴露所述焊盘的第一钝化层。

如图4A所示，提供半导体晶圆10，在所述半导体晶圆10上形成焊盘11以及覆盖所述半导体晶圆10并且暴露所述焊盘11的第一钝化层12。

其中，半导体晶圆10可以是以下所提到的材料中的至少一种：Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

半导体晶圆10内有包含电路的多个芯片，这些电路可以诸如NMOS和/或PMOS等的半导体元件以及与晶体管电连接的金属互连结构形成，并且最终这些电路的通过相应相应的互连结构引出至焊盘11，以与后续的封装基板电连接。焊盘11可以通过诸如PVD、CVD等工艺先形成金属层，并通过刻蚀等方法形成制备相应的焊盘，焊盘11可以采用诸如铝等合适的导电材料。

第一钝化层12覆盖所述半导体晶圆10并且暴露所述焊盘11，用于保护半导体晶圆10上形成的器件。第一钝化层12可以通过诸如PECVD等常用方法形成，其可采用诸如氮化硅、氮氧化硅、二氧化硅、BPSG、PSG以及聚酰亚胺(Polyimid)等，通过图形化第一钝化层12可以暴露焊盘11，具体可通过本领域常用的光刻、刻蚀方法形成，在此不再赘述。

步骤S102，对所述半导体晶圆进行探针测试，且在进行探针测试时，使测试针痕偏离所述焊盘的中心位置。

如图4B所示，对半导体晶圆10进行探针测试，在测试对准时，偏离焊盘11的中心区域，以使测试针痕20偏离焊盘11的中心区域，这样便于后续可以在不受测试针痕20影响的区域形成凸块。

作为示例，在本实施例中，在进行探针测试时，使测试针痕20偏向所述焊盘的一侧，比如偏向焊盘的左侧位置。

步骤S103，形成覆盖所述第一钝化层和焊盘的第二钝化层。

如图4C所示，形成覆盖所述第一钝化层12和焊盘11的第二钝化层13，用于在后续工艺中为半导体晶圆10提供缓冲保护作用。其中第二钝化层13与第一钝化层12可以采用相同的材料，比如氮化硅、氮氧化硅、二氧化硅、BPSG、PSG以及聚酰亚胺(Polyimid)等合适的钝化层材料。

优选地，在本实施例中，所述第二钝化层13为光敏性聚酰亚胺 材料，其可以在后续工艺中为半导体晶圆10提供缓冲保护作用，并且通过对第二钝化层13进行曝光显影即可形成用于形成凸块的焊盘开口14，简化了工艺步骤，提高了工艺效率。

步骤S104：在所述第二钝化层上形成用于形成晶圆凸块的焊盘开口，所述焊盘开口位于不受所述测试针痕影响的区域。

如图4D所示，在所述第二钝化层13上形成用于形成晶圆凸块的焊盘开口14，所述焊盘开口14位于不受所述测试针痕影响的区域。比如，焊盘开口14位于所述焊盘11上偏离所述测试针痕20的另一侧。该步骤可以通过调整形成焊盘开口14的掩膜板的对准参数实现，比如测试针痕14位于焊盘11的左侧位置，通过调整掩膜的对准参数，使掩膜板靠焊盘右侧对准，这样形成的焊盘开口14将位于不受所述测试针痕影响的区域。

示例性，在本实施例中，焊盘开口14与前述测试针痕20偏向所偏向焊盘的左侧位置对应地，焊盘开口14位于焊盘14右侧位置。

此外，焊盘开口14通过本领域常用的光刻和刻蚀方法形成，并且优选地，如前所述所述第二钝化层13为光敏性聚酰亚胺材料，其可以在后续工艺中为半导体晶圆10提供缓冲保护作用，并且通过对第二钝化层13进行曝光显影即可形成用于形成凸块的焊盘开口14。当然，第二钝化层13也可采用非光敏性材料，此时通过涂覆光刻胶、曝光、显影以及合适的湿法、干法刻蚀工艺也可形成。

步骤S105：在所述焊盘开口中形成凸块。

其中凸块的制作方法采用本领域常用的方法，示例性可在本实施中通过下述步骤形成凸块：

步骤S1051，在所述第二钝化层13上形成球底金属层(UBM)，球底金属层可以通过诸如PVD等方法形成，材料可以采用诸如Ti、Cu等合适材料。

步骤S1052，填充所述焊盘开口14，以形成凸块。所述凸块可以为锡铅凸块、锡银凸块以及铜柱凸块。

示例性，在本实施中，凸块为铜柱凸块，其通过电镀形成。

步骤S1053，去除凸块外侧的球底金属层。通过诸如湿法或干法方法去除球底金属层位于凸块外侧的部分，仅保留位于凸块底部和焊 盘开口14侧壁的部分。

至此完成了本实施半导体器件的所有步骤，可以理解的是，在上述步骤之前、之中或之后还可以包括其它步骤，其都涵盖在本发明中。

本实施例的晶圆凸块制造方法，可以彻底防止测试针痕对凸块工艺中的球底金属层制备造成影响，避免出现诸如凸块缺失的缺陷，从而改善封装的可靠性以及进一步提高封装的良率。

实施例二

本发明的另一个实施例提供一种半导体器件，其可以采用如上所述的方法制备。

如图6所示，本实施例的半导体器件100包括具有功能电路的半导体元件101和封装基板103，所述半导体元件101和封装基板103通过形成在所述半导体元件101上的凸块102连接，其中所述凸块102通过本发明提供的晶圆凸块制造方法形成。

其中，半导体元件101可以为用于实现各种功能的集成电路的器件，比如微处理器、DSP等各种处理器芯片或音视频解码芯片等等。

本实施例的半导体器件具有较高的封装可靠性。

实施例三

本发明的再一个实施例提供一种电子装置，包括半导体器件以及与所述半导体器件相连的电子组件。其中，该半导体器件为如上所述的半导体器件。

其中，该电子组件，可以为分立器件、集成电路等任何电子组件。

本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括该半导体器件的中间产品。

本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的半导体器件，因而同样具有上述优点。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述 实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。