防止凸點側向刻蝕的凸點結構及成型方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體結構及其制備方法，尤其是一種防止凸點側向刻蝕的凸點結構及成型方法，屬于半導體制造的【技術領域】。按照本發明提供的技術方案，所述防止凸點側向刻蝕的凸點結構，包括基底以及位于所述基底上的絕緣層；所述絕緣層上設有金屬焊盤，所述金屬焊盤的外圈設有介質層，所述介質層覆蓋在絕緣層上，并覆蓋在金屬焊盤的外圈邊緣；金屬焊盤的正上方設有銅柱，所述銅柱的底端依次通過種子層及粘附層與金屬焊盤接觸并電連接，且銅柱的底端通過種子層及粘附層支撐在介質層上，銅柱的頂端設有焊料凸點。本發明采用首先對粘附層進行圖形化的方法，避免了電鍍后去除粘附層容易產生側向鉆蝕的問題，提高了微凸點加工制造的可靠性和良品率。
【專利說明】防止凸點側向刻蝕的凸點結構及成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體結構及其制備方法，尤其是一種防止凸點側向刻蝕的凸點結構及成型方法，屬于半導體制造的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統上，IC芯片與外部的電氣連接是金屬引線以鍵合的方式把芯片上的I/O連至封裝載體并經封裝引腳來實現。隨著IC芯片特征尺寸的縮小和集成規模的擴大，I/O的間距不斷減小、數量不斷增多。當I/o間距縮小到70 μ m以下時，引線鍵合技術就不再適用，必須尋求新的技術途徑。
[0003]晶圓級封裝技術利用薄膜再分布工藝，使I/O可以分布在IC的整個表面上，而不再僅僅局限于窄小的IC芯片的周邊區域，通過凸點技術進行電氣連接，從而解決了高密度、細間距I/o細芯片的電氣連接問題。
[0004]美國專利US6681982 B2中介紹的銅錫凸點制作工藝中提到電鍍微凸點時，側向鉆蝕(undercut)很嚴重，當微凸點節距越來越小時，微凸點的可靠性就會出現問題，微凸點的自身強度和良率就會下降。由于會出現側向鉆蝕問題，所以在進行種子層刻蝕時，刻蝕液的選擇和刻蝕工藝的控制就會受到限制。
[0005]因此，鑒于以上問題，有必要提出一種防止側向鉆蝕的方法，滿足微凸點節距較小的要求，提高微凸點的自身強度。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種防止凸點側向刻蝕的凸點結構及成型方法，其采用對粘附層先進行圖形化的方法，避免了電鍍后去除粘附層容易產生側向鉆蝕的問題，提高了微凸點加工制造的可靠性和良品率。
[0007]按照本發明提供的技術方案，所述防止凸點側向刻蝕的凸點結構，包括基底以及位于所述基底上的絕緣層；所述絕緣層上設有金屬焊盤，所述金屬焊盤的外圈設有介質層，所述介質層覆蓋在絕緣層上，并覆蓋在金屬焊盤的外圈邊緣；金屬焊盤的正上方設有銅柱，所述銅柱的底端依次通過種子層及粘附層與金屬焊盤接觸并電連接，且銅柱的底端通過種子層及粘附層支撐在介質層上，銅柱的頂端設有焊料凸點。
[0008]所述粘附層的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。
[0009]一種防止凸點側向刻蝕的成型方法，所述成型方法包括如下步驟:
a、提供具有絕緣層的基底，并在所述基底的絕緣層上設置所需的金屬焊盤；
b、在上述絕緣層上設置介質層，所述介質層覆蓋在絕緣層及金屬焊盤上；選擇性地掩蔽和刻蝕所述介質層，以在金屬焊盤的正上方形成第一窗口，通過第一窗口裸露金屬焊盤；
C、在上述基底上方制作粘附層，所述粘附層覆蓋在介質層及金屬焊盤上； d、對上述粘附層進行圖形化，以使得圖形化后的粘附層與金屬焊盤相對應； e、在上述基底上方制作種子層，所述種子層覆蓋在粘附層及介質層上；
f、在上述基底上設置光刻膠層，所述光刻膠層支撐在種子層上；對光刻膠層進行圖形化，以得到貫通所述光刻膠層的第二窗口，所述第二窗口位于金屬焊盤的正上方；
g、利用上述第二窗口在金屬焊盤的正上方電鍍銅柱，所述銅柱的底端通過種子層及粘附層與金屬焊盤及介質層相接觸；
h、在上述銅柱上設置焊料凸點，所述焊料凸點支撐在銅柱上，焊料凸點的側壁與光刻膠層相接觸；
1、去除上述光刻膠層；
j、去除上述銅柱外圈的種子層，以使得銅柱外圈的介質層的頂端裸露； k、對焊料凸點進行回流，以得到所需的凸點結構。
[0010]所述絕緣層包括氧化硅或氮化硅。所述種子層的材料為Cu。
[0011 ] 所述粘附層的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。
[0012]本發明的優點:銅柱的底端通過種子層及粘附層與金屬焊盤接觸，通過先對粘附層進行圖形化的方法，避免了電鍍后去除粘附層容易產生側向鉆蝕的問題，，提高了微凸點加工制造的可罪性和良品率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖廣圖10為本發明具體實施工藝步驟的剖視圖，其中 圖1為本發明在基底上設置絕緣層后的剖視圖。
[0014]圖2為本發明對介質層上設置第一窗口后的剖視圖。
[0015]圖3為本發明制作粘附層后的剖視圖。
[0016]圖4為本發明對粘附層進行圖形化的剖視圖。
[0017]圖5為本發明制作種子層后的剖視圖。
[0018]圖6為本發明涂布光刻膠層并對光刻膠層進行圖形化后的剖視圖。
[0019]圖7為本發明電鍍得到銅柱與焊料凸點后的剖視圖。
[0020]圖8為本發明去除光刻膠層后的剖視圖。
[0021]圖9為本發明去除銅柱外圈的種子層后的剖視圖。
[0022]圖10為本發明回流得到凸點結構的剖視圖。
[0023]附圖標記說明:1_基底、2-絕緣層、3-金屬焊盤、4-介質層、5-粘附層、6-種子層、7-光刻膠層、8-銅柱、9-焊料凸點、I O-第一窗口及11-第三窗口。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0025]如圖10所示:為了避免了側向鉆蝕的現象，提高了微凸點加工制造的可靠性和良品率，本發明包括基底I以及位于所述基底I上的絕緣層2 ;所述絕緣層2上設有金屬焊盤3，所述金屬焊盤3的外圈設有介質層4，所述介質層4覆蓋在絕緣層2上，并覆蓋在金屬焊盤3的外圈邊緣；金屬焊盤3的正上方設有銅柱8，所述銅柱8的底端依次通過種子層6及粘附層5與金屬焊盤3接觸并電連接，且銅柱8的底端通過種子層6及粘附層5支撐在介質層4上，銅柱8的頂端設有焊料凸點9。[0026]具體地，銅柱8呈圓柱狀，種子層6采用銅層，種子層6作為電鍍時的電極，種子層6覆蓋在粘附層5上，粘附層5覆蓋在金屬焊盤3上，粘附層5的外圈覆蓋在介質層4上。所述粘附層5的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。
[0027]如圖廣圖10所示，上述結構的凸點結構，可以通過下述工藝步驟制備得到，所述成型方法包括如下步驟:
a、提供具有絕緣層2的基底1，并在所述基底I的絕緣層2上設置所需的金屬焊盤3 ；如圖1所示，所述基底I可以為已經形成若干半導體器件以及所需布線的結構，基底I的材料可以為硅、硅鍺以及絕緣體上硅等各種半導體材料。絕緣層2可以是氧化硅、聚合物等。金屬焊盤3可以采用鋁。
[0028]b、在上述絕緣層2上設置介質層4，所述介質層4覆蓋在絕緣層2及金屬焊盤3上；選擇性地掩蔽和刻蝕所述介質層4，以在金屬焊盤3的正上方形成第一窗口 10，通過第一窗口 10裸露金屬焊盤3 ；
如圖2所示，在絕緣層2上設置金屬焊盤3，介質層4設置在絕緣層2以及金屬焊盤3上后，通過對介質層4的刻蝕，得到位于金屬焊盤3正上方的第一窗口 10，第一窗口 10的開口度小于金屬焊盤3的開口，以使得介質層4會覆蓋在金屬焊盤3的外圈邊緣，相鄰的金屬焊盤3之間也通過介質層4相隔離。介質層4可以采用氧化硅、聚合物等。
[0029]C、在上述基底I上方制作粘附層5，所述粘附層5覆蓋在介質層4及金屬焊盤3上;
如圖3所示，所述粘附層5的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。所述粘附層5通過濺射設置在介質層4及金屬焊盤3上。
[0030]d、對上述粘附層5進行圖形化，以使得圖形化后的粘附層5與金屬焊盤3相對應； 如圖4所示，通過對粘附層5進行圖形化，保留的粘附層5覆蓋在金屬焊盤3上，粘附
層5的面積略大于金屬焊盤3，以使得圖形化的粘附層5的外圈還覆蓋在介質層4上。
[0031]e、在上述基底I上方制作種子層6，所述種子層6覆蓋在粘附層5上且覆蓋在介質層4上；
如圖5所示，所述種子層6采用銅材料，種子層6通過濺射的方式設置在粘附層5上，種子層6作為電鍍銅柱8時的電極。
[0032]f、在上述基底I上涂布光刻膠層7，所述光刻膠層7支撐在種子層6上；對光刻膠層7進行圖形化，以得到貫通所述光刻膠層7的第二窗口 11，所述第二窗口 11位于金屬焊盤3的正上方；
如圖6所示，光刻膠層7涂布設置在種子層6上，通過對光刻膠層7進行圖形化，得到第二窗口 12，通過第二窗口 12使得金屬焊盤3上方的種子層6裸露，通過第二窗口 12作為電鍍銅柱8的通道。第二窗口 12略大于金屬焊盤3，與粘附層5的寬度相對應。
[0033]g、利用上述第二窗口 11在金屬焊盤3的正上方電鍍銅柱8，所述銅柱8的底端通過種子層6及粘附層5與金屬焊盤3及介質層4相接觸；
h、在上述銅柱8上設置焊料凸點9，所述焊料凸點9支撐在銅柱8上，焊料凸點9的側壁與光刻膠層7相接觸；
如圖7所示:通過電鍍材料銅，得到銅柱8，焊料凸點9電鍍設置在銅柱8上，焊料凸點9位于銅柱8的頂端，焊料凸點9的兩側與光刻膠層7相接觸，焊料凸點9的高度低于光刻膠層7的高度。
[0034]1、去除上述光刻膠層7 ；
如圖8所示，由于得到銅柱8及焊料凸點9，通過去除銅柱8外圈的光刻膠層7，以便進行后續的操作。
[0035]j、去除上述銅柱8外圈的種子層6，以使得銅柱8外圈的介質層4的頂端裸露； 如圖9所示:去除上述由于去除光刻膠層7裸露的種子層6，由于避免去除粘附層5，有
效地避免了側向刻蝕(undercut)的產生。
[0036]k、對焊料凸點9進行回流，以得到所需的凸點結構。
[0037]如圖10所示，對上述銅柱8及焊料凸點9進行回流，以得到如圖11所示的銅錫微凸點結構。回流的工藝溫度為200°C ?300°C。
[0038]本發明銅柱8的底端通過種子層6及粘附層5與金屬焊盤3接觸，通過先對粘附層5進行圖形化的方法，避免了電鍍后去除粘附層5容易產生側向刻蝕的問題，提高了微凸點加工制造的可罪性和良品率。
[0039]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種防止凸點側向刻蝕的凸點結構，包括基底(I)以及位于所述基底(I)上的絕緣層(2);其特征是:所述絕緣層(2)上設有金屬焊盤(3)，所述金屬焊盤(3)的外圈設有介質層(4)，所述介質層(4)覆蓋在絕緣層(2)上，并覆蓋在金屬焊盤(3)的外圈邊緣；金屬焊盤(3)的正上方設有銅柱(8)，所述銅柱(8)的底端依次通過種子層(6)及粘附層(5)與金屬焊盤(3 )接觸并電連接，且銅柱(8 )的底端通過種子層(6 )及粘附層(5 )支撐在介質層(4 )上，銅柱(8)的頂端設有焊料凸點(9)。
2.根據權利要求1所述的防止凸點側向刻蝕的凸點結構，其特征是:所述粘附層(5)的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。
3.一種防止凸點側向刻蝕的成型方法，其特征是，所述成型方法包括如下步驟: (a)、提供具有絕緣層(2)的基底(1)，并在所述基底(I)的絕緣層(2)上設置所需的金屬焊盤(3)； (b)、在上述絕緣層(2)上設置介質層(4)，所述介質層(4)覆蓋在絕緣層(2)及金屬焊盤(3)上；選擇性地掩蔽和刻蝕所述介質層(4)，以在金屬焊盤(3)的正上方形成第一窗口(10),通過第一窗口(10)裸露金屬焊盤(3)； (C)、在上述基底(I)上方制作粘附層(5)，所述粘附層(5)覆蓋在介質層(4)及金屬焊盤(3)上； (d)、對上述粘附層(5)進行圖形化，以使得圖形化后的粘附層(5)與金屬焊盤(3)相對應； (e )、在上述基底(I)上方制作種子層(6 )，所述種子層(6 )覆蓋在粘附層(5 )及介質層⑷上； (f)、在上述基底(I)上設置光刻膠層(7)，所述光刻膠層(7)支撐在種子層(6)上；對光刻膠層(7)進行圖形化，以得到貫通所述光刻膠層(7)的第二窗口(11)，所述第二窗口(11)位于金屬焊盤(3)的正上方； (g)、利用上述第二窗口(11)在金屬焊盤(3)的正上方電鍍銅柱(8)，所述銅柱(8)的底端通過種子層(6 )及粘附層(5 )與金屬焊盤(3 )及介質層(4)相接觸； (h)、在上述銅柱(8)上設置焊料凸點(9)，所述焊料凸點(9)支撐在銅柱(8)上，焊料凸點(9)的側壁與光刻膠層(7)相接觸； (i)、去除上述光刻膠層(7); (j)、去除上述銅柱(8)外圈的種子層(6)，以使得銅柱(8)外圈的介質層(4)的頂端裸露； (k)、對焊料凸點(9)進行回流，以得到所需的凸點結構。
4.根據權利要求3所述的防止凸點側向刻蝕的成型方法，其特征是:所述絕緣層(2)包括氧化硅或氮化硅。
5.根據權利要求3所述的防止凸點側向刻蝕的成型方法，其特征是:所述種子層(6)的材料為Cu。
6.根據權利要求3所述的防止凸點側向刻蝕的成型方法，其特征是:所述粘附層(5)的材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中的一種或幾種。
【文檔編號】H01L23/498GK103887276SQ201410136929
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】李昭強, 戴風偉, 于大全 申請人:華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司