金属凸块的厚度测量方法技术

一种金属凸块的厚度测量方法，包括：提供一基底，所述基底表面形成有具有开口的图形化掩膜层，所述开口暴露出基底的部分表面；在所述开口内形成金属凸块；测量获得所述金属凸块的厚度；在测量获得所述金属凸块的厚度之后，去除所述图形化掩膜层。上述金属凸块的厚度检测方法，能够在检测到厚度异常时，降低返工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及封装
，尤其涉及一种金属凸块的厚度测量方法。
技术介绍
金属凸块技术是半导体封装中常用的技术之一，通常采用Au，Cu，SnAg等材料。在金属凸块制造过程中，通常先在需要电镀的基底100表面沉积籽晶层101(如TiW，Ti/Cu等)，随后通过光刻胶102的旋涂、曝光、显影等工艺形成需要金属凸块的图形，其截面图如图1A所示。电镀形成金属凸块103，所述金属凸块103的材料可以是Au，Cu，Cu/Ni/Au等，如图1B所示。再去除光刻胶102，仅留下金属凸块103，如图1C所示，最后采用干法或者湿法工艺去除金属凸块103外围的籽晶层101。在实际的制造中，金属凸块103的高度通常由电镀的时间进行控制，然而，随着电镀液的浓度在工艺过程中的变化，通常电镀液的浓度会随着工艺过程下降，在不同时间，采用同一工艺时长得到的金属凸块103的厚度会有较大差异，若差异过大超出了产品规格要求，则需要返工。现有技术是在图1C所示的去除光刻胶102之后，对金属凸块103的高度进行量测，即采用台阶仪或者光学设备对其形貌进行检测，得到单点的高度H或者高度H的测量图，实现对其厚度的检测。然而，当检测得到的H超过规格要求，就必须进行返工的工艺。金属凸块的返工工艺非常复杂，因为图形和对准问题的存在，通常需要完全去除金属凸块和籽晶层，对于具有多层布线层的封装结构来说则更加复杂；造成了原材料、时间、成本的巨大浪费，并且影响交期，极大降低了效益。众所周知，电镀步骤的成本占据金属凸块封装成本相当大的一部分。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种金属凸块的厚度检测方法，以减少金属凸块制作过程的返工、降低成本。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种金属凸块的厚度检测方法，包括：提供一基底，所述基底表面形成有具有开口的图形化掩膜层，所述开口暴露出基底的部分表面；在所述开口内形成金属凸块；测量获得所述金属凸块的厚度；在测量获得所述金属凸块的厚度之后，去除所述图形化掩膜层。可选的，测量获得所述金属凸块的厚度的方法包括：获得所述开口的深度H1；获得开口顶部侧壁的图形化掩膜层表面与金属凸块表面的高度差H2，所述金属凸块的厚度为H1-H2。可选的，获得所述开口的深度H1的方法包括：获得基底的表面高度；获得图形化掩膜层的表面高度；计算所述基底的表面与图形化掩膜层的表面的高度差，得到开口的深度H1。可选的，通过直接测量金属凸块表面与金属凸块底部平面的高度差，得到金属凸块的厚度。可选的，采用台阶仪或光学厚度检测设备获得所述金属凸块的厚度。可选的，在测量获得所述金属凸块的厚度之后、去除所述图形化掩膜层之前，还包括：判断所述金属凸块的厚度是否位于可接受范围内；若否，则对所述金属凸块的厚度做出补偿，直至补偿后的金属凸块的厚度位于可接受范围内。可选的，若所述金属凸块的厚度大于所述可接受范围，通过刻蚀工艺使所述金属凸块的厚度下降，直至刻蚀后的金属凸块厚度位于所述可接受范围内；若所述金属凸块的厚度小于所述可接受范围，继续采用形成所述金属凸块的工艺，在开口内沉积金属层，使所述金属凸块的厚度增加，直至金属凸块的厚度位于所述可接受范围内。可选的，形成所述金属凸块的工艺为电镀工艺。本专利技术的优点在于在图形化掩膜层去除之前，对金属凸块的厚度进行测量，有助于在较早阶段发现金属凸块厚度的异常，及时进行返工，对所述金属凸块厚度进行低成本的原位补偿，使其厚度满足要求，从而大大降低了返工的成本，保证产品的交货期。附图说明图1A至图1C为本专利技术现有技术的金属凸块的形成过程的结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式的金属凸块的厚度检测方法流程示意图；图3A至图3B为本专利技术一具体实施方式的金属凸块的厚度检测过程的结构示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中对金属凸块厚度进行补偿的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的金属凸块的厚度检测方法的具体实施方式做详细说明。请参考图2，为本专利技术一具体实施方式的金属凸块的厚度检测流程示意图。步骤S1：提供一基底，所述基底表面形成有具有开口的图形化掩膜层，所述开口暴露出基底的部分表面。步骤S2：在所述开口内形成金属凸块。步骤S3：测量获得所述金属凸块的厚度。步骤S4：在测量获得所述金属凸块的厚度之后，去除所述图形化掩膜层。在去除所述图形化掩膜层之前测量获得金属凸块的厚度，从而可以根据金属凸块的厚度情况，选择是否对金属凸块厚度进行补偿，由于图形化掩膜层的存在可以在已经形成的金属凸块基础上进行厚度补偿，从而可以降低返工成本，提高效率。图3A～3B为本专利技术一具体实施方式的金属凸块厚度的测量方法示意图。请参考图3A，提供基底，所述基底表面形成有具有开口203的图形化掩膜层202，所述开口203暴露出基底的部分表面。所述基底可以包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底表面的介质层。所述半导体衬底的材料包括硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料，所述半导体衬底可以是体材料也可以是复合结构如绝缘体上硅。本实施例中，所述基底的半导体衬底内形成有半导体器件，所述介质层内形成有金属连接结构。所述基底300的类型与结构不应限制本专利技术的保护范围。本具体实施方式中，所述基底包括衬底200以及位于所述衬底200表面的过渡层201，所述过渡层201为籽晶层，具体材料可以是TiW、Ti或TiN等，提高基底表面的导电性和粘附性。可以通过物理沉积、气相沉积或原子层沉积工艺形成所述过渡层201。后续在所述过渡层201表面形成图形化掩膜层202。本具体实施方式中，所述图形化掩膜层202的材料为光刻胶，所述图形化掩膜层202的形成方法包括：采用旋涂或喷涂工艺，在基底表面形成光刻胶层之后，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成开口203。在本专利技术的其他具体实施方式中，所述图形化掩膜层202的材料还可以是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等材料，具体的，可以在基底上沉积掩膜材料层之后，采用刻蚀工艺对所述掩膜材料层进行图形化，形成所述具有开口203的图形化掩膜层202。获得所述开口203的深度H1，具体的，可以先测量基底的表面(C平面)高度，以及图形化掩膜层202的表面(B平面)高度，然后计算所述B平面和C平面的高度差，获得开口203的深度H1，所述高度可以通过台阶仪或光学设备测量获得。在本专利技术的另一具体实施方式中，由于所述图形化掩膜层202与基底的光学特性差异，可以通过光学方法，例如干涉法、反射法等，直接测试得到图形化掩膜层202的厚度，从而获得开口203的深度H1。上述高度可以是平面上单个点的高度值，也可以是通过多点测量之后的平均高度值，还可以是平面的高度值分布图，以判断表面以及深度的均匀性。请参考图3B，在所述开口203内形成金属凸块204，所述金属凸块204厚度小于开口203的深度，所述金属凸块204的顶部表面为A平面。可以采用电镀工艺形成所述金属凸块204，所述金属凸块204的材料可以是Au、Cu或SuAg等金属材料。可以采用台阶仪或光学设备测量获得所述高度差H2，获得开口203顶部侧壁的图形化掩膜层表面(B平面)与金属凸块204表面(A平面)的高度差H2，所述金属凸块204的厚度为H1-H2。同理，通过多点测量，也能获得基底上不同位置的厚度分布参数，以更加精确地判断。在本专利技术的其他具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属凸块的厚度测量方法，其特征在于，包括：提供一基底，所述基底表面形成有具有开口的图形化掩膜层，所述开口暴露出基底的部分表面；在所述开口内形成金属凸块；测量获得所述金属凸块的厚度；在测量获得所述金属凸块的厚度之后，去除所述图形化掩膜层。

【技术特征摘要】
1.一种金属凸块的厚度测量方法，其特征在于，包括：提供一基底，所述基底表面形成有具有开口的图形化掩膜层，所述开口暴露出基底的部分表面；在所述开口内形成金属凸块；测量获得所述金属凸块的厚度；在测量获得所述金属凸块的厚度之后，去除所述图形化掩膜层。2.根据权利要求1所述的金属凸块的厚度测量方法，其特征在于，测量获得所述金属凸块的厚度的方法包括：获得所述开口的深度H1；获得开口顶部侧壁的图形化掩膜层表面与金属凸块表面的高度差H2，所述金属凸块的厚度为H1-H2。3.根据权利要求2所述的金属凸块的厚度测量方法，其特征在于，获得所述开口的深度H1的方法包括：获得基底的表面高度；获得图形化掩膜层的表面高度；计算所述基底的表面与图形化掩膜层的表面的高度差，得到开口的深度H1。4.根据权利要求1所述的金属凸块的厚度测量方法，其特征在于，通过直接测量金属凸块表面与金属凸块底部平面的高度差，得到金属凸块的厚度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志峰，张挺，黄涛，
申请(专利权)人：江苏纳沛斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32