以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法技术

一种以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，包括：提供集合载板；在集合载板上固定多个半导体晶粒，且半导体晶粒上具有金属电极垫与绝缘保护层，绝缘保护层暴露出金属电极垫；进行无电电镀工艺，以在金属电极垫上形成球底金属层；形成一介电层，覆盖于该集合载板、这些半导体晶粒与该球底金属层上；在该介电层中形成多个导通孔，这些导通孔暴露出该球底金属层；以及在该介电层的这些导通孔中形成多个金属凸块。本发明专利技术可简化半导体晶粒的电性连接加工工艺且易于实施，具有产出快且降低制造成本的功效。

A Method of Making Grain Protrusion Structure by Large Plate Surface Technology

A method for fabricating grain bump structure by large plate surface process includes: providing assembly plate; fixing multiple semiconductor grains on assembly plate, and having metal electrode pad and insulating protective layer on semiconductor grain, which exposes metal electrode pad; conducting electroless plating process to form a spherical bottom metal layer on metal electrode pad; forming a dielectric layer and covering it with metal electrode pad; The assembled carrier plate, the semiconductor grains and the metal layer at the bottom of the sphere form a plurality of through holes in the dielectric layer, which expose the metal layer at the bottom of the sphere, and form a plurality of metal bumps in these through holes of the dielectric layer. The invention can simplify the electric connection processing technology of semiconductor grain and is easy to implement, and has the effect of fast output and low manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法
本专利技术涉及一种制作半导体晶粒凸块结构的方法，尤指一种以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法。
技术介绍
晶粒封装主要提供集成电路（IC）保护、散热、电路导通等功能。其中，一种晶圆凸块工艺常应用于覆晶技术（flipchip）中，是先在晶圆阶段时，在晶圆的对外金属焊垫上长出球底金属层（underbumpmetallurgystructure，UBMstructure，或称球下冶金层），并在球底金属层上成长凸块，然后切割晶圆以成为多个独立的半导体晶粒，之后半导体晶粒104便通过凸块与封装基板（packagesubstrate）连接，接着以胶体进行封装。请参考图1至图6，图1为现有晶圆凸块制造流程的示意图，图2至图6为现有晶圆凸块制造流程的剖面示意图。如图1所示，现有球底金属层工艺是在晶圆阶段进行，首先提供晶圆10。如图2所示，晶圆10具有保护层12与电极垫14。接着如图3所示，利用涂布机以旋转涂布方式将液态聚酰亚胺层（polyimidelayer，PIlayer）15均匀涂布在晶圆10上，通过热盘（hotplate）进行软烤（softbake）定型成膜。其后进行紫外光曝光（UVexposure）工艺，利用光罩将聚酰亚胺层15预定导通孔的位置遮住而未曝到光（导通孔位置在电极垫14上方）。之后进行显影（develop）工艺，利用显影液以喷洒（spray）的方式来进行去除未曝光的区域，再以溅镀方式沉积钛（Ti），作为球底金属层16。然后，再经光阻涂布、曝光、显影工艺，形成图案化光阻18（图4）。其后，在图案化光阻18的导通孔中电镀沉积较厚的铜镀层20（图5）。然后，先剥除图案化光阻18，再蚀刻掉不需要的球底金属层16部分。接着，再经光阻涂布、曝光、显影、金属电镀与光阻剥除工艺（图中未显示），得到所需要的金属凸块22（图6）。然而，现有在晶圆10上形成球底金属层16及金属凸块22的技术是采用晶圆尺寸加工，产量受到晶圆尺寸的限制，工艺也较为繁复，因此其量产性不佳，产出慢，加工成本高。故如何开发一种得以解决上述现有技术各种缺点的工艺，以提升产品的合格率，并降低制造成本，实为目前亟欲解决的课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种以大板面工艺制作无电电镀（electrolessplating）球底金属层的方法，其可简化工艺、降低制造成本。为达上述及其它目的，本专利技术提供一种以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法。首先，提供集合载板与多个半导体晶粒。半导体晶粒具有主动面及相对主动面的背面。半导体晶粒的主动面上具有多个金属电极垫与绝缘保护层，且绝缘保护层暴露出金属电极垫。其后，把半导体晶粒的背面固定于集合载板上。接着，进行无电电镀工艺，以在半导体晶粒的金属电极垫上形成球底金属层。尔后，形成介电层，覆盖于集合载板、半导体晶粒与球底金属层上。之后，在介电层中形成多个导通孔，导通孔暴露出球底金属层。接着，在介电层的导通孔中形成多个金属凸块。其中，该无电电镀工艺包括一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铜金属电极垫，该球底金属层为一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铜金属电极垫、该铜金属层与各金属凸块。其中，该无电电镀工艺包括一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铝金属电极垫，该球底金属层为一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铝金属电极垫、该铜金属层与各金属凸块。其中，该无电电镀工艺包括一镍无电电镀工艺与一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铝金属电极垫，该球底金属层包括一镍金属层与一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铝金属电极垫、该镍金属层、该铜金属层与各金属凸块。其中，该无电电镀工艺包括一第一黄金无电电镀工艺、一钯无电电镀工艺与一第二黄金无电电镀工艺，各金属电极垫为一铝金属电极垫，该球底金属层包括一第一黄金金属层、一钯金属层与一第二黄金金属层，由下而上的排列顺序分别是各铝金属电极垫、该第一黄金金属层、该钯金属层、该第二黄金金属层与各金属凸块。其中，该介电层为一封胶材料层，而形成这些导通孔的步骤包括对该封胶材料层进行一镭射钻孔工艺。其中，该介电层为一光阻层，而形成这些导通孔的步骤包括对该光阻层进行一曝光工艺与一显影工艺。其中，本专利技术的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法还包括在该介电层上形成一图案化干膜，该图案化干膜包括多个干膜开口，以暴露出这些导通孔、该球底金属层与部分的该介电层。其中，形成这些金属凸块的步骤包括在这些导通孔与这些干膜开口中形成这些金属凸块。其中，本专利技术的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法还包括在这些金属凸块上形成一线路重布层，其中，该线路重布层通过这些金属凸块与该球底金属层而电性连接至这些半导体晶粒的这些金属电极垫上。因此，本专利技术的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法通过便利且高效率的无电电镀工艺在半导体晶粒的金属电极垫上直接形成无电电镀的球底金属层，因而可简化半导体晶粒的电性连接加工工艺且易于实施，减少电镀与图案化等高成本工艺，具有降低制造成本的功效。附图说明图1为现有晶圆凸块制造流程的示意图；图2至图6为现有晶圆凸块制造流程的剖面示意图；图7绘示的是本专利技术以大板面工艺制作球底金属层与金属凸块的方法流程示意图；图8A至图12绘示的是本专利技术第一实施例以大板面工艺制作球底金属层与金属凸块的示意图，其中，图8B为图8A的俯视示意图，其余为剖面示意图；图13至图16绘示的是本专利技术第二实施例至第五实施例制作的球底金属层的剖面示意图；以及图17至图18绘示的是本专利技术第六实施例至第七实施例制作的半导体电性连接结构的剖面示意图。附图标记说明（现有技术）10晶圆12保护层14电极垫15聚酰亚胺层16球底金属层18图案化光阻20铜镀层22金属凸块（本专利技术）30-44步骤100、200半导体封装结构102集合载板103胶膜104半导体晶粒104a主动面104b背面106金属电极垫106a铜金属电极垫106b铝金属电极垫108绝缘保护层108c开口110球底金属层110a铜金属层110c镍金属层110d第一黄金金属层110e钯金属层110f第二黄金金属层120介电层120c导通孔130图案化干膜130c干膜开口150金属凸块160线路重布层170线路重布增层180外部锡球202金属板。具体实施方式关于本专利技术的优点与精神可以借由以下专利技术详述及所附附图得到进一步的了解。本专利技术较佳实施例的制造及使用详细说明如下。必须了解的是本专利技术提供了许多可应用的创新概念，在特定的
技术介绍
之下可以做广泛的实施。此特定的实施例仅以特定的方式表示，以制造及使用本专利技术，但并非限制本专利技术的范围。请参阅图7至图12，图7绘示的是本专利技术以大板面工艺制作球底金属层与金属凸块的方法流程示意图，图8A至图12绘示的是本专利技术第一实施例以大板面工艺制作无电电镀球底金属层与金属凸块的剖面示意图，而图8B是图8A的俯视示意图。如图7的步骤30、图8A与图8B所示，首先，提供集合载板102与多个半导体晶粒104。集合载板102可为金属板或绝缘板。金属板可为金属铜材质；绝缘板可为环氧树脂（epoxyresin）、聚乙酰胺（polyimide）、氰脂（cyanateester）、碳纤维（carbonfiber）或混合玻璃纤维与环氧树脂等材质所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，其特征在于，包括：提供一集合载板与多个半导体晶粒，各半导体晶粒具有一主动面及相对于该主动面的一背面，各半导体晶粒的该主动面上具有多个金属电极垫与一绝缘保护层，且该绝缘保护层暴露出这些金属电极垫；把这些半导体晶粒的这些背面固定于该集合载板上；进行一无电电镀工艺，以在这些半导体晶粒的这些金属电极垫上形成一球底金属层；形成一介电层，覆盖于该集合载板、这些半导体晶粒与该球底金属层上；在该介电层中形成多个导通孔，这些导通孔暴露出该球底金属层；以及在该介电层的这些导通孔中形成多个金属凸块。

【技术特征摘要】
1.一种以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，其特征在于，包括：提供一集合载板与多个半导体晶粒，各半导体晶粒具有一主动面及相对于该主动面的一背面，各半导体晶粒的该主动面上具有多个金属电极垫与一绝缘保护层，且该绝缘保护层暴露出这些金属电极垫；把这些半导体晶粒的这些背面固定于该集合载板上；进行一无电电镀工艺，以在这些半导体晶粒的这些金属电极垫上形成一球底金属层；形成一介电层，覆盖于该集合载板、这些半导体晶粒与该球底金属层上；在该介电层中形成多个导通孔，这些导通孔暴露出该球底金属层；以及在该介电层的这些导通孔中形成多个金属凸块。2.如权利要求1所述的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，其特征在于，该无电电镀工艺包括一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铜金属电极垫，该球底金属层为一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铜金属电极垫、该铜金属层与各金属凸块。3.如权利要求1所述的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，其特征在于，该无电电镀工艺包括一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铝金属电极垫，该球底金属层为一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铝金属电极垫、该铜金属层与各金属凸块。4.如权利要求1所述的以大板面工艺制作晶粒凸块结构的方法，其特征在于，该无电电镀工艺包括一镍无电电镀工艺与一铜无电电镀工艺，各金属电极垫为一铝金属电极垫，该球底金属层包括一镍金属层与一铜金属层，由下而上的排列顺序分别是各铝金属电极垫、该镍金...

【专利技术属性】
技术研发人员：许诗滨，许哲玮，郭同尧，
申请(专利权)人：恒劲科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71