一种焊料凸点的制作方法技术

一种能够控制底切的凸点的制作方法，包括：在已经形成有焊盘的晶片上形成凸点下金属层；形成干膜光刻胶层；曝光、显影形成光刻胶的凸点开口图案；在开口中电镀铜层和镍层，再在开口中填充凸点材料；去除光刻胶；以凸点为掩模刻蚀凸点下金属；高温回流。该方法可以用于１２″晶片，提高凸点下金属刻蚀的制程容许度，以及更容易控制凸点的底切，而且所得到的凸点更坚固。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造过程中焊料凸点的制作方法，特别是涉及可以 控制底切的焊料凸点的制作方法。
技术介绍
尽管倒装焊技术已经存在30年了，但近几年才开始得到量产。衬底 技术和材料技术开发的发展加速了采用高级封装技术。随着终端客户对更 复杂和更多功能的器件的封装要求的继续快速增长，带来了对更复杂和更 多功能器件封装的需求。最早的高级封装技术是晶片凸点的应用，其是以 凸点或球的形式将焊料应用于晶片级器件。晶片凸点取代了金属线连接作为用于组件数量增长的互连的选择。晶 片凸点的应用是受性能、波形因数或阵列互连需要的驱动。在典型的电镀 焊料凸点工艺流程中。包括凸点下金属淀积、涂光刻胶和曝光、显影、电 镀、凸点下金属刻蚀、涂助焊剂、再回流、去除助焊剂等。在该流程中， 所用光刻胶是液体光刻胶。在光刻胶形成的开口区域制作电镀焊料凸点。 光刻胶层可以去除，以及凸点下金属层可以以电镀焊料凸点为掩模进行刻 蚀。因为在12〃晶片的应用中普遍采用铜和钛作为凸点下金属层，因此底 切的控制总是成为大的问题。在各向同性刻蚀中，底切(undercut)是影 响剪切试验结果的主要问题。这是由于溅射淀积的铜层的密度大于电镀铜 层的密度，因此位于双层结构铜层上面的电镀铜层容易过度刻蚀，在焊料 凸点下面的镍(Ni)隔离层下形成向内凹进的切口。由此对焊料凸点的剪 切力测试结果造成负面影响。使焊料凸点和半导体器件的可靠性下降。在焊料凸点上有一层高熔点的氮化钛氧化物层，因为该氮化钛氧化物 层限制焊料凸点的流动，而且严重阻碍焊料对临近连接表面的润湿，因此 需要去除。为了去除覆盖在焊料凸点上的高熔点氮化钛氧化物，通常在焊 料结构上淀积一层助焊剂，然后对焊料凸点在炉管回流工艺中进行再回流，形成焊料球。在焊料结构上为了破坏高熔点氮化钛氧化物覆盖该焊料结构而沉积 助焊剂，然后焊料凸点在炉内进行回流工艺。该层限制焊料流动以及阻止 润湿要结合的邻近表面。
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可以控制底切的焊料凸点的 制作方法。本专利技术的焊料凸点的制作方法，包括如下步骤在已经形成有焊盘的晶片上溅射形成凸点下金属层；形成干膜光刻胶层；曝光、显影形成光刻胶的凸点开口图案；在开口中电镀铜层和镍层；在开口中填充凸点材料；去除光刻胶；以焊料凸点为掩模刻蚀凸点下金属层；淀积助焊剂；高温显回流。根据本专利技术的焊料凸点的制作方法优选用于12〃的晶片。 根据本专利技术的凸点下金属层为铜或钛。本专利技术的干膜光刻胶，优选是AsahiCX-A240 、 TOK Ordyl P-50120。 干膜光刻胶可以用压滚机滚压到晶片上，通常以压力0.2 0.5mPa，温 度为80 10(TC，速度为0.5 1.5m/min的条件滚压。在这个条件下干膜光刻 胶和凸点下金属层之间的粘和较好。干膜光刻胶和凸点下金属层之间的粘 和主要取决于滚压的压力，通常滚压压力越高凸点下金属层和干膜光刻胶 的粘和越好。如果想要获得轻微的铜渗镀(foot plating)而且在电镀焊料 之后干膜光刻胶轮廓仍坚固，则优选滚压压力为0.2 0.3mPa。滚压形成的 干膜光刻胶的厚度为100~140 ix m，优选为120 140 u m。通常本专利技术的千膜光刻胶层曝光参数为曝光能量和焦距。优选采用g 线光，且优选采用能量为200 500mJ/cm2。其轮廓可以通过适宜的焦距调整到倾斜的轮廓。在电镀凸点材料之前，先电镀一铜层和镍层。优选采用罗门哈斯电子 级电镀液电镀铜层和镍层。在电镀铜时，在特定的滚压条件形成的干膜光 刻胶轮廓下，电镀液将渗透到干膜光刻胶轮廓的边缘角落，这种现象在此 称为渗镀。然后用罗门哈斯电子级电镀液进行焊料的电镀，优选悍料凸点材料为锡铅、锡银焊料，更优选凸点材料为锡63%、铅37%的共晶锡铅。再去除光刻胶层，以凸点为掩模，对多余的凸点下金属进行各向同性 刻蚀去除。由于渗镀的存在，刻蚀凸点下金属时会形成较小的底切。在凸点结构上沉积助焊剂，以防止高烙点氮化钛氧化物形成并覆盖凸 点结构，该覆盖层会限制焊料回流和严重阻碍焊料对邻近欲结合表面的润 湿。然后进行高温回流，形成焊料球。本专利技术的焊料凸点的制作方法用于12晶片上，提高凸点下金属刻蚀 的制程容许度，以及更容易控制凸点的底切程度，而且所得到的凸点更坚 固。本专利技术应用千膜光刻胶(DRF)，与液体光刻胶比较，具有低成本和 高产能的优点。附图说明图1是表示本专利技术的焊料凸点的制作流程的剖面图。图2是本专利技术的焊料凸点制作过程中，滚压形成千膜光刻胶层的示意图。图3A是传统的焊料凸点制作过程中，液体光刻胶膜曝光后的剖面 SEM图。图3B是本专利技术的焊料凸点制作过程中，干膜光刻胶曝光后的剖面 SEM图。图4A是传统的焊料凸点制作过程中，电镀铜后的剖面SEM图，其中 没有渗镀现象。图4B是本专利技术的焊料凸点制作过程中，电镀液渗镀到干膜光刻胶下的剖面SEM图。图5A是传统的焊料凸点制作过程中，刻蚀凸点下金属后的剖面SEM 图，其中有很严重的底切产生。图5B是本专利技术的焊料凸点制作过程中，刻蚀凸点下金属后的剖面 SEM图，产生较小的底切。图6是本专利技术的焊料凸点高温回流后的剖面SEM图。附图标记说明1形成有焊盘的晶片2凸点下金属溅射铜层3干膜光刻胶31 曝光轮廓4开口5电镀铜层6电镀镍层7焊料凸点9渗镀10底切3'液体光刻胶层31' 曝光轮廓4'开口5'电镀铜层6'电镀镍层7'焊料凸点9'无渗镀10,底切15压滚机具体实施例方式下面通过实施例详细介绍本专利技术。实施例以在12的硅晶片上按照本专利技术的方法制作锡铅焊料凸点为例进行 说明。图1为表示在已经形成了焊盘的硅晶片上制作焊料凸点的过程剖面图。如图1A所示，在已经形成了焊盘的硅晶片1上，采用溅射方法形成 凸点下金属铜层，厚度为5um。如图2所示，用压滚机15，通常以压力0.2 0.5mPa，温度为80 10(TC， 速度为0.5 1.5m/min，将厚度为100-140 U m的干膜光刻胶层滚压到硅晶片 3上。干膜光刻胶和凸点下金属层之间的粘和主要取决于滚压的压力。通 常滚压压力越高凸点下金属层和干膜光刻胶的粘和越好。如果想要获得轻 微的铜渗镀(foot plating)而且在电镀焊料之后干膜光刻胶轮廓仍坚固， 则优选滚压压力为0.2 0.3mPa。在这个条件下千膜光刻胶和凸点下金属层 之间的粘和较好。例如，在本实施例中，压力为0.3mPa，温度为105'C，速度为1.0m/min， 将干膜光刻胶3，如AsahiCX-A240、 TOK Ordyl P-50120干膜光刻胶，滚压 到硅晶片1上，厚度为120ym。通常本专利技术的千膜光刻胶层曝光参数为曝光能量和焦距。优选采用g 线光的能量可以为200 500mJ/cm2。其轮廓可以通过适宜的焦距调整到倾 斜的轮廓，如图3B所示。其中31是曝光部分轮廓，从图中可以看出其曝光 部分31的侧边倾斜，有利于在后续的电镀铜过程中形成渗镀。然后按照常 规方法进行显影，形成将电镀填充焊料的开口4，如图1C所示。在电镀焊料前，先用罗门哈斯电子级电镀液将铜电镀形成一层铜层5， 厚度为5um。在特定的滚压条件形成的干膜光刻胶轮廓下，电镀液将渗透 到干膜光刻胶轮廓的边缘角落，在此称为渗镀，如图4B中的9所示， 渗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊料凸点的制作方法，包括如下步骤：在已经形成有焊盘的晶片上溅射形成凸点下金属层；形成干膜光刻胶层；曝光、显影形成光刻胶的凸点开口图案；在所述开口中电镀铜层和镍层；在所述开口中填充焊料凸点材料； 去除光刻胶；以焊料凸点为掩模刻蚀凸点下金属层；淀积助焊剂；高温回流。

【技术特征摘要】
1. 一种焊料凸点的制作方法，包括如下步骤在已经形成有焊盘的晶片上溅射形成凸点下金属层；形成干膜光刻胶层；曝光、显影形成光刻胶的凸点开口图案；在所述开口中电镀铜层和镍层；在所述开口中填充焊料凸点材料；去除光刻胶；以焊料凸点为掩模刻蚀凸点下金属层；淀积助焊剂；高温回流。2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的晶片是12晶片。3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的干膜光刻胶是 AsahiCX-A240 、 TOK Ordyl P-50120。4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的干膜光刻胶厚度 为100 140y m。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的干膜光刻胶厚度 为120 140u m。6. 根据权利要求1 5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述的干 膜光刻胶层是通过滚压形成。7. 根据权利要求6所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋瑞华，何智清，陈圣琰，陈杰，王重阳，章剑名，孙支柱，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]