焊料凸块的制造方法技术

一种焊料凸块的制造方法，包括：提供一具有顶层金属的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成钝化层；在所述钝化层上形成底部露出顶层金属的连接孔；在所述钝化层上及连接孔中形成第一金属层；在所述第一金属层上形成阻挡层；在所述阻挡层上旋涂光致抗蚀剂并形成与连接孔相对应的开口；在所述开口中形成第二金属层；去除所述光致抗蚀剂；刻蚀所述第一金属层至露出覆盖层；本发明专利技术方法工艺简单节省成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技米领域，特別涉及一种焊抖凸块的制造方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，芯片尺寸越来越小，传统的封装技术正成为制 约电路性能提高的瓶颈，芯片的封装技术也由原来的切割压线封装发展为倒装芯片(Flip chip)技术。倒装芯片技术是在芯片制造完成后，在芯片外引 线钝化层(Pad)上形成焊料凸块(Solder Bump)，切割后直接将带有焊料 凸块的芯片贴在电路板基底。电路板相应位置有与芯片上焊料凸块连接的金 属接触点。倒装芯片技术由于其节省芯片面积，减小电连接尺寸，减小功耗， 增加器件速度等优势而被广泛应用。专利申请号为200410099093. 3的中国专 利公布了一种，其制造方法通过在半导体芯片的接触垫 片上设置条形凸起并嵌入到焊料凸块的方法来形成高可靠度的焊料凸块，形 成的芯片通过焊料凸块直接贴到电路板上。图1A ~图G为现有倒装芯片焊料凸块的 一 种制造方法。如图l所示，提供一半导体衬底IOO，所迷半导体衬100上形成有半导体器 件，其中，刻蚀停止层102由氮化硅形成，在所述刻蚀停止层102上形成有低 介电常数(Low k)介质层103，在所述介质层103中形成有由顶层连接孔104 和顶层金属互连层106形成的双镶嵌结构，所述互连层106的材料为铜。如图1B所示，在所述半导体衬底100上形成一绝缘层1Q8，所述绝缘层108 为钝化层(Passivation)，用来保护其下面的半导体器件。绝缘层108的材 料为氮化硅。在所述所述绝缘层108上形成一有机覆盖层109。所述覆盖层109 为一种抗腐蚀、耐高温和磨损的合成聚合树脂，例如聚酰亚胺(Polymide)。 然后在所述覆盖层109上旋涂光致抗蚀剂，通过曝光显影形成连接孔图案，刻 蚀所述连接孔图案的底部的覆盖层109及绝缘层108形成连接孔110。连接孔 110底部露出顶层金属互连层106。如图1C所示，在所述带有连接孔110的衬底上沉积一金属层112，所述金 属层112为铝。在所述金属层112上旋涂光致抗蚀剂并通过曝光显影形成图案 115，图案115在所述连接孔110上方。如图1D所示，通过刻蚀去除没有被保护的金属层112,并去除光致抗蚀剂 115,形成凸起112a。如图1E所示，在所述; l盖层109及凸起112a上;J走涂光致抗蚀剂117，并通 过曝光显影去除凸起112a上方的光致抗蚀剂，露出凸起112a顶部。如图1F所示，在所述凸起112a顶部沉积一阻挡层114,所述阻挡层114为 钛化鴒。在所述阻挡层114上电镀一金属层凸块116，所述金属层116为金。钛 化鵠增加金与铝的粘结性。如图1G所示，去除所述光致抗蚀剂117。形成焊料凸块116。所述方法中焊料凸块116的形成过程中首先要通过光刻形成铝凸起，然后 通过多次光刻和沉积，步骤较多，工艺复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种倒装芯片，该方法能够简化焊接凸 块的制造工艺。为达到上述目的，本专利技术提供的一种，包括提供一具有顶层金属的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成钝化层；在所述钝化层上形成底部露出顶层金属的连接孔；在所述钝化层上及连接孔中形成第一金属层；在所述第一金属层上形成阻挡层；在所述阻挡层上旋涂光致抗蚀剂并形成与连接孔相对应的开口 ；在所述开口中形成第二金属层；去除所述光致抗蚀剂；刻蚀所述阻挡层、第一金属层至露出覆盖层。所述钝化层为氮化硅、氧化硅、氮氧硅化合物、聚酰亚胺的其中之一或 其组合。所述形成连接孔的步骤为 在所述钝化层上旋涂光致抗蚀剂； 通过曝光显影将所述连接孔图案转移到光致抗蚀剂上； 刻蚀连接孔图案底部的钝化层至露出顶层金属； 去除所述光致抗蚀剂。5所述方法进一步包括形成第一金属层前在所述连接孔中及钝化层上形成一粘结层。所述第一金属层为铝。所述粘结层为钽、氮化钽、氮化钛、钛化鴒或其组合。 所述第 一金属层的形成方法为物理气相沉积。 所述连接孔中填充的第 一金属层顶部高于钝化层的顶部。 所述阻挡层包括钽、氮化钽、氮化钛、钛化鴒、钛硅氮化合物、鴒、氮化鴒或其组合。所述阻挡层的沉积方法为物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积。 所述开口底部露出阻挡层。所述第二金属层为金，铜，镍，银。所述第二金属层的形成方式为电镀或物理气相沉积。所述方法进一步包括在20() 6()0度条件下退火。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术中形成焊料凸块的步骤 为首先在衬底上形成钝化层，并在钝化层上形成连接孔，形成连接孔是为了 将焊料凸块与顶层金属电连接。在所述连接孔中填充粘结层和第一金属层， 第一层金属填满所述连接孔并高出所述连接孔顶部，相对于与现有技术，本 专利技术没有通过光刻工艺对所述第 一金属层进行光刻刻蚀，以除去在沉积连接 孔中的第一金属层时在覆盖层309上同时形成的金属层，而是跳过该光刻工 艺，继续沉积阻挡层并形成第二金属层，然后以第二金属层作为硬掩膜，刻 蚀去除所述在形成第一金属层时同时沉积在覆盖层上的第一金属层材料。采 用该工艺首先省略一光刻工艺，节省成本，缩短制造周期，其次，采用自对 准硬掩膜作为抗刻蚀阻止层，相对于光刻工艺省略了对准步骤，具有较高的 精确度。 附图说明图1A 图1G为现有技术制造方法剖面图； 图2为本专利技术方法实施例的流程图； 图3A 图3J为本专利技术方法实施例的剖面示意图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。倒装芯片技术现在已经越来越多的应用于半导体的封装工艺中。倒装芯片技术是在芯片制造完成后，在芯片外引线处形成上形成焊料凸块(Bump)。 本专利技术中烊料凸块制造工艺流程图如图2所示。提供一具有顶层金属的半导体衬底(S200 )。所述半导体衬底已经完成了 前段器件制造与后段的金属互连，其中器件可以是存储器件也可以是逻辑器 件，互连可以有多层金属互连线，但至少包括一顶层金属层，该金属层可以 是铝或铜。在所述半导体衬底上形成钝化层(S21Q)。所述钝化层用来保护顶层金属 及整个芯片。钝化层可以由多层组成，例如先沉积一无机层然后在所述无机 层上形成一有机层。钝化层材料为氮化硅、氧化硅、SRO、氮氧硅化合物、聚 酰亚胺或其组合。在所述钝化层上形成底部露出顶层金属的连接孔(S220 )。通过在钝化层 上旋涂光致抗蚀剂，曝光显影刻蚀形成连接孔，连接孔底部露出顶层金属。在所述钝化层上及连接孔中形成第一金属层(S230 )。首先在所述连接孔 中及钝化层上沉积一粘结层，然后沉积第一金属层于所述连接孔中及钝化层 上，沉积的金属为铝，沉积的厚度为至少填满连接孔。在所述第一金属层上形成阻挡层(S240 )。所述阻挡层包括钽、氮化钽、 氮化钛、钛化鴒、钛硅氮化合物、鴒、氮化钨或其組合。在所述阻挡层上旋涂光致抗蚀剂并形成与连接孔相对应的开口 ( S250 )。 所述开口底部露出阻挡层。在所述开口中形成第二金属层(S260 )。第二金属层材料可以是金，铜，镍，银，其形成方式为物理气相沉积、化学气相沉积或电镀。去除所述光致抗蚀剂并刻蚀所述阻挡层、第一金属层及粘结层至露出覆 盖层(S270 )。第二金属层作为硬掩膜使得其下面的阻挡层及第一金属层没有被刻蚀。下面是本专利技术方法的详细步骤。图3A 图3J为本专利技术方法的剖面示意图。 如图3A所示，提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊料凸块的制造方法，其特征在于包括：提供一具有顶层金属的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成钝化层；在所述钝化层上形成底部露出顶层金属的连接孔；在所述钝化层上及连接孔中形成第一金属层；在所述第一金属 层上形成阻挡层；在所述阻挡层上旋涂光致抗蚀剂并形成与连接孔相对应的开口；在所述开口中形成第二金属层；去除所述光致抗蚀剂；刻蚀所述阻挡层、第一金属层至露出覆盖层。

【技术特征摘要】
1、一种焊料凸块的制造方法，其特征在于包括提供一具有顶层金属的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成钝化层；在所述钝化层上形成底部露出顶层金属的连接孔；在所述钝化层上及连接孔中形成第一金属层；在所述第一金属层上形成阻挡层；在所述阻挡层上旋涂光致抗蚀剂并形成与连接孔相对应的开口；在所述开口中形成第二金属层；去除所述光致抗蚀剂；刻蚀所述阻挡层、第一金属层至露出覆盖层。2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述钝化层为氮化硅、氧 化硅、氮氧硅化合物、聚酰亚胺的其中之一或其组合。3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于形成连接孔的步骤为 在所述钝化层上旋涂光致抗蚀剂； 通过曝光显影将所述连接孔图案转移到光致抗蚀剂上；刻蚀连接孔图案底部的钝化层至露出顶层金属； 去除所述光致抗蚀剂。4、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括形成 第一金属层前在所述连接孔中及钝化层上形成一粘结层。5、 如权利要求l所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇胜，肖德元，邢溯，
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]