一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，该方法包括以下步骤：(1)对用于半导体器件连接的凸块连接结构进行羟基化处理；(2)对凸块连接结构用有机化合物进行处理以形成自组装分子膜；(3)对凸块连接结构进行脱水处理；(4)采用反应离子刻蚀技术对自组装分子膜进行蚀刻。最终，在凸块连接结构表面，特别是底切结构处形成取向规整、排列紧密有序的自组装分子膜。本发明专利技术制备方法简单，形成的自组装分子膜具有高的稳定性和抗腐蚀性，能够有效地改善凸块在湿热环境下的可靠性和稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法


[0001]本专利技术属于半导体集成电路领域，特别涉及一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法。

技术介绍

[0002]在显示面板领域中，显示驱动芯片、射频芯片等在集成电路的制作完成后，一般需要通过凸块结构与基板或其他组件进行连接。而在显示面板封装中，其主要的封装方式为薄膜覆晶封装(Chip On Film，COF)、玻璃覆晶封装(Chip On Glass，COG)、柔性面板覆晶封装(Chip On PI，COP)。凸块是形成芯片与基板等组件之间的机械连接和电气连接的关键部分，这就需要凸块具有高度的可靠性。
[0003]目前主流的凸块制作工艺主要包括以下流程，第一步为形成凸块下金属层(Under BumpMetallization layers，UBM)。其中，UBM层包括阻挡层以及位于阻挡层上方的种子层。凸块随即以电镀的方式生长在UBM层上。在凸块制造好之后，要求依次对UBM层不需要的部分以湿法刻蚀的方式进行蚀刻去除。由于湿法刻蚀的各向同性和蚀刻工艺本身需要过量蚀刻等因素，不可避免地会导致UBM层横向刻蚀过度，形成底切(Undercut)结构。
[0004]在对凸块芯片进行耐湿热可靠性试验时，由于底切结构的存在，造成底切处产生应力腐蚀和电化学腐蚀，从而导致UBM层产生开裂，严重降低了凸块的耐湿热可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改善凸块连接结构耐湿热可靠性的方法，通过在凸块表面，特别是底切结构处形成自组装分子膜，从而提高凸块的耐湿热可靠性。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，所述凸块连接结构设于半导体基底上，所述半导体基底的表面具有金属垫，所述凸块连接结构包括按序设于金属垫上的底部金属层和金属凸块；所述方法包括以下步骤：
[0008]1)对凸块连接结构的表面进行羟基化处理；
[0009]2)对羟基化处理后的凸块连接结构的表面进行有机化合物处理以形成自组装分子膜，其中有机化合物为有机硫化物、有机硅烷、脂肪酸、有机磷酸盐或者希夫碱中的至少一种；
[0010]3)对凸块连接结构进行脱水处理；
[0011]4)利用反应离子刻蚀技术去除覆盖在金属凸块上表面和侧面的自组装分子膜。
[0012]可选的，所述羟基化处理包括碱液羟基化、强酸羟基化、紫外照射羟基化和等离子体羟基化。
[0013]可选的，首先用紫外线、臭氧对凸块连接结构表面进行初步的羟基化处理。同时为了保证能在表面以及底切结构处形成羟基的完整覆盖，再次用等离子体对凸块连接结构进行处理，即得到羟基化的凸块样品。
[0014]可选的，所述有机化合物处理是将所述凸块连接结构浸入体积浓度为0.001
‑
100mL/L的所述有机化合物的溶液中，浸泡时间为1min
–
12h。
[0015]可选的，所述有机化合物处理是将所述凸块连接结构浸入体积浓度为0.03
‑
30mL/L的所述有机化合物的溶液中，浸泡时间为30min
–
12h。
[0016]可选的，所述有机化合物为十八硫醇、十八烷基三氯硅烷、11－巯基十一烷酸或正十八烷基磷酸。
[0017]可选的，所述脱水处理的温度为10
‑
300℃，所述脱水处理的时间为1min
–
12h。
[0018]可选的，所述半导体基底表面覆盖有钝化层，所述钝化层设有让位于金属垫与凸块连接结构连接的开口，所述底部金属层沉积于所述开口之内并延伸至所述开口周边的钝化层表面上。
[0019]可选的，所述底部金属层的侧壁相对于所述金属凸块的侧壁向内侧凹陷；所述自组装分子膜至少覆盖所述底部金属层的侧壁。
[0020]可选的，所述底部金属层由下至上包括阻挡层和种子层，所述阻挡层为钛金属或钛钨合金，所述种子层为与所述金属凸块相同的金属。
[0021]自组装分子膜(Self
‑
Assembled Monolayers，SAMs)是利用有机活性分子的头基与基底之间产生化学吸附，在界面上自发形成取向规整、排列紧密有序的自组装分子膜。
[0022]SAMs具有以下特征：
[0023](1)原位自发形成、热力学稳定、制作方便简单；
[0024](2)无论基底材料形状如何，均可以形成均匀一致、分子排列有序、高密堆积和低缺陷的覆盖层；
[0025](3)在不改变基底材料固有属性的前提下，通过人为改变分子结构或进行分子裁切，获得具有特定性质的界面，从而提高基底材料的耐腐蚀性能。
[0026]在凸块表面形成取向规整、排列紧密有序的自组装分子膜，该膜具有高的稳定性和抗腐蚀性，能够有效地改善凸块在湿热环境下的可靠性和稳定性。
[0027]与现有技术相比，本专利技术提供的改善凸块连接结构耐湿热可靠性的方法，通过在凸块连接结构的底切结构处，形成取向规整、排列致密有序的自组装分子膜，可以实现以下有益效果：
[0028]1)极大地提高凸块连接结构对酸、碱、某些盐溶液的耐腐蚀性，有效避免了凸块在耐湿热可靠性试验时，UBM层产生开裂的问题。
[0029]2)自组装分子膜具有较高的热稳定性，在较高的温度范围内，自组装分子膜的接触角略有减小，表面能略有增加。但变化幅度不大，满足耐湿热可靠性试验的条件所要求的温度范围。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为实施例1的具有凸块连接结构的晶圆的俯视示意图；
[0032]图2为实施例1的改善凸块连接结构耐湿热可靠性的方法处理后的凸块连接结构的示意图；
[0033]图3为图2中的局部放大示意图；
[0034]图4为对比例1的未处理的凸块表面(左)和实施例1的经过处理的凸块(右)表面疏水效果图；
[0035]图5为未处理的TiW合金基材表面(左)和实施例1所述工艺处理的TiW合金基材(右)表面疏水效果图；
[0036]图6为对比例1的凸块连接结构在湿热可靠性试验后的扫描电镜图像；
[0037]图7为实施例1的经过有机化合物处理的凸块连接结构在湿热可靠性试验后的扫描电镜图像；
[0038]图8为经过湿热可靠性试验后，对比例1(未处理)的凸块与实施例1(有机化合物处理)的凸块连接结构在剪切试验后的结果示意图。
具体实施方式
[0039]以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释。
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加明白清楚，结合具体实施方式，对本专利技术做进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于，所述凸块连接结构设于半导体基底上，所述半导体基底的表面具有金属垫，所述凸块连接结构包括按序设于金属垫上的底部金属层和金属凸块；所述方法包括以下步骤：1)对凸块连接结构的表面进行羟基化处理；2)对羟基化处理后的凸块连接结构的表面进行有机化合物处理以形成自组装分子膜，其中有机化合物为有机硫化物、有机硅烷、脂肪酸、有机磷酸盐或者希夫碱中的至少一种；3)对凸块连接结构进行脱水处理；4)利用反应离子刻蚀技术去除覆盖在金属凸块上表面和侧面的自组装分子膜。2.根据权利要求1所述的改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于：所述羟基化处理包括碱液羟基化、强酸羟基化、紫外照射羟基化和等离子体羟基化。3.根据权利要求2所述的改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于：首先用紫外线、臭氧对所述凸块连接结构表面进行初步的羟基化处理，再次采用等离子体对所述凸块连接结构进行处理，得到表面羟基化的凸块连接结构。4.根据权利要求1所述的改善凸块连接结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于：所述有机化合物处理是将所述凸块连接结构浸入体积浓度为0.001
‑
100mL/L的所述有机化合物的溶液中，浸泡时间为1min
–
12h。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟毅，刘中良，陈昇晖，简永幸，何腾腾，江彬彬，
申请(专利权)人：厦门通富微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：