带有加强筋环的焊料凸点的制造方法技术

带有加强筋环的焊料凸点的制造方法，属于半导体制造技术领域，其焊料凸点制造方法采用先形成加强筋环后回流形成焊料凸点的方法，并且以电镀焊料形成的蘑菇头作为形成加强筋环的掩膜。因此，使用本发明专利技术方法所形成的焊料凸点具有机械特性好、与封装衬底接触特性好等特点，并且其加强筋环的尺寸可控，适用于高密度、小Ｉ／Ｏ间距的芯片的封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造
，具体属于芯片的电气和机械连接的封装技术，尤其涉及一种。
技术介绍
高性能的芯片在后道工序的钝化层形成、接触焊盘(Pad)打开以后，通常使用焊 料凸点(Solder Bump)与电路板、或下一级封装衬底实现电气和机械连接，这种封装技术通 常称为"倒装芯片"技术。 现有技术制造焊料凸点的方法中，首先出现的是在接触焊盘位置焊膏印刷 (Solder Paste Printing)和植焊球的方法，这种技术只适用于焊盘间距尺寸比较大情况 下应用。为适应芯片特征尺寸的不断縮小，单个芯片上的1/0数越来越多，1/0间距越来越 小的要求，后来提出了电镀技术形成焊料凸点的方法，通过光刻胶定义焊料凸点的大小，然 后在光刻胶孔内电镀焊料，去除光刻胶后对焊料回流形成焊料凸点。这些方法形成的焊料 凸点都存在一个问题在芯片的封装过程和长期使用过程中焊料凸点和接触焊盘之间位置 的容易出现裂缝影响可靠性。 为了提高封装的可靠性，一些公司提出了在焊料凸点根基部形成领形聚合物环的 结构及其制造方法。美国专利US 7129111提出了一种在焊料凸点根基部带领形聚合物环 结构的焊料凸点的方法，与美国专利US6578755相比，其主要步骤是先在接触焊盘上形成 焊料凸点后；进一步涂覆液态光敏材料；进一部通过以焊料凸点为掩膜曝光，使焊料凸点 与芯片之间的光敏材料存留，形成领形聚合物环。这种方法先形成焊料凸点、再以焊料凸点 作掩膜形成领形聚合物环，形成的焊料凸点的结构如图11所示，球形的焊料凸点62直接 形成于接触焊盘50之上，领形聚合物环81形成于焊料凸点62的下半球之下。这种方法形 成的图ll所示结构的焊料凸点，在下一级封装(表面贴装)过程中，由于领形聚合物环81 限制焊料凸点62变形，在表面贴装后焊料凸块难以在芯片和基板(印刷线路板)间变成完 美的鼓形焊点，从而不能较好地实现芯片和基板(印刷线路板)间的连接。同时，这种方法 中，作掩膜的焊料凸点的尺寸难于控制(由于回流过程中形成的球形凸点尺寸的随机性较 大)，从而领形聚合物环的尺寸控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种在焊料凸点根基部带有加强筋环的焊料凸点的制造方法，其加强筋环大小能控制并且加强筋环不包围焊料凸点的球形部分。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的，所述方法包括以下步骤 (1)提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有相互独立的一个以上的接触焊盘， 以及覆盖半导体衬底并暴露出所述接触焊盘的钝化层，在接触焊盘和钝化层上形成连续的 凸点下金属种子层； (2)在所述凸点下金属种子层上形成掩膜图形，所述图形开口对准所述接触焊 (3)在所述图形开口内电镀形成根基焊料部分，在根基焊料部分上电镀形成截面积大于所述根基焊料部分的蘑菇头焊料部分； (4)去除根基焊料部分覆盖之外的凸点下金属种子层。 (5)去除掩膜图形以及未被根基焊料覆盖的凸点下金属种子层，在所述钝化层上涂覆厚度小于根基焊料高度的光敏性材料； (6)以蘑菇头焊料部分作为掩膜，对所述光敏性材料曝光，并去除已经曝光部分，所述光敏材料的未曝光部分保留形成加强筋环； (7)回流根基焊料部分和蘑菇头焊料部分形成带有所述加强筋环的焊料凸点。 根据本专利技术所提供的一种焊料凸点的制造方法，其中，所述接触焊盘为铝、铜或者以上提到的金属的合金材料之一；所述凸点下金属种子层为铝、钛、铬、铜、镍、铝合金、钛合金、铬合金、铜合金、镍合金中的任意一种或者几种组成的复合层(如Cr/Cu， Al/NiV/Cu， Ti/Cu等)；所述凸点下金属种子层其厚度在100纳米 1微米范围。所述蘑菇都焊料部分的直径是根基焊料部分的直径的1. 1 2. 0倍。所述光敏性材料的厚度小于所述根基焊料部分的高度；所述光敏性材料为光敏性聚合物材料，包括但不限于聚酰亚胺(PI :polyimide)，苯并环丁烯(BCB :bis-BenzoCycloButene)，聚对亚苯基苯并双噁唑(PB0 :P_phenylene_2， 6-Benzobis0xazole)。 本专利技术的技术效果是本专利技术通过先形成加强筋后形成焊料凸点的办法，步骤(6)后形成的的焊料凸点包括加强筋环所包围的根基部分、加强筋环与加强筋环所包围的根基部分以上的球形部分，焊料凸点的球形部分形成于加强筋之上，同时不被加强筋所包围，从而在下一步倒封装过程中焊料凸点与封装衬底之间的能形成完美的鼓形焊点；同时，加强筋环及其加强筋环包围其根基部分使焊料凸点与接触焊盘之间有良好的机械性能；加强筋环的尺寸可以通过蘑菇头焊料部分的形状尺寸控制。因此，使用本专利技术方法所形成的焊料凸点具有机械特性好、与封装衬底接触特性好等特点，并且其加强筋环的尺寸可控，适用于高密度、小间距1/0尺寸的芯片的封装。附图说明 图1至图10是本实施例的流程示意图。 图11是现有技术中带领形聚合物环的焊料凸点的结构示意图。 符号说明40半导体衬底 41硅衬底中的微电子器件 45钝化层50接触焊盘 46凸点下金属种子层 90光刻胶 90'显影后光刻胶91光刻胶开口 46'凸点下金属种子层 70光敏性聚合物材料80加强筋环 60a根基焊料部分 60b蘑菇头焊料部分60c加强筋环所包围的根基部分 60d球形部分 60焊料凸点具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。 图1所示为焊料凸点制造方法的起始步骤示意图，提供芯片的半导体衬底40，所述半导体衬底内形成有至少一个有源器件，在半导体衬底40上形成有接触焊盘50以及覆盖于衬底上的钝化层45。其中钝化层45在接触焊盘50上开口使接触焊盘50暴露，接触焊盘50暴露区域用于形成焊料凸点。钝化层45可以为聚酰亚胺、氧化硅或者氮化硅材料，接触焊盘50为导电金属材料，可以为Al、Cu、或者前述金属的合金材料之一。其中41为半导体衬底40中的有源器件。 图2至图10为本实施例的流程示意图。结合图2至图IO所示，对实施例作详细描述。 步骤l，如图2所示，在图1所示芯片的钝化层和暴露部分接触焊盘上PVD形成凸点下金属种子层(Under Bump Metallization)46，凸点下金属种子层46膜层连续，其作用在于能够使焊料凸点与接触焊盘充分粘接，凸点下金属种子层46通常为铝、钛、铬、铜、镍等金属材料组成的合金复合层(如Cr/Cu， Al/NiV/Cu， Ti/Cu等)。凸点下金属种子层46的厚度在100纳米 1微米范围。 步骤2，如图3所示，在凸点下金属种子层46上涂覆光刻胶90。 步骤3，如图4所示，使用光刻技术，通过掩膜版对准接触焊盘50区域曝光，光刻胶90变成90'，在接触焊盘50上形成光刻胶开口 91，光刻胶开口 91的图形即电镀焊料的图形。 步骤4，如图5所示，通过将图4所示芯片置于含有铅和锡的镀液中，电镀形成锡铅合金焊料60，焊料首先会在暴露的下凸点金属层46上生长，逐渐填充光刻胶开口 91，根基焊料部分60a形成；根据电镀的特性， 一般会在填充光刻胶开口 91后，焊料继续堆积并且同时向光刻胶90'上表面的四周扩散堆积，从而光刻胶开口 91之上的焊料的面积大于光刻胶开口 91的面积，在光刻胶开口之上形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有加强筋环的焊料凸点的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（１）提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有相互独立的一个以上的接触焊盘，以及覆盖半导体衬底并暴露出所述接触焊盘的钝化层，在接触焊盘和钝化层上形成连续的凸点下金属种子层；（２）在所述凸点下金属种子层上形成掩膜图形，所述图形开口对准所述接触焊盘；（３）在所述图形开口内电镀形成根基焊料部分，在根基焊料部分上电镀形成截面积大于所述根基焊料部分的蘑菇头焊料部分；（４）去除根基焊料部分覆盖之外的凸点下金属种子层。（５）去除掩膜图形以及未被根基焊料覆盖的凸点下金属种子层，在所述钝化层上涂覆厚度小于根基焊料高度的光敏性材料；（６）以蘑菇头焊料部分作为掩膜，对所述光敏性材料曝光，并去除已经曝光部分，所述光敏材料的未曝光部分保留形成加强筋环；（７）回流根基焊料部分和蘑菇头焊料部分形成带有所述加强筋环的焊料凸点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱奇农，
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]