修复异常刚性导柱凸块的方法技术

本发明专利技术涉及修复异常刚性导柱凸块的方法，一般而言，本文所揭露的标的关于修复可在半导体芯片或晶圆的金属化系统上方发现的异常刚性导柱凸块。除了其它部分，本文所揭露的一种例示性的方法包含，形成导柱凸块在半导体芯片的金属化系统上方，以及在该导柱凸块上形成复数个切口，其中，当该导柱凸块受到一侧向力时，该些复数个切口可被应用于调整该导柱凸块的可挠性。

【技术实现步骤摘要】
修复异常刚性导柱凸块的方法
一般而言，本专利技术关于精密的半导体装置，特别是关于用于测试及评估可形成在该半导体装置上的后段制程(back-end-of-line,BEOL)金属化系统与导柱凸块的金属层的方法或系统。
技术介绍
在现代的超高密度集成电路中，装置特征在尺寸上稳定地缩小以强化半导体装置的效能以及电路的整体功能性。除了藉由降低的信号传递时间而使运作速度增加以外，缩小的特征尺寸允许增加在电路中的功能组件的数目以扩张电路的功能性。此外，即使整体装置的尺寸已显著地降低，先进半导体装置的制造商仍身处在降低成本以及制造时间两者从而保持经济竞争力的持续压力下。在许多精密的集成电路的制造中，通常需要提供各种半导体芯片之间的电性连接以制作微电子装置。依据芯片的种类以及整体装置设计需求，这些电性连接可由各种方式达成，举例而言，藉由打线接合(wirebonding)、卷带式自动接合(tapeautomatedbonding,TAB)、覆晶接合(flipchipbonding)等等。近年来，覆晶技术的使用已成为半导体制程产业的重要方向，其中，半导体芯片藉由从所谓焊锡凸块(solderbump)形成的焊锡球(solderball)接合至载体基板或其它芯片。在覆晶技术中，焊锡球是形成在该些芯片中至少一个要被连接的芯片的接触层上，举例而言，在介电保护层上，其形成于包含复数个集成电路的半导体芯片的最后金属化层上。同样地，足够大小且适当配置的接合垫可形成在另一个芯片上，例如载体封装基板，使得各接合垫对应于形成在半导体芯片上的各个焊锡球。此二单元，即半导体芯片与载体基板，可藉由「翻转(flipping)」半导体芯片，使焊锡球物理性地与接合垫接触，并在高温下执行所谓的控制崩溃芯片接合(ControlledCollapseChipConnection,C4)焊锡球「回焊(reflow)」制程，以使在该半导体芯片上的各焊锡球熔化并接合至该载体基板上相对应的接合垫。通常，数百个焊锡凸块可分布在整个芯片区域，从而提供，举例而言，现代半导体芯片所需要的输入/输出功能(I/Ocapability)，该现代半导体芯片通常包含复杂电路，例如微处理器、存储电路、三维(threedimensional,3D)芯片等等，及/或复数个集成电路所形成的完整复杂电路系统。当半导体装置跨越过数个节点设计技术的世代(designtechnologynodegeneration)而在尺寸上逐渐缩小时，以更高的导电材料，例如铜、金、银、或其合金，所制作的导柱凸块已在至少部份覆晶与3D芯片应用中取代了焊锡接点。导柱凸块提供了超越大部分传统焊锡凸块连接的数个优点，包含较高的相互连接密度(interconnectdensities)、改良的电性及热传效能、在芯片及基板之间的较高的站立高度(standoff)、在接合作业之后较容易底部填胶(underfilling)，较佳的装置可靠度等等。在传统的高温C4焊锡接点回焊制程期间，焊锡接点一般会崩溃并延展成某个角度，从而在接合制程中改变形状及大小。另一方面，导柱凸块可能仅具有用于接合至对应接合垫的相对较小的焊锡帽(soldercap)，由于大部分为例如铜等等相较于传统焊锡材料的熔点温度较高的典型导柱凸块熔点温度，在回焊制程中实质上地保持该导柱凸块的形状与尺寸的稳定性。此项在尺寸稳定性上地改良因此允许导柱凸块的制造可基于相较于一般用于焊锡接点的接点间距而言，远为紧密的接点间距，以及某些情况下远为细密的重新分布线路图案，因此可达成较高的相互连接密度。如上所述，导柱凸块有时具有小的焊锡帽，在高温回焊制程中，其可用于将导柱凸块接合至在对应的载体基板上的各个接合垫。典型地，该载体基板的材料是有机积层板(organiclaminate)，其可能具有在任何地方比半导体芯片高4到8倍的热膨胀系数(coefficientofthermalexpansion,CTE)，该半导体芯片在大部分情况下主要是以硅及硅基材料所制作。因此，由于半导体芯片及载体基板(即，硅相对于有机积层板)之间的CTE不匹配(mismatch)，当暴露在回焊温度下时，该载体基板会成长得比半导体芯片多，结果，当封装件冷却且该焊锡帽固化时，热交互作用应力(thermalinteractionstress)将施加在芯片/基板封装件上。现将叙述图1a至1d，其示意地例示了在此制程中可能发生的芯片封装件热交互作用效应的至少一部份。图1a示意地例示了芯片封装件100，其包含载体基板101以及半导体芯片102。该半导体芯片102典型地包含复数个导柱凸块103，其形成在该芯片102的金属化系统104(见图1d)上方。在至少部份情况中，该导柱凸块103包含焊锡帽103C，其一般有助于该导柱凸块103与在该载体基板101上相对应的接合垫(未图标)之间的接合作业。在芯片封装件组装制程中，该半导体芯片102可被反转，或「翻转」，并使其与该载体基板101接触，在其后第1a图中的该芯片封装件100在超过制作焊锡帽103C的材料的熔化温度的回焊温度下被曝露在回焊制程120。依据用来形成焊锡帽103C的特定焊锡合金，该回焊温度可能为200℃至265℃以上。在回焊制程120中，当焊锡帽103C的材料为液态时，该载体基板101及半导体芯片102均能够基于各个相对组件的热膨胀系数，以实质上不受限制的方式热「成长」(thermally“grow”)。如此，虽然载体基板101及半导体芯片102会由于其不同的CTE而以不同的量来成长，但该载体基板101及半导体芯片102本质上仍均保持平坦、未变形的状态。另一方面，图1b示意地例示了在冷却阶段的芯片封装件100，此时该载体基板101及半导体芯片102之间开始发生热交互作用。当该芯片封装件100冷却时，该焊锡帽103C固化并机械性地将该半导体芯片102上的导柱凸块103结合至该载体基板101上相对应的接合垫。当在焊锡帽103C固化之后而该芯片封装件100持续冷却时，该载体基板101以及半导体芯片102的材料之间的CTE不匹配造成该载体基板101以较该芯片102大的速率收缩。典型地，热膨胀/收缩的差异可藉由该载体基板101与半导体芯片102两者的出平面(out-of-plane)变形，以及一定数量的该导柱凸块103剪变形(sheardeformation)的组合来相抵。此出平面变形在该载体基板101中引发剪力跟弯曲力101F、101M，并在该半导体芯片102中引发剪力跟弯曲力102F、102M。其它局部效应可能发生在该半导体芯片102中直接环绕该导柱凸块103的区域，如第1d图所示并叙述如下。图1c示意地例示了图1a及1b中的半导体芯片102的平面图。如图1c所示，该半导体芯片102具有位在该芯片102的第一芯片中心线102X以及第二芯片中心线102Y的中心点102C。此外，复数个导柱凸块103可散布在该半导体芯片102的表面上。然而，应注意到虽然第1c图所示的该导柱凸块103是显示成随机设置，应理解的是该导柱凸块103的相对位置仅为例示之用，而该凸块103可一般地(至少局部)以本质上一致或均匀方式分布在该半导体芯片102的表面上。再者，所示意地例示的作为该载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：形成导柱凸块在半导体芯片的金属化系统上方；以及在该导柱凸块上形成复数个切口，其中，当该导柱凸块受到侧向力时，该些复数个切口应用于调整该导柱凸块的可挠性。

【技术特征摘要】
2012.07.27 US 13/560,2801.一种修复导柱凸块的方法，该方法包括：形成导柱凸块在半导体芯片的金属化系统上方；以及在该导柱凸块中形成复数个切口，其中，形成该复数个切口的每个切口包括以切口形成工具接触该导柱凸块的侧向的侧并以该工具在该导柱凸块上施加侧向力，当该导柱凸块受到芯片封装交互作用力时，该些复数个切口适用于调整该导柱凸块的可挠性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含沿该导柱凸块的该侧向的侧以垂直对准的方式配置该些复数个切口中的每一者。3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含沿该导柱凸块上的方向远离该半导体芯片的中心的一侧向的侧配置该些复数个切口中的每一者。4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含形成至少三个切口。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含形成不对称形状的切口。6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含以具有圆角型尖端的工具形成该些复数个切口中的至少一者。7.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含以具有第一工具形状的第一工具形成该些复数个切口中的至少一者，从而形成具有第一切口形状的该些复数个切口中的该至少一者，以及使用具有第二工具形状的第二工具将该些复数个切口中的该至少一者的形状从该第一切口形状调整为第二切口形状。8.根据权利要求7所述的方法，其中，以该第一工具形成该些复数个切口中的该至少一者的步骤包含以具有该第一工具形状的测试探针在该导柱凸块上执行侧向力测试。9.根据权利要求1所述的方法，其中，形成该些复数个切口的步骤包含沿该导柱凸块的第一侧向的侧形成至少二个第一切口，并在该导柱凸块的第二侧向的侧形成至少一个第二切口，该第二侧向的侧是位于该导柱凸块的该第一侧向的侧的相对侧。10.根据权利要求9所述的方法，还包括将该至少二个第一切口中的每一者配置在该导柱凸块上，使该第一侧向的侧朝向于远离该半导体芯片的中心的方向，并将该至少一个第二切口配置在该导柱凸块上，使该第二侧向的侧位于朝向该半导体芯片的中心的方向。11.根据权利要求1所述的方法，还包括当形成该些复数个切口时，以导柱凸块支撑装置支撑该导柱凸块。12.根据权利要求11所述的方法，其中，以该导柱凸块支撑装置支撑该导柱凸块的步骤包含当以该工具在该导柱凸块的第二侧向的侧形成该些复数个切口之一者时，将该导柱凸块支撑装置配置成与该导柱凸块的第一侧向的侧接触，该导柱凸块支撑装置适用于抵抗从藉由当形成该些复数个切口之一者的该工具而施加在该导柱凸块上的该侧向力。13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在该导柱凸块中形成该复数个切口后，执行覆晶作业以接合该半导体芯片至载体基板。14.一种修复导柱凸块的方法，该方法包括：将导柱凸块支撑装置配置成与形成在半导体芯片的金属化系统上方的导柱凸块的第一侧向的侧接触；将导柱凸块修复装置配置成邻接于该导柱凸块的第二侧向的侧；以该导柱凸块修复装置在该导柱凸块的第二侧向的侧上形成第一切口，其中，形成该第一切口的步骤包含以该导柱凸块修复装置在该第二侧向的侧上施加侧向的指向外力；以及当形成该第一切口时，以该导柱凸块支撑装置支撑该导柱凸块，其中，支撑该导柱凸块的步骤包含以该导柱凸块支撑装置抵抗由该导柱凸块修复装置所驱动而施加在该导柱凸块的第二侧向的侧上的侧向的指向外力。15.根据权利要求14所述的方法，其中，将该导柱凸块修复装置配置成邻接于该第二侧向的侧的步骤包含将该导柱凸块修复装置配置在邻接于该导柱凸块的第一侧向的侧的相对侧。16.根据权利要求14所述的方法，其中，在该导柱凸块的第二侧向的侧上形成该第一切口的步骤包含在朝向远离该半导体芯片的中心的该导柱凸块上的一侧向的侧形成该第一切口。17.根据权利要求14所述的方法，还包括当以该导柱凸块支撑装置支撑该导柱凸块时，以该导柱凸块修复装置在该导柱凸块的第二侧向的侧上形成至少一个第二切口，其中，该至少一个第二切口垂直地对准该第一切口。18.根据权利要求14所述的方法，还包括：将该导柱凸块支撑装置配置成与该导柱凸块的第二侧向的侧接触；将该导柱凸块修复装置邻接于该导柱凸块的第一侧向的侧；藉由以该导柱凸块修复装置在该第一侧向的侧上施加更多侧向的指向外力，而以该导柱凸块修复装置在该导柱凸块的第一侧向的侧上形成至少一个更多的切口；以及当形成该至少一个更多的切口时，藉由以该导柱凸块支撑装置抵抗该施加于该导柱凸块的第一侧向的侧上的外力，而以该导柱凸块支撑装置支撑该导柱凸块。19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，在该导柱凸块中形成该第一切口后，执行覆晶作业以接合该半导体芯片至载体基板。20.一种半导体芯片，包括：复数个导柱凸块，形成在该半导体芯片的金属化系统上方；以及复数个第一切口，形成在该复数个导柱凸块中的至少一者的第一侧上，其中，该些复数个第一切口中的每一者的形状是以导柱凸块修复装置的尖端的至少一部分的形状所定义，该导柱凸块修复装置适用于在导柱凸块修复进程中，当侧向接触该复数个导柱凸块中的该至少一者的该第一侧时，形成该复数个第一切口的每一者。21.根据权利要求20所述的半导体芯片，其中，该复数个导柱凸块中的该至少一者的该第一侧朝向远离该半导体芯片的中心的方向。22.根据权利要求20所述的半导体芯片，还包括复数个第二切口，形成在该复数个导柱凸块的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·W·瑞安，H·盖斯勒，D·布罗伊尔，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：