[发明专利]焊料凸块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种焊料凸块的制造方法。

背景技术

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焊料凸块的制造方法，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1所示，提供一半导体衬底100，所述半导体衬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108，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，在所述覆盖层109及凸起112a上旋涂光致抗蚀剂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为钛化钨。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。钛化钨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。

发明内容

本发明提供一种倒装芯片焊料凸块的制造方法，该方法能够简化焊接凸块的制造工艺。

为达到上述目的，本发明提供的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。

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、钛化钨或其组合。

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、钛化钨、钛硅氮化合物、钨、氮化钨或其组合。