[发明专利]凸点的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及凸点的制作方法。

背景技术

随着集成电路技术的不断发展，电子产品越来越向小型化、智能化、高性能以及高可靠性方向发展。而集成电路封装不仅直接影响着集成电路、电子模块乃至整机的性能，而且还制约着整个电子系统的小型化、低成本和可靠性。在集成电路晶片尺寸逐步缩小，集成度不断提高的情况下，电子工业对集成电路封装技术提出了越来越高的要求。

倒装芯片(flip chip)技术是通过在芯片表面形成的焊球，使芯片翻转与底板形成连接，从而减小封装尺寸，满足电子产品的高性能(如高速、高频、更小的引脚)、小外形的要求，使产品具有很好的电学性能和传热性能。

凸点(bump)制作技术是倒装芯片中的一个关键技术。现有技术中的凸点是焊料通过一定工艺沉积在芯片金属垫层上，经过一定温度回流形成的金属焊球。申请号为200510025198.X的中国专利申请文件提供了一种凸点的形成方法具体工艺如下：如图1所示，在芯片100上配置有金属垫层104以及用以保护芯片100表面并将金属垫层104暴露的钝化层102；在钝化层102以及金属垫层104上通过溅射或者蒸镀工艺形成金属屏蔽层105，所述金属屏蔽层105的作用在于同金属垫层104保持良好粘附性，并且有效阻止后续的凸点材料同金属垫层104的相互扩散，所述金属屏蔽层105为双层结构，第一层材料为钛、钛化钨或铬，第二层材料为铜。

接着请参照图2，在金属屏蔽层105上形成光刻胶层107，通过现有光刻技术定义出金属垫层104形状，然后进行曝光、显影工艺，在光刻胶层107中形成开口，暴露出下层的金属垫层104上的金属屏蔽层105；以光刻胶层107为掩模，用电镀法在开口内的金属屏蔽层105上形成金属铜层106a，然后再用电镀法在金属铜层106a上形成金属镍层106b，所述金属铜层106a和金属镍层106b构成凸点下金属层106；继续以光刻胶层107为掩膜，在凸点下金属层106上形成焊料层108，形成焊料层108的方法为电镀法、植球法或印刷法，所述焊料层108为共熔锡铅合金，高铅锡铅合金，锡银合金，或锡银铜合金。

参考图3，去除光刻胶层107后，刻蚀去除焊料层108以外的金属屏蔽层105至露出钝化层102；在焊料层108上涂布助焊剂，然后，将芯片100放入回流炉内，正置于热板上，即芯片100的焊料层所在面的相对面放置在热板上方并进行固定，接着进行保温回流，形成凸点108a。

在现有形成凸点的过程中，由于非晶格金属层的表面容易形成局部的不均匀的氧化金属层。目前在去除氧化金属的时候，会形成局部的不均匀的表面缺陷。会使凸点下金属层中金属镍层表面部分位置产生凹陷或者在金属垫层表面产生凹陷，进而一直延续至凸点下金属层中金属镍层与锡铅合金的界面；该凹陷界面内形成的氢分子或其他气体分子，在后续回流形成凸点的过程中，由于温度升高的影响而膨胀，在凸点内形成空洞，使凸点的面积增大(如图4中10所示)，进而使凸点之间可能产生短路或凸点本身产生断路，影响封装的质量。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种凸点的形成方法，防止凸点内形成空洞，使凸点的面积增大。

为解决上述问题，本发明提供一种凸点的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有金属垫层和钝化层，所述金属垫层镶嵌于钝化层中，且通过钝化层上的开口暴露出金属垫层；在钝化层开口内的金属垫层上依次形成金属屏蔽层和凸点下金属层，所述凸点下金属层包含金属镍层；将半导体衬底放入含氢离子或氢氧根离子的电解池溶液内；利用外加电场进行反应以处理凸点下金属层中的金属镍层；在凸点下金属层上形成凸点。

可选的，所述金属屏蔽层为钛、钛化钨或铬中的一种与铜组合。

可选的，所述凸点下金属层包括金属铜层和位于金属铜层上的金属镍层。

可选的，所述电解池内的溶液的PH值为：5＜PH＜9。

可选的，所述半导体衬底置于电解池内的方式为垂直方式或水平方式。

可选的，所述半导体衬底在电解池内作为阴极，阳极材料为铂或其它耐热金属。

可选的，所述电解池内所加电流为直流电或交流电或脉冲电流，电压为1V～12V。

可选的，所述电解池内的温度为15℃～35℃。

可选的，所述半导体衬底放入电解池内加电流进行反应的时间为30秒～5分。

可选的，在凸点下金属层上形成凸点还包括：在凸点下金属层上电镀焊料层；回流焊料层。

可选的，回流焊料层的温度为220℃～350℃。