[发明专利]一种铜铜键合凸点的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装技术领域，具体涉及一种铜铜键合凸点的制作方法。

背景技术

目前微凸点制作工艺在种子层制作后，利用光刻胶定义电镀区域。受微凸点高度限制，光刻胶厚度较大，从而导致传统的微凸点制作工艺在小尺寸微凸点制作上能力不足。此外，铜铜键合工艺对键合界面的平整度要求近乎苛刻，电镀工艺无法满足其要求。首先，电镀工艺生产的铜柱表面粗糙度较大，无法满足铜铜键合对表面平整度的要求；其次，电镀工艺制作的微凸点平整度较差，尤其是在下层有台阶的情况下，还难保证微凸点表表面平整度；第三，采用传统工艺的微凸点技术，晶圆不同区域的微凸点高度会有较大差异，影响键合质量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种铜铜键合凸点的制作方法，有效降低了铜柱表面粗糙度，提高了微凸点的表面平整度，同时保证了晶圆不同区域的微凸点高度的一致。

其技术方案如下： 

一种铜铜键合凸点的制作方法，其包括以下步骤：

（1）、在晶圆表面制作粘附层和种子层；

（2）、在晶圆表面淀积铜层；

（3）、对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度；

（4）、利用光刻工艺对铜层进行图形化；

（5）、去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构；

（6）、去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构；

（7）、去除晶圆表面的光刻胶，得到高度均匀，表面平坦光滑的微凸点结构；

其进一步地还包括以下步骤：

（8）利用铜铜键合工艺将两片晶圆键合在一起；

（9）利用底填工艺实现晶圆间间隙填充；

其更进一步地在步骤（2）中，利用电镀工艺在晶圆表面淀积铜层；

步骤（3）中，利用化学机械抛光技术对晶圆表面的铜层进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度，使其适用于铜铜键合工艺；

步骤（5）中，利用电解工艺去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构；

步骤（6）中，利用湿法刻蚀工艺去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料，形成电隔离的微凸点结构；

步骤（7）中，利用化学机械抛光工艺对晶圆表面进行处理，去除多余的介质层材料，并对晶圆表面进行平坦化处理，露出微凸点。

采用本发明是的上述方法中，由于先淀积铜层后，在铜层上去除部分铜层，成型微凸点，同时借助于化学机械抛光工艺，有效降低了铜柱表面粗糙度，提高了微凸点的表面平整度，保证了晶圆不同区域的微凸点高度的一致。

附图说明

图1为晶圆表面制作粘附层和种子层示意图；

图2为晶圆表面淀积铜层示意图；

图3为对晶圆表面的铜层进行平整度处理示意图；

       图4为对微凸点进行定义示意图；

图5为晶圆上形成微凸点示意图；

图6为去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层材料示意图；

图7为去除晶圆表面的光刻胶成型光滑的微凸点示意图；

图8为完成铜铜键合后的结构示意图；

图9为键合晶圆底填后的结构示意图。

具体实施方式

一种铜铜键合凸点的制作方法，其包括以下步骤：

见图1，（1）在晶圆1表面制作粘附层2和种子层3-1，粘附层材料可以是钛、氮化钛、钽、氮化钽等材料的一种或多种材料，种子层材料为铜；

见图2，（2）利用电镀工艺在晶圆表面淀积铜层3-2，铜层厚度为1-15μm。受电镀工艺自身能力的限制，电镀后的铜层表面的粗糙度和平整度交较差；

见图3，（3）利用化学机械抛光技术对晶圆表面的铜层3-2进行处理，改善铜表面粗糙度和平整度，使其适用于铜铜键合工艺；

见图4，（4）利用光刻工艺对铜层进行图形化；

见图5，（5）利用电解工艺去除微凸点位置以外的铜，在晶圆上形成微凸点结构5，该工艺将晶圆上的铜与电源的阳极相连，一般采用酸性电解液，并在电解液中通电，使晶圆表面裸露的铜在电场集中效应下溶解；

见图6，（6）利用湿法刻蚀工艺去除晶圆表面微凸点区域以外的粘附层2，形成电隔离的微凸点结构5；

见图7，（7）去除晶圆表面的光刻胶4，得到微凸点结构5。

本发明的上述技术方案中，采用化学机械抛光对电镀后的铜层进行平坦化处理，可以得到粗糙度极低，平坦度极高的微凸点结构，这种结构更适合铜铜键合工艺。此外，该工艺采用电解技术对光刻图像化的铜层进行处理，可以实现小尺寸凸点的制作工艺。