[发明专利]金属凸块及其制造方法

权利要求书

1.一种金属凸块的制造方法，其特征在于，包括：

提供一具有导电件的衬底，并在所述衬底的表面上形成钝化层，所述钝化层中具有暴露出所述导电件的至少部分表面的接触窗口；

至少在所述接触窗口的表面上覆盖凸块下金属层；

在所述凸块下金属层上形成图案化的掩膜层，所述图案化的掩膜层具有对准并连通所述接触窗口的镀金属窗口，所述镀金属窗口的底部开口大于所述接触窗口的顶部开口，并小于所述镀金属窗口的顶部开口，使得所述镀金属窗口和所述接触窗口的内壁形成阶梯型内壁；

在所述镀金属窗口和所述接触窗口中依次镀第一焊料层、金属阻挡层以及第二焊料层，且所述阶梯型内壁使得第一焊料层的顶部外边缘在周向上均短于所述金属阻挡层的顶部外边缘，所述第二焊料层中含有能与所述第一焊料层中的金属发生共晶反应的金属；

去除所述图案化的掩膜层，以形成金属凸块。

2.如权利要求1所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，所述导电件包括以下导电结构中的至少一种：通过后段制程的金属互连工艺形成的金属互连线；通过再布线工艺形成的再布线层；通过焊盘工艺形成的金属焊盘；通过硅通孔工艺形成的导电插塞；通过硅通孔工艺以外的接触插塞工艺形成的导电插塞。

3.如权利要求1所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，在所述凸块下金属层上形成具有所述镀金属窗口的所述图案化的掩膜层的步骤包括：

在所述凸块下金属层上形成第一掩膜层，并对所述第一掩膜层光刻和/或刻蚀，以在所述第一掩膜层中形成对准并连通所述接触窗口的第一窗口，所述第一窗口的底部开口大于所述接触窗口的顶部开口；

在所述第一掩膜层和所述第一窗口上形成第二掩膜层，并对所述第二掩膜层光刻和/或刻蚀，在所述第二掩膜层中形成对准并连通所述第一窗口的第二窗口，所述第二窗口的底部开口大于所述第一窗口的顶部开口，所述第二窗口和所述第一窗口组合形成所述镀金属窗口。

4.如权利要求3所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，在所述镀金属窗口和所述接触窗口中依次镀第一焊料层、金属阻挡层以及第二焊料层的步骤包括：在形成所述第二窗口之后，先镀第一焊料层，且所镀的所述第一焊料层在所述第一窗口中不超过所述第一掩膜层的顶面；然后，再依次镀金属阻挡层以及第二焊料层，且所述金属阻挡层在所述第二窗口中覆盖所述第一掩膜层被所述第二掩膜层暴露的顶部；

或者，在所述镀金属窗口和所述接触窗口中依次镀第一焊料层、金属阻挡层以及第二焊料层的步骤包括：在形成所述第一窗口之后且在形成所述第二掩膜层之前，先在所述第一窗口和所述接触窗口中镀所述第一焊料层，且所镀的所述第一焊料层在所述第一窗口中不超过所述第一掩膜层的顶面；在形成所述第二窗口之后，再依次镀金属阻挡层以及第二焊料层，且所述金属阻挡层在所述第二窗口中覆盖所述第一掩膜层被所述第二掩膜层暴露的顶部。

5.如权利要求1所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，所述阶梯型内壁使得所述第二焊料层的底部边缘与所述金属阻挡层的顶部边缘对齐。

6.如权利要求1所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，所述凸块下金属层为单层结构或者多层膜堆叠的结构，其材料包括：钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、铜、金中的至少一种；所述图案化的掩膜层的材料包括光刻胶、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和正硅酸乙酯中的至少一种；所述第一焊料层的材料为铜或者铜合金；所述金属阻挡层的材料包括铂、钯、镍中的至少一种；所述第二焊料层的材料为锡或者锡合金。

7.如权利要求1-6中任一项所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，在形成所述图案化的掩膜层之前，所述凸块下金属层还覆盖所述接触窗口外围的所述钝化层的表面；在形成所述金属凸块之后，还以所述金属凸块为掩膜，湿法去除所述金属凸块暴露出的所述凸块下金属层。

8.如权利要求7所述的金属凸块的制造方法，其特征在于，在形成所述金属凸块之后，且在湿法去除所述金属凸块外围的所述凸块下金属层之前或之后，对所述金属凸块进行回流焊，以使得所述第二焊料层转变为球状。