[发明专利]金属凸块及其制造方法

说明书

本发明提供了一种金属凸块及其制造方法，通过将镀金属窗口的内壁由现有的直线型修改为阶梯型，使得镀金属窗口的底部开口大于钝化层的接触窗口的顶部开口，并小于所述镀金属窗口的顶部开口，从而在向镀金属窗口中依次镀第一焊料层、金属阻挡层以及第二焊料层后，能利用所述阶梯型内壁的限定作用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，即使得第一焊料层相对金属阻挡层形成底切结构，由此可以在后续工艺中能够保证第二焊料层无法接触到第一焊料层，从而避免金属凸块中的第一焊料层和第二焊料层中的金属发生不必要的共晶反应的问题，提高了金属凸块的性能，降低了器件因金属凸块性能不良而失效的风险。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种金属凸块及其制造方法。

背景技术

随着集成电路封装技术的发展，基于金属凸块（Bump，又称为凸点）的封装技术，比基于引脚的贴装和插装、引线键合等传统封装技术，更有利于器件多功能、小型化、低功耗等方向发展。尤其是传感器件、射频器件等微机电系统（Microelectro MechanicalSystems，MEMS）器件，当其采用金属凸块封装工艺完成封装时，会具有更好的工艺适配性和热电性能，而且采用晶圆键合、金属凸块、减薄等晶圆级封装（Wafer Level Packaging，WLP）技术，可以进一步将微机电系统器件中各个功能单元由二维布局向三维堆叠演变，在减小器件的尺寸的同时，能进一步增强器件的功能多样性。因此，金属凸块制程是影响器件最终性能的关键制程之一。

请参考图1，现有技术中制作金属凸块的具体过程包括：先提供具有再布线（Redistribution Layer，RDL）结构、金属互连结构或者接触焊盘等导电件（也可以称为电接触件）101的封装基体100，其中，再布线结构用于将封装件的接触焊盘或者金属互连结构等原有电接触件引出，使得可以以更大的间距制造新的电接触件；然后，在封装基体100上通过钝化层102沉积、光刻和刻蚀工艺一系列工艺，在钝化层102中形成若干能够暴露出导电件101的部分表面的开口102a（即用于形成金属凸块的区域）；接着，通过溅射沉积工艺在钝化层102以及开口102a的表面上覆盖凸块下金属层103（Under Bump Metallurgy，UBM），例如是钛Ti或铜Cu或者钛铜TiCu合金等，并进一步通过光刻胶涂覆、曝光、显影等操作，在凸块下金属层103上形成具有镀金属窗口（未图示）的光刻胶层（未图示）；之后，在镀金属窗口中连续电镀Cu层104a、镍Ni层104b以及焊料层104c（例如是锡银AgSn合金或锡Sn），并进一步去除光刻胶层，形成金属凸块104；接着，通过湿法腐蚀去除多余的凸块下金属层103。

上述的金属凸块104的制作过程中，由于在湿法去除多余凸块下金属层103时，Ni比Cu在腐蚀液中的腐蚀速率更快，因此导致镍Ni层104b的边缘存在损失。在器件工作过程中，金属凸块104上会施加电流和电压，由此使得金属凸块104上产生焦耳热，该焦耳热会导致焊料层104c熔化，而由于在金属凸块104的边缘105处的镍Ni层104b损伤造成焊料层104c和Cu层104a无法被镍Ni层104b很好地隔离，焊料层104c熔化后会与Cu层104a接触并发生CuSn共晶问题，进而导致金属凸块104失效，最终导致器件失效。

另外，上述的共晶失效问题，不仅仅存在于通过电镀工艺形成Cu-Ni-SnAg的金属凸块104中，还存在与通过化学镀、蒸镀等工艺形成的其他金属凸块中，只要这些金属凸块的边缘处的顶层焊料层和底层焊料层无法被中间的金属阻挡层很好地隔离，且顶层焊料层的金属容易和底层焊料层的金属发生共晶，则在器件工作过程中，这些金属凸块就容易发生共晶失效的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属凸块及其制造方法，能防止金属凸块中发生不必要的共晶问题，以提高金属凸块的性能，降低金属凸块的共晶失效概率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属凸块的制造方法，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；