[发明专利]制造芯片隆起部的方法

说明书

本发明涉及制造芯片隆起部的一种方法，更具体地说，涉及制造芯片隆起部的一种简化的方法，该方法在隆起部形成后从一个预先确定的区域去除阻挡层金属时，视需要可任选一种腐蚀方法。

随着半导体制造技术的进步，半导体器件的封装密度越来越高。同时，在不断改进电子元件的速度和性能的情况下对它们的小型化提出的要求已使芯片尺寸要更大但封装外壳的尺寸要更小和更薄，当然这二方面的要求是互相矛盾的。

在一个满足上述要求的制造半导体器件的常规方法的例子中，在半导体芯片上的金属焊接区上首先形成一个隆起部。然后，通过一种热压法将引线框的支撑引线固定在该隆起部上从而得到一个组件。将二个这样的组件安放在上、下两侧，而将引线框安放在中间的位置，从而使支撑引线弯曲、成形，并连接到每个引线框上。这种连接应用环氧树脂来完成。

本发明涉及一种制造芯片隆起部的方法，即一种为实现上述封装工艺而在芯片上制造隆起部的方法。

可应用金、铜或焊料来作为制造隆起部的材料，其中金由于它的高导电率是最好的材料。近来为了降低成本已采用了铜隆起部和焊料隆起部。对于焊料隆起部，可应用电镀、蒸发，或在焊料浴锅中进行浸蘸处理的工艺方法。

已提出了几种制造具有一种凹槽形状的底部的蘑菇型芯片隆起部的常规方法。在图1、图3和图4中分别例示了三种这样的方法。在这些方法中，图1的方法应用得最广，以下将通过参照图2A至2E对该方法进行详细的描述。

参照图2A至2E，为了制造隆起部，将金属层5（例如阻挡层金属）淀积在由硅层1、硅氧化层2、铝层3和保护层4组成的衬底的表面上（图2A）。通过应用光致抗蚀剂由光刻工艺形成镀层图形6。通过电镀的工艺方法，并以阻挡层金属作为一个电极在该金属层上的图形内形成隆起部（图2B）。在除去不需要的那部分光致抗蚀剂之后（图2C），再一次涂敷光致抗蚀剂以形成腐蚀阻挡层金属的图形（图2D）。此时，形成抗蚀剂图形以使抗蚀剂将隆起部和最接近的周围区域覆盖住。然后，通过腐蚀去除暴露出的阻挡层金属。在去除抗蚀剂图形后，就完成了芯片隆起部的制造（图2E）。但因阻挡层金属与隆起部之间的粘附性较弱，故要进行在200-300℃范围内的热处理。该热处理最好在完成电镀工艺后进行，它将有助于阻止粘附不牢的隆起部在随后的工艺过程中与金属层脱离。

但在按照上述掩模工艺制造芯片隆起部时，阻挡层金属是利用隆起部来进行腐蚀的，故得不到高分辨率的图形。此外，在图1描述的工序中，由于腐蚀阻挡层金属的光刻工艺是在制造隆起部之后进行的，因此在隆起部周围的抗蚀剂就变得比较厚。由于这层比较厚的抗蚀剂，因此在曝光剂量及其显影过程中会引起各种工艺缺陷，这些缺陷将会导致相邻的隆起部之间发生短路的潜在可能性。

图3和图4的热处理方法与上述热处理方法几乎是相同的。

图3中描述的工艺过程一直到电镀期间去除不需要的抗蚀剂这一步工艺为止都与图1所描述的工艺相同。在形成隆起部和在电镀期间去除抗蚀剂之后，通过不用光刻技术而用隆起部作为掩模进行腐蚀来去除阻挡层金属。这就是说，在按照图1的工艺形成隆起部之后，阻挡层金属的去除不是用其后形成的抗蚀剂图形作为掩模来进行，而是用隆起部作为掩模来进行的。

按照图4描述的工艺，首先将阻挡层金属淀积在保护层表面上，之后在其上形成光致抗蚀剂图形。然后，按照光刻工艺通过腐蚀将阻挡层金属的上层（即第一层）的预先确定的部分除去。其后，用剩下的第一阻挡层金属作为电镀的一个电极形成隆起部。应用阻挡层金属的第一层的图形作为腐蚀的掩模对阻挡层金属的第二层进行腐蚀。这时，如果第一层和第二层的阻挡层金属选择得合适，可防止一种金属的腐蚀液对另一种金属的侵蚀。例如，Ti-Pd或Ti-Cu的阻挡层金属的组合可得到好的结果。但对Cr-Cu的阻挡层金属层，铜可能被铬的腐蚀液腐蚀。为了解决这个问题，可用厚的铜层或在铜层上形成第三金属层（如一薄层金）。

由于在图4描述的工艺中形成隆起部时只有第一层阻挡层金属用作电镀的一个电极，因此在晶片的中央和边缘部分之间很容易引起隆起部高度的变化。由于第一阻挡层金属是由电阻率相对高些的材料（Ti，Cr等）形成的，故这个隆起部高度的变化就成为一个问题，尤其在大晶片的情况下更是如此。

在不用作为电导线的金属来制造芯片隆起部（如在图1至图4中描述的方法那样）的情况下，如用湿法腐蚀则在腐蚀阻挡层金属期间会发生隆起部的边缘腐蚀，如用干法腐蚀则会发生下层阻挡层金属的损坏。