[发明专利]焊料凸块制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种焊料凸块制作方法。

背景技术

随着集成电路技术的不断发展，半导体器件越来越向小型化、智能化、高性能、高可靠性方向发展。在集成电路芯片尺寸逐步缩小，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。传统的封装技术已经成为制约电路性能提高的瓶颈，促使芯片的封装技术由原来的切割压线技术发展为目前的倒装芯片(Flip Chip)技术。

倒装芯片技术是在芯片制造完成后，在芯片的焊盘(Bond Pad)上形成焊料凸块(bump)，将芯片切割后直接将带有焊料凸块的芯片粘贴于印刷电路板(PCB)或其它基底上，从而减小封装截面宽度，满足半导体器件的高性能(如高速、高频、更小的引脚)、小外形的要求，使产品具有良好的电学性能和传热性能。

焊料凸块制作技术是倒装芯片中的一个关键技术，半导体器件的可靠性很大程度上取决于每个焊料凸块的结构和材料，以及它们电互连的效力。因此，每个焊料凸块的高度和体积的一致性是至关重要的。

详细的，请参考图1A至图1H，其为现有的焊料凸块制作方法的各步骤相应结构的剖面示意图。

参考图1A，首先，提供一半导体基底110，所述半导体基底110上形成有钝化层(Passivation Layer)120和焊盘130，所述钝化层120具有暴露出所述焊盘130表面的开口。

参考图1B，在钝化层120和焊盘130的表面沉积金属叠层，所述金属叠层包括阻挡层(Barrier layer)141以及位于阻挡层141之上的种子层(Seed Layer)142，所述阻挡层141的材料为钛或铬，所述种子层142的材料为铜。

参考图1C，在所述金属叠层上形成光阻层150，并图案化所述光阻层150形成开口151，所述开口151位于焊盘130上方相应位置，并暴露出所述金属叠层。

参考图1D，在所述开口151中形成金属电极160，所述金属电极160的材料为铜，所述金属电极160可通过电镀方式形成。由于金属电极160的厚度较大，且受电镀工艺精度的限制，金属电极160的表面是非平坦的。

参考图1E，接下来，在金属电极160上形成焊料层170，所述焊料层170的材料可以为锡银合金或锡铅合金，并以锡为主要成分，其中，焊料层170可通过电镀方式形成。

参考图1F，通过湿法工艺去除所述光阻层150。

参考图1G，以所述焊料层170为掩模，湿法刻蚀去除未被金属电极160覆盖的金属叠层。

参考图1H，最后，回流所述焊料层170形成凸点171，所述金属叠层、凸点171和金属电极160共同组成焊料凸块。

理想的，通过回流工艺后形成的凸点应为半球形或者凸球形，然而，由于金属电极160的表面为非平坦结构，导致在回流焊料层170时，经常出现如图1H所示的凸点异常现象，工艺控制非常困难。此外，对于现有的焊料凸块制造工艺而言，由于金属电极截面大小有差异，并且每个金属电极表面的平坦程度是不同的，此外金属电极分布也不均匀，因此金属电极的高度也不一致，形成在金属电极之上的焊料层的形状不一致，导致回流工艺后形成的凸点的体积和高度存在差异，进而导致焊料凸块的体积和高度存在差异，严重影响了半导体器件的可靠性。

发明内容

本发明提供一种焊料凸块制作方法，以解决现有技术所形成的凸点形状异常，且焊料凸块的高度和体积的一致性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种焊料凸块制作方法，包括：提供一具有焊盘的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属叠层；在所述金属叠层上形成第一光阻层，并图案化第一光阻层形成第一开口，所述第一开口位于所述焊盘上方相应位置，并暴露出所述金属叠层；在所述第一开口中形成金属电极；平坦化所述第一光阻层和所述金属电极的表面；在所述第一光阻层和金属电极表面形成第二光阻层，并图案化所述第二光阻层形成第二开口，所述第二开口暴露出所述金属电极；在所述第二开口中形成焊料层；去除所述第一光阻层、第二光阻层和未被金属电极覆盖的金属叠层；回流所述焊料层形成凸点。

可选的，所述第二开口的截面宽度小于所述第一开口的截面宽度。

可选的，在形成所述金属叠层前，还包括：清洗所述半导体基底的表面。

可选的，所述半导体基底还包括一钝化层，所述钝化层具有暴露出所述焊盘的开口。所述钝化层的材料为氮化硅、二氧化硅或氮氧化硅。