[发明专利]铜柱凸点结构及成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体结构及方法，尤其是一种铜柱凸点结构及成型方法，属于半导体制造的技术领域。

背景技术

传统上，IC芯片与外部的电气连接是金属引线以键合的方式把芯片上的I/O连至封装载体并经封装引脚来实现。随着IC芯片特征尺寸的缩小和集成规模的扩大，I/O的间距不断减小、数量不断增多。当I/O间距缩小到70μm以下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途径。

晶圆级封装技术利用薄膜再分布工艺，使I/O可以分布在IC的整个表面上，而不再仅仅局限于窄小的IC芯片的周边区域，通过凸点技术进行电气连接，从而解决了高密度、细间距I/O细芯片的电气连接问题。

美国专利US6681982 B2中介绍的铜锡凸点制作工艺中提到电镀微凸点时，侧向钻蚀（undercut）很严重，当微凸点节距越来越小时，微凸点的可靠性就会出现问题，微凸点的自身强度和良率就会下降。由于会出现侧向钻蚀问题，所以在进行种子层刻蚀时，刻蚀液的选择和刻蚀工艺的控制就会受到限制。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种防止侧向钻蚀的方法，满足微凸点节距较小的要求，提高微凸点的自身强度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种铜柱凸点结构及成型方法，其结构紧凑，避免了侧向钻蚀的现象，并且铜柱侧壁表面具有种子层，对铜柱形成保护作用，提高了微凸点加工制造的可靠性和良品率。

按照本发明提供的技术方案，所述铜柱凸点结构，包括基底及位于所述基底上的绝缘层；所述绝缘层上设有金属焊盘，所述金属焊盘的外圈设有介质层，所述介质层覆盖在绝缘层上，并覆盖在金属焊盘的外圈边缘；金属焊盘的正上方设有铜柱，所述铜柱的底部通过种子层与金属焊盘及介质层接触，且种子层覆盖铜柱的外侧壁；在铜柱的顶端设有焊料凸点。

所述铜柱呈圆柱形或T型。

一种铜柱凸点结构的成型方法，所述铜柱凸点成型方法包括如下步骤：

a、提供具有绝缘层的基底，并在所述基底的绝缘层上设置所需的金属焊盘；

b、在上述绝缘层上设置介质层，所述介质层覆盖在绝缘层及金属焊盘上；选择性地掩蔽和刻蚀所述介质层，以在金属焊盘的正上方形成第一窗口，通过第一窗口裸露金属焊盘；

c、在上述介质层上涂布光刻胶层，并对所述光刻胶层图形化，以在所述金属焊盘的正上方形成第二窗口，所述第二窗口与第一窗口相连通；

d、在上述光刻胶层上设置种子层，所述种子层覆盖在光刻胶层、介质层及金属焊盘上；

e、在上述种子层上设置干膜层，并对所述干膜层图形化，以在所述金属焊盘的正上方形成第三窗口，所述第三窗口与第二窗口相连通；

f、利用上述窗口在金属焊盘的正上方电镀铜柱，所述铜柱的底部通过种子层与金属焊盘及介质层相接触，铜柱的侧壁通过种子层与光刻胶层相接触；

g、在上述铜柱上设置焊料凸点，所述焊料凸点支撑在铜柱上，焊料凸点的侧壁与干膜层相接触；

h、去除上述干膜层；

i、去除上述光刻胶层上的种子层，以使得光刻胶层的顶端裸露；

j、去除上述介质层上的光刻胶层，得到外壁包裹有种子层的铜柱；

k、对焊料凸点进行回流。

所述绝缘层包括氧化硅或氮化硅。所述种子层为Ti/Cu。

本发明的优点：采用在光刻胶层、上形成种子层的方法，使得形成铜柱、的侧壁表面具有种子层、保护的铜柱凸点结构，避免了侧向钻蚀的现象，并且铜柱凸点侧壁表面具有种子层，对铜柱凸点形成保护作用，提高了微凸点加工制造的可靠性和良品率。

附图说明

图1~图12为本发明具体实施工艺步骤的剖视图，其中

图1为本发明在基底上设置绝缘层后的剖视图。

图2为本发明在介质层上设置第一窗口后的剖视图。

图3为本发明得到第二窗口后的剖视图。

图4为本发明得到种子层后的剖视图。

图5为本发明得到第三窗口后的剖视图。

图6为本发明电镀得到铜柱后的剖视图。

图7为本发明在铜柱上得到焊料凸点后的剖视图。

图8为本发明去除干膜层后的剖视图。

图9为本发明去除光刻胶层上的种子层后的剖视图。

图10为本发明去除光刻胶层后的剖视图。

图11为本发明回流后得到铜柱凸点结构后的剖视图。

图12为本发明回流后得到另一种铜柱凸点结构后的剖视图。