專利名稱：凸塊制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種凸塊(bump)制作方法，特別是涉及一種可以有效地將晶片(wafer)上剩余的有機材料及錫離子清除的凸塊制作方法。
第一階層封裝主要將晶粒連接到承載器(carrier)上，大致有三種封裝型態(tài)，分別為焊線(wire bond)、貼帶自動接合技術(Tape Automated Bonding，TAB)以及倒裝片接合技術(Flip Chip，F(xiàn)/C)。其中，不論是貼帶自動接合技術(TAB)或是倒裝片接合技術(F/C)，在接合的過程中，都必須于晶片的焊墊(I/O pad)上進行凸塊成長(bumping)，并通過凸塊作為芯粒(chip)與承載器之間電連接的媒介。而在貼帶自動接合技術(TAB)或是倒裝片接合技術(F/C)中，芯粒上凸塊高度的均勻性(height uniformity)十分重要，目前凸塊制作都朝著高凸塊高度、良好的凸塊高度均勻性以及具有微間距(fine pitch)的凸塊方向發(fā)展。
請參照

圖1A至圖1C，其為現(xiàn)有凸塊制作方法的流程示意圖。首先請參照圖1A，提供一晶片100，晶片100上具有數(shù)萬個焊墊102及一覆蓋于焊墊102邊緣和晶片100表面上的保護層104。接著在焊墊102與保護層104上形成一球底金屬層(Under Bump Metallurgy，UBM)106，而球底金屬層106為一多層的結構，包括一鈦金屬層106a與一銅金屬層106b，以有效防止之后形成的錫鉛凸塊(solder bump)與焊墊102產生互溶的現(xiàn)象。
接著請參照圖1B，在具有球底金屬層106的晶片100上覆蓋一圖案化的光致抗蝕劑108，以在球底金屬層106上限定凸塊成長的位置，接著再以電鍍(electroplating)的方式形成一錫鉛層110在未被光致抗蝕劑108覆蓋的球底金屬層106上，其錫鉛層110的厚度主要操控于電鍍的參數(shù)，而錫鉛層110的厚度與此電鍍制作工藝有直接的關聯(lián)。
最后請參照圖1C，將光致抗蝕劑108剝除，再進行一回焊(reflow)的步驟，使錫鉛層110經回焊后，因內聚力而成為球狀的凸塊112。最好再以球狀的凸塊112為光掩模(mask)，將未受球狀的凸塊112保護的球底金屬層106移除，如此即完成了凸塊的制作。
現(xiàn)有凸塊制作方法中，由于凸塊的形成，以電鍍方式在球底金屬層上成長一錫鉛層，在凸塊成長的電鍍制作工藝中，整個晶片上的電流分布常可能會出現(xiàn)分布不均勻的現(xiàn)象，故會造成所形成的錫鉛層厚度不均勻、各凸塊的落錫量有所差異。且現(xiàn)有凸塊的制作方法以電鍍制作工藝形成錫鉛層的速度不快，影響生產能力(throughput)。
此外，現(xiàn)有凸塊的制作方法，由于凸塊的形成以電鍍方式在球底金屬層上成長一錫鉛層，電鍍液中的錫鉛含量需控制在錫/鉛比為63∶37，由于錫/鉛的比例控制不易，造成所形成的錫鉛層中錫/鉛比并非63∶37的比例，故在錫鉛層回焊時的溫度估計不易。
本發(fā)明的目的在于提供一種凸塊制作方法，其以印刷(printing)的方式形成錫鉛層，由于用以印刷的錫鉛膏(solderpaste)成分固定，故所形成錫鉛層的錫/鉛比例可精確地控制，以提高電鍍制作工藝的生產能力。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種凸塊制作方法，適于一晶片上的凸塊制作，其中該晶片上具有多個焊墊及一保護層，該凸塊制作方法至少包括在該各焊墊及該保護層上形成一隔離金屬層；在該隔離金屬層上形成一球底金屬層；限定一凸塊形成位置，并將該凸塊形成位置以外的球底金屬層移除，以暴露出該隔離金屬層；形成一光致抗蝕劑，該光致抗蝕劑具有多個開口，其中每一該各開口對應于該凸塊形成位置；以印刷方式將一金屬膏填入該各開口中；進行一回焊步驟；剝除該光致抗蝕劑；以及移除暴露出的隔離金屬層。
進一步說，本發(fā)明所提供的一種凸塊制作方法，是提供一晶片，在晶片上的焊墊與保護層上形成一隔離金屬層與一多層結構的球底金屬層，之后在焊墊上方限定出凸塊形成位置，并將凸塊形成位置以外的球底金屬層移除，而將底層的隔離金屬層暴露出來。接著在球底金屬層與隔離金屬層上涂布一層厚光致抗蝕劑，并以曝光、顯影方式將凸塊形成位置上的厚光致抗蝕劑移除，再以印刷方式將一錫鉛膏填入凸塊形成位置中，接著在厚光致抗蝕劑未剝除前先進行一回焊步驟，再將厚光致抗蝕劑剝除，最后將暴露出的隔離金屬層移除，即完成晶片上凸塊的制作。由于光致抗蝕劑形成在隔離金屬層上，故光致抗蝕劑可以被剝除的很完全。
下面結合附圖，詳細說明本發(fā)明的實施例，其中圖1A至圖1C為現(xiàn)有凸塊制作方法的流程示意圖；圖2A至圖2D為本發(fā)明一較佳實施例中凸塊制作方法的流程示意圖。
請參照圖2A至圖2D，其為依照本發(fā)明一較佳實施例中凸塊制作方法的流程示意圖。首先請參照圖2A，提供一晶片200，晶片200上具有數(shù)萬個焊墊202與一覆蓋于焊墊202邊緣及晶片200上的保護層204，焊墊202的材質例如為鋁金屬，而保護層204的材質例如為氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride，Si3N4)或聚酰亞銨(polyimide)等。接著在晶片200上形成一隔離金屬層205，隔離金屬層205必須具有可將后續(xù)形成光致抗蝕劑與保護層之間隔離的作用。接著再形成一球底金屬層206，球底金屬層206例如為一多層結構，至少包括一第一金屬層206a與一第二金屬層206b。其中，第一金屬層206a的厚度例如為3000，第二金屬層206b的厚度例如為7000上述二層結構以上的球底金屬層206具有良好的阻障(barrier)功能，可以防止后續(xù)形成的凸塊(未繪示)與焊墊202之間互溶。
接著請參照圖2B，將凸塊成長位置以外區(qū)域的球底金屬層206移除，僅保留焊墊202上方凸塊成長位置的球底金屬層206部分，使凸塊成長位置以外區(qū)域的隔離金屬層205暴露出來。而將球底金屬層206移除的方法例如以一光致抗蝕劑層(示繪示)覆蓋在焊墊202上方的球底金屬層206上，再以蝕刻方式將未受光致抗蝕劑覆蓋的球底金屬層206剝除。
接著請參照圖2C，形成一光致抗蝕劑208覆蓋于暴露出的隔離金屬層205上，其中，光致抗蝕劑208具有數(shù)個對應于焊墊202的開口209，而光致抗蝕劑208的厚度例如為70微米以上。接著以印刷的方式將錫鉛膏210填入光致抗蝕劑208的開口209中。之后，進行一回焊(reflow)的步驟，使錫鉛膏210熔融(melting)，以形成錫鉛凸塊(solderbump)，之后才可將光致抗蝕劑208剝除。由于所形成光致抗蝕劑208的厚度例如可以厚達70微米以上，故可以形成的高度較高的凸塊，并可獲得很均勻的凸塊高度(heightuniformity)，且不會有生產能力(throughput)不彰的問題。
同樣請參照圖2C，經過回焊步驟后，如果沒有隔離金屬層205將光致抗蝕劑208與保護層204之間隔離，即光致抗蝕劑若直接形成在保護層204上，光致抗蝕劑208會有不能夠完全被剝除的現(xiàn)象，故加上隔離金屬層205可達到完全剝除有機材質的光致抗蝕劑208的作用。因此，本發(fā)明所揭露的方法可完全剝除晶片上光致抗蝕劑及殘留的錫、鉛粒子，可應用于其他經高溫處理后的光致抗蝕劑的剝除處理技術上，并不僅局限于凸塊制作的制作工藝。
最后請參照圖2D，將光致抗蝕劑208(未繪示)剝除之后，再將其所暴露出的隔離金屬層205剝除至暴露出晶片200上的保護層204為止。由于光致抗蝕劑208(未繪示)形成于暴露出的隔離金屬層205上，故經過回焊步驟的光致抗蝕劑208(未繪示)在剝除時可以在隔離金屬層205被移除的時候剝離的很完全，因此，不會對后續(xù)的封裝制作工藝造成污染(contamination)。
綜上所述，本發(fā)明的凸塊制作方法至少具有下列優(yōu)點1.本發(fā)明的凸塊制作方法以印刷方式形成錫鉛膏取代現(xiàn)有以電鍍方式形成錫鉛層，具有較高的產能。
2.本發(fā)明的凸塊制作方法系以印刷方式形成錫鉛膏取代現(xiàn)有以電鍍方式形成錫鉛層，可以改善電鍍制作工藝形成錫鉛層中錫/鉛比例不均以及及錫鉛凸塊高度不均勻的問題。
3.本發(fā)明沒有電鍍制作工藝所產生的電鍍液廢液處理問題，且制作工藝簡單可大幅降低制造成本提高生產能力。
4.本發(fā)明將球底金屬層中部分區(qū)域的球底金屬層預先移除，以暴露出其下的隔離金屬層，之后在隔離金屬層上再形成光致抗蝕劑，使形成在隔離金屬層上的光致抗蝕劑層在經過回焊步驟之后，不會有剝除上的困難。
雖然結合以上一較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種凸塊制作方法，適于一晶片上的凸塊制作，其中該晶片上具有多個焊墊及一保護層，該凸塊制作方法至少包括在該各焊墊及該保護層上形成一隔離金屬層；在該隔離金屬層上形成一球底金屬層；限定一凸塊形成位置，并將該凸塊形成位置以外的球底金屬層移除，以暴露出該隔離金屬層；形成一光致抗蝕劑，該光致抗蝕劑具有多個開口，其中每一該各開口對應于該凸塊形成位置；以印刷方式將一金屬膏填入該各開口中；進行一回焊步驟；剝除該光致抗蝕劑；以及移除暴露出的隔離金屬層。
2.如權利要求1所述的凸塊制作方法，其中該隔離金屬層具有隔離該光致抗蝕劑與該保護層的功能。
3.如權利要求1所述的凸塊制作方法，其中該金屬膏的材質包括錫鉛膏(Sn63Pb37)或其他材質可形成凸塊的金屬膏。
全文摘要
一種凸塊制作方法,提供一晶片,在晶片上的焊墊與保護層上形成隔離金屬層與球底金屬層,在焊墊上方限定出凸塊形成位置,并將該位置以外的球底金屬層移除,將最底層隔離金屬層留下。在未被移除的隔離金屬層上形成圖案化光致抗蝕劑,再以印刷方式將錫鉛膏填入光致抗蝕劑開口,其開口位于欲成長凸塊位置,在光致抗蝕劑剝除前先回焊,再將光致抗蝕劑剝除,最后將隔離金屬層移除。由于光致抗蝕劑形成在隔離金屬層上,故其可剝除完全。
文檔編號H01L21/60GK1365141SQ01101618
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權日2001年1月12日
發(fā)明者易牧民 申請人:華治科技股份有限公司