專利名稱：高分辨率焊接凸塊形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分辨率焊接凸塊形成方法，特別是一種可形成高縱橫比(High Aspect Ratio)細(xì)間距高密集度的焊接凸塊的焊接凸塊形成方法。


圖1A至圖1G顯示一種傳統(tǒng)封裝制程的凸塊形成方法。參考圖1A所示，顯示一焊接凸塊形成前的組件封裝結(jié)構(gòu)，此組件封裝結(jié)構(gòu)包含一組件100、一焊墊102(Pad)、一保護層104(Passivation Layer)與一焊接凸塊下金屬層106(Under Bump Metal)。如圖1B所示，為了形成焊接凸塊于焊接凸塊下金屬層106上，必須形成一光阻層108于圖1A所示的結(jié)構(gòu)上。接著如圖1C所示，以微影制程將光阻層108曝光顯影以暴露出焊接凸塊下金屬層106，使焊接凸塊能形成于焊接凸塊下金屬層106。接著如圖1D所示，以電鍍的制程將一焊接凸塊(Solder Bump)110形成于焊接凸塊下金屬層106上，而一般電鍍的過程繁復(fù)且耗時較長久制造成本較高。另一種形成焊接凸塊于焊接凸塊下金屬層106上的方法是利用鋼版(Stencil Mask)將焊錫膏利用印刷法填入鋼版上的開口，前提是鋼版上的圖案必須與焊接凸塊下金屬層106精確對準(zhǔn)。還有一種形成焊接凸塊于焊接凸塊下金屬層106上的方法是利用一種光阻膜定義的印刷(Photo Film Defined Printing)方式，但是受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而不適于形成高縱橫比(High Aspect Ratio)細(xì)間距(Fine Pitch)的焊接凸塊。
圖1E顯示形成焊接凸塊110后移除光阻層108的結(jié)果。而圖1F顯示蝕刻焊接凸塊下金屬層106以曝露出保護層104的結(jié)果。在正式進行焊接前，經(jīng)回焊(Reflow)制程加熱后，焊接凸塊110形成如圖1G所示的型態(tài)。
上述傳統(tǒng)封裝制程的凸塊形成方法具有以下多項缺點。圖1A至圖1G所示的凸塊形成方法使用了耗時且高成本的電鍍制程，而使用鋼版形成焊接凸塊對準(zhǔn)不易且鋼版成本高。另外光阻膜定義的印刷(Photo Film Defined Printing)的方式受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而不適于形成高縱橫比(High Aspect Ratio)細(xì)間距的焊接凸塊。
有鑒于上述傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)與制程的缺點，因此有必要發(fā)展出一種新穎進步的結(jié)構(gòu)與制程以克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與制程的缺點。
本發(fā)明的另一目的為提供一種可形成較小的焊接凸塊與焊接凸塊間距的高縱橫比焊接凸塊形成方法。
本發(fā)明的再一目的為提供一種對準(zhǔn)精確度高的高分辨率焊接凸塊形成方法。
為了達成上述的目的，本發(fā)明提供一種高分辨率焊接凸塊形成方法，該高分辨率焊接凸塊形成方法包含以下步驟首先提供一基板，其中該基板上具有多個焊墊與一防焊膜；接著形成一介電層覆蓋該基板并轉(zhuǎn)移多個焊接凸塊的圖案進入該介電層以形成多個開口并暴露出該焊墊；然后將焊料如焊膏或微小焊球填入該開口并執(zhí)行回焊制程；接著移除該介電層。
本發(fā)明的該方法之一包含以下步驟提供一基板，其中該基板上具有多個焊墊與一防焊膜；形成一離形膜覆蓋該基板；以一垂直方向開孔加工的方法轉(zhuǎn)移多個焊接凸塊的圖案進入該離形膜以形成多個開口并暴露出該焊墊；將焊料填入該開口；對該基板執(zhí)行回焊制程以形成多個焊接凸塊；移除該離形膜；及對該焊接凸塊執(zhí)行一壓平制程。
上述的該垂直方向開孔加工的方法包含激光開孔法。
上述的該垂直方向開孔加工的方法包含電漿蝕刻法。
上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一干式蝕刻制程清洗該基板表面。
上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一次回焊制程。
本發(fā)明的該方法之二包含以下步驟提供一基板，其中該基板上具有多個焊墊；依序形成一非感光性介電層覆蓋該基板與一離形膜覆蓋該非感光性介電層；以一垂直方向開孔加工的方法轉(zhuǎn)移多個焊接凸塊的圖案進入該離形膜與非感光性介電層以形成多個開口并暴露出該焊墊；將焊料填入該開口；對該基板執(zhí)行回焊制程以形成多個焊接凸塊；移除該離形膜；及對該焊接凸塊執(zhí)行一壓平制程。
上述的該垂直方向開孔加工的方法包含激光開孔法。
上述的該垂直方向開孔加工的方法包含電漿蝕刻法。
上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一干式蝕刻制程清洗該基板表面。
上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一次回焊制程。
圖3E顯示圖3D中所示的焊膏或微小焊球經(jīng)回焊制程形成焊接凸塊的結(jié)果；圖3F顯示將離形膜介電層移除的結(jié)果；圖3G顯示再進行一次回焊制程的結(jié)果；圖3H顯示進行一次壓平制程使焊接凸塊頂部平坦化的結(jié)果。
圖中符號說明100 組件102 焊墊104 保護層106 焊接凸塊下金屬層108 光阻層焊接110 凸塊200 基板202 覆晶接合凸塊焊墊204 防焊膜206 介電層208 焊膏或微小焊球210 焊接凸塊300 基板302 覆晶接合凸塊焊墊304 電路結(jié)構(gòu)306 介電層307 介電層308 焊膏或微小焊球310 焊接凸塊以下將根據(jù)本發(fā)明所附圖標(biāo)做詳細(xì)的說明，請注意圖標(biāo)均為簡單的形式且未依照比例描繪，而尺寸均被夸大以利于了解本發(fā)明。
在本發(fā)明的較佳實施例中，凸塊形成方法應(yīng)用于覆晶封裝(FlipChip Package)制程上。圖2A至圖2H以及圖3A至圖3H分別顯示本發(fā)明較佳實施例中的有關(guān)于基板(Substrate)部份的制程。
參考圖2A所示，一基板200上具有多個覆晶接合凸塊焊墊(FlipChip Bump Pad)202與一防焊膜(Solder Mask)204。防焊膜用于覆蓋并保護基板上焊接點以外的部份，并避免焊接凸塊形成于基板上焊墊以外的部份，同時避免基板上的電路導(dǎo)線受到外來環(huán)境的侵害。圖2A所示的基板200為非防焊膜定義(Non-Solder-Mask-Defined)的基板，但本發(fā)明所用的基板亦可為(Solder-Mask-Defined)的基板，亦即防焊膜覆蓋整個基板包括凸塊焊墊的周邊，而僅暴露出凸塊焊墊的平面部份。防焊膜204可由傳統(tǒng)的材料與方法形成，例如感光材料與曝光及顯影制程。接著參考圖2B所示，在圖2A所示的結(jié)構(gòu)上覆蓋一介電層206，此介電層206以一離形膜(Release Film)較佳。而離形膜為一般封裝制程所用的介電膜，用于防止基板在運送至后續(xù)制程的過程中遭受外部環(huán)境所污染。本發(fā)明使用的離形膜則用于定義焊接凸塊的形成位置并于制程完成后可剝離除去。
參考圖2C所示，介電層206為離形膜，蝕刻介電層206的方式為垂直方向開孔加工的方法，例如非等向性蝕刻法。特別是以激光開孔(Laser)的方式或是電漿蝕刻(Plasma Etching)的制程移除離形膜位于凸塊焊墊202上的部分，以形成開口(Opening)。利用激光開孔或是電漿蝕刻可以達成高分辨率精確對準(zhǔn)的開口，使焊接凸塊能準(zhǔn)確形成于凸塊焊墊上，同時可進一步縮小焊接凸塊的間距(Pitch)，并成功地形成高縱橫比(high Aspect Ratio)細(xì)間距高密集度的焊接凸塊。接著參考圖2D所示，將焊膏或微小焊球(Solder Paste/Solder Powder)208以刮刀印刷(Squeegee Printing)的方式填入暴露出凸塊焊墊202的開口內(nèi)，并將溢出的焊膏或微小焊球移除。焊膏由許多微小焊球(SolderSphere)、溶劑與助焊(熔)劑(Flux)構(gòu)成，而焊球通常為共晶成分的錫鉛合金。
參考圖2E所示，圖2D中所示的焊膏208經(jīng)回焊、清洗制程形成圖中的焊接凸塊210。而當(dāng)使用微小焊球則須于印刷后回焊前再加入助焊劑，如此可將焊球氣泡縮減至最少。而于圖2F中，將介電層206移除，并可使用干式蝕刻或電漿清洗表面。然后如圖2G中所示，可再進行一次回焊制程。最后如圖2H中所示，進行一次壓平(Coining)制程使焊接凸塊210頂部平坦化并有較佳的共平面性以利與晶圓上的焊接凸塊接合。
圖3A至圖3H所示者為不具有防焊膜的基板部份的制程，一基板300上具有多個覆晶接合凸塊焊墊302與電路結(jié)構(gòu)304。而圖3B所示為在圖3A所示的結(jié)構(gòu)上覆蓋介電層306與307的結(jié)果，介電層306與307用于定義焊接凸塊的形成位置，此而介電層306與307包含非感旋光性介電層，而介電層307以離形膜較佳。此外，介電層306與307的間可選擇性地加上一黏性膠膜。
接著參考圖3C所示，介電層306與307被蝕刻以暴露出凸塊焊墊302，蝕刻介電層306與307的方式可為傳統(tǒng)垂直方向開孔加工的方法，例如非等向性蝕刻法。介電層307為離形膜，則可以激光開孔的方式或是電漿蝕刻的制程移除介電層306與離形膜位于凸塊焊墊302上的部分，以形成開口。利用電漿蝕刻的制程來形成開口必須于離形膜上應(yīng)用蝕刻屏蔽。利用激光開孔或是電漿蝕刻可以達成高分辨率精確對準(zhǔn)的開口，使焊接凸塊能準(zhǔn)確形成于凸塊焊墊上，同時可進一步縮小焊接凸塊的間距，并成功地形成高縱橫比細(xì)間距高密集度的焊接凸塊。接著參考圖3D所示，將焊膏或微小焊球308以刮刀印刷的方式填入暴露出凸塊焊墊302的開口內(nèi)，并將溢出的焊膏或微小焊球移除。焊膏由許多微小焊球、溶劑與助焊(熔)劑構(gòu)成，而焊球通常為共晶成分的錫鉛合金。
參考圖3E所示，圖3D中所示的焊膏308經(jīng)回焊、清洗制程形成圖中的焊接凸塊310。而當(dāng)使用微小焊球則須于印刷后回焊前再加入助焊劑，如此可將焊球氣泡縮減至最少。而于圖3F中，將介電層307移除，并可使用干式蝕刻或電漿清洗表面。然后如圖3G中所示，可再進行一次回焊制程。最后如圖3H中所示，進行一次壓平制程使焊接凸塊310頂部平坦化并有較佳的共平面性以利與晶圓上的焊接凸塊接合。
在本發(fā)明的一較佳實施例中利用介電層特別是離形膜以及激光開孔的方式或是電漿蝕刻的制程來精確定位基板上的焊接凸塊的形成位置，可以于介電層內(nèi)形成高分辨率精確對準(zhǔn)的開口，使焊接凸塊能準(zhǔn)確形成于基板上的凸塊焊墊上，同時可進一步縮小焊接凸塊的間距，并成功地形成高縱橫比(High Aspect Ratio)細(xì)間距高密集度的焊接凸塊，同時可克服使用鋼版(Stencil Mask)形成焊接凸塊所造成的對準(zhǔn)不易及鋼版(Stencil Mask)高成本的問題，以及解決傳統(tǒng)光阻膜定義的印刷(Photo Film Defined Printing)方式受限于光阻膜(Photo Film)的分辨率而難以形成高縱橫比(high Aspect Ratio)細(xì)間距的焊接凸塊或焊墊的問題。此外，利用焊膏或微小焊球填入高縱橫比(high AspectRatio)細(xì)間距高密集度以及高分辨率精確對準(zhǔn)的開口內(nèi)以形成焊接凸塊可解決傳統(tǒng)以電鍍法形成焊接凸塊耗時且高成本的問題。
上述有關(guān)發(fā)明的詳細(xì)說明僅為范例并非限制。其它不脫離本發(fā)明的精神的等效改變或修飾均應(yīng)包含在的本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，該方法包含提供一基板，其中該基板上具有多個焊墊與一防焊膜；形成一離形膜覆蓋該基板；以一垂直方向開孔加工的方法轉(zhuǎn)移多個焊接凸塊的圖案進入該離形膜以形成多個開口并暴露出該焊墊；將焊料填入該開口；對該基板執(zhí)行回焊制程以形成多個焊接凸塊；移除該離形膜；及對該焊接凸塊執(zhí)行一壓平制程。
2.如權(quán)利要求1所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，上述的該垂直方向開孔加工的方法包含激光開孔法。
3.如權(quán)利要求1所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，上述的該垂直方向開孔加工的方法包含電漿蝕刻法。
4.如權(quán)利要求1所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，當(dāng)上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一干式蝕刻制程清洗該基板表面。
5.如權(quán)利要求1所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，當(dāng)上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一次回焊制程。
6.一種高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，該方法包含提供一基板，其中該基板上具有多個焊墊；依序形成一非感光性介電層覆蓋該基板與一離形膜覆蓋該非感光性介電層；以一垂直方向開孔加工的方法轉(zhuǎn)移多個焊接凸塊的圖案進入該離形膜與非感光性介電層以形成多個開口并暴露出該焊墊；將焊料填入該開口；對該基板執(zhí)行回焊制程以形成多個焊接凸塊；移除該離形膜；及對該焊接凸塊執(zhí)行一壓平制程。
7.如權(quán)利要求6所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，上述的該垂直方向開孔加工的方法包含激光開孔法。
8.如權(quán)利要求6所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，上述的該垂直方向開孔加工的方法包含電漿蝕刻法。
9.如權(quán)利要求6所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，當(dāng)上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一干式蝕刻制程清洗該基板表面。
10.如權(quán)利要求6所述的高分辨率焊接凸塊形成方法，其特征在于，當(dāng)上述的該離形膜移除后，對該基板執(zhí)行一次回焊制程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分辨率焊接凸塊形成方法，此方法利用介電層特別是離形膜以及開孔的方式或是電漿蝕刻的制程來精確定位基板上的焊接凸塊的形成位置，因此可以于介電層內(nèi)形成高分辨率精確對準(zhǔn)的開口，使焊接凸塊能準(zhǔn)確形成于基板上的凸塊焊墊，同時可進一步縮小焊接凸塊的間距，并成功地形成高縱橫比(High Aspect Ratio)細(xì)間距高密集度的焊接凸塊，同時可節(jié)省制作時間，降低成本。
文檔編號H01L21/02GK1392024SQ02124478
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者何昆耀, 宮振越 申請人:威盛電子股份有限公司