專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造方法并且更加具體地涉及凸塊形成方法。
背景技術(shù)：
作為在半導(dǎo)體器件制造工藝中連接半導(dǎo)體芯片和布線板的方法，存在被稱為群焊 的方法，通過(guò)該群焊在半導(dǎo)體芯片上形成的例如Au、焊料、或者Cu的突出電極(在下文中被 稱為凸塊)和布線板的引線被總體地連接在一起。在COG(玻璃上芯片)中也廣泛地使用 群焊，其中半導(dǎo)體芯片被直接地貼附到玻璃基板。對(duì)于群焊，使用了下述幾種凸塊在引線 鍵合技術(shù)中使用的釘頭凸塊；和在鍍技術(shù)中使用的直線狀凸塊以及蘑菇狀凸塊。由于直線 狀凸塊對(duì)于小型化是有利的所以頻繁地使用直線狀凸塊。被稱為專利文獻(xiàn)1的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-平3-208347，公布了涉及直線狀凸 塊形成方法的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1的凸塊形成方法的特征在于，通過(guò)在以高電流密度形成抗 蝕圖案的晶圓上首先執(zhí)行鍍，然后執(zhí)行鍍同時(shí)逐漸地減少電流密度，并且最后以相對(duì)低的 電流密度執(zhí)行鍍。此種凸塊形成方法能夠縮短鍍時(shí)間并且還能夠減少凸塊的頂部分的硬度。

發(fā)明內(nèi)容
由于在鍍液中的電場(chǎng)強(qiáng)度的不均勻性或者不足的鍍液循環(huán)引起的金屬濃度的不 均勻性，導(dǎo)致通過(guò)電解鍍的凸塊形成方法可能引起多個(gè)形成的凸塊的高度變化。多個(gè)凸塊 當(dāng)中的高度變化可能在接合半導(dǎo)體芯片和布線板時(shí)引起連接故障，這導(dǎo)致降低半導(dǎo)體器件 的可靠性的風(fēng)險(xiǎn)。與上述問(wèn)題相關(guān)聯(lián)，根據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體器件的制造方法包括在半導(dǎo)體芯 片上形成種子膜；在種子膜上形成具有在半導(dǎo)體芯片的電極上方的開(kāi)口的光刻膠；通過(guò)以 1. 5A/dm2或以上的電流密度進(jìn)行電解鍍來(lái)在開(kāi)口中的種子膜上形成第一 Au凸塊；磨削第 一 Au凸塊的表面；剝離光刻膠；以及通過(guò)干法蝕刻移除種子膜。在此種制造方法中，通過(guò)以高的電流密度進(jìn)行電解鍍形成多個(gè)第一 Au凸塊，并且 通過(guò)磨削處理其表面。在種子膜的干法蝕刻中通過(guò)以高的電流密度進(jìn)行電解鍍形成并且具 有平面的多個(gè)第一Au凸塊很難出現(xiàn)不同，從而能夠防止多個(gè)第一Au凸塊當(dāng)中的高度變化。結(jié)果，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法能夠形成它們的高度對(duì)齊的多個(gè)Au凸塊。


結(jié)合附圖，根據(jù)某些優(yōu)選實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的以上和其它方面、優(yōu)點(diǎn)和特 征將更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖；圖2A、圖2B、以及圖2C是示出在半導(dǎo)體芯片1上形成種子膜3的工藝的圖；圖3是包括形成在種子膜3上的光刻膠4的半導(dǎo)體芯片1的截面圖4是其中形成第一 Au凸塊5的半導(dǎo)體芯片1的截面圖；圖5是包括基于電解鍍形成的多個(gè)Au凸塊5的半導(dǎo)體芯片1的截面圖；圖6是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中圖5中所示的多個(gè)Au凸塊5的表面被磨削 平；圖7是半導(dǎo)體芯片1的部分截面圖，其中從包括具有通過(guò)磨削處理的表面的Au凸 塊5的半導(dǎo)體芯片1剝離光刻膠4 ；圖8是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中通過(guò)干法蝕刻已經(jīng)移除阻擋膜2和種子膜3 ；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖；以及圖10是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中形成Au凸塊50。
具體實(shí)施例方式在下文中，將會(huì)參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造 方法。下面描述的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法涉及凸塊形成工藝。對(duì)于其它的制造工藝， 能夠使用眾所周知的方法。(第一實(shí)施例)圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖。參考圖1 中所示的工藝中的每一個(gè)，將會(huì)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。步驟S01:在半導(dǎo)體芯片上形成種子膜。圖2A、圖2B、以及圖2C是示出在半導(dǎo)體芯片1上形 成種子膜3的一些工藝的圖。參考圖2A、圖2B、以及圖2C，將會(huì)描述在半導(dǎo)體芯片1上形成 種子膜3的工藝。圖2A是半導(dǎo)體芯片1的部分截面圖，其中要形成種子膜3。參考圖2A， 半導(dǎo)體芯片1被提供有晶圓11、絕緣層12、以及電極13。在硅晶圓11上，形成晶體管和 布線以作為半導(dǎo)體芯片1實(shí)現(xiàn)各種功能。絕緣層12覆蓋晶圓11而沒(méi)有覆蓋電極13并且 防止布線之間的相互接觸。電極13形成在晶圓11上以將晶圓11與外部相連接并且由鋁 等等制成。圖2B是半導(dǎo)體芯片1的部分截面圖，其中形成阻擋膜2。參考圖2B，通過(guò)濺射方 法形成阻擋膜2以覆蓋2A中所示的半導(dǎo)體芯片1 (絕緣層12和電極13)。阻擋膜2被粘附 到絕緣層12和電極13以防止在后面的工藝中形成的第一 Au凸塊5的分離。例如，阻擋膜 2由Ti或者TiW制成。圖2C是半導(dǎo)體芯片1的部分截面圖，其中形成種子膜3。參考圖2C，通過(guò)濺射方 法形成種子膜3以覆蓋圖2B中所示的阻擋膜2。種子膜3是用作電解鍍?cè)诤竺娴墓に囍行?成的第一 Au凸塊5時(shí)的電極的金屬。例如，種子膜3由Au制成。以該方式，種子膜3形成 在半導(dǎo)體芯片1上。步驟S02 在種子膜上形成光刻膠。圖3是包括在種子膜3上形成的光刻膠4的半導(dǎo)體芯片 1的截面圖。參考圖3，將會(huì)描述在種子膜3上形成光刻膠4的工藝。光刻膠4被涂覆在種 子膜3上。光刻膠4的厚度以在后面工藝中形成的第一 Au凸塊5的高度為基礎(chǔ)。在預(yù)烘 之后，光刻膠4通過(guò)包括第一 Au凸塊5的圖案的掩膜曝光。在曝光之后，光刻膠的不需要 的部分被移除。開(kāi)口部41是通過(guò)移除光刻膠4的不需要的部分形成的部分。根據(jù)被定位
4在開(kāi)口部41的下方的電極13形成開(kāi)口部41。這樣，在半導(dǎo)體芯片1的電極13的上面具有 開(kāi)口部41的光刻膠4形成在種子膜3上。步驟S03 基于以1.5A/dm2或以上的電流密度的電解鍍，第一 Au凸塊5形成在圖3中所示的 開(kāi)口部41中的種子膜3上。圖4是其中形成第一 Au凸塊5的半導(dǎo)體芯片1的截面圖。在 下述條件下執(zhí)行電解鍍。在40到65°C的溫度下使用實(shí)現(xiàn)下述化學(xué)反應(yīng)(1)至(4)的鍍液 組成。例如，鍍液中的Au的濃度是，12g/L、14g/L、或者16g/L以處理高電流密度。(1) Na3Au(SO3)2 ^ 3Na+ + Au(SO3)23"
(2) Au(SO3) 23' — AuSO3- + SO32"(2) AuSO3' β Au+ + SO32"(4) Au++e- — Au (作為電荷轉(zhuǎn)移的結(jié)果提取Au)。在基于電解鍍制造第一 Au凸塊5的工藝(步驟S03)中，電流密度是1. 5A/dm2或 者更大，這是以本發(fā)明的發(fā)明人的研究結(jié)果為基礎(chǔ)。對(duì)于用于電解鍍的電流密度和形成的 第一 Au凸塊5的晶向的改變之間的關(guān)系，能夠有下面的假設(shè)。注意，所述改變表示晶向變 化(晶軸方向被對(duì)齊)或者晶體取向變化(取向被對(duì)齊)。當(dāng)在前述電解鍍條件下通過(guò)以1. OA/dm2的電流密度進(jìn)行電解鍍形成第一 Au凸塊 5時(shí)，基于受熱歷程(80到150°C)部分地改變第一 Au凸塊5的晶向。受熱歷程對(duì)應(yīng)于在 剝離光刻膠4的后面工藝中通過(guò)第一 Au凸塊5接收的熱量。當(dāng)在相同的電解鍍條件下以 1. 5A/dm2的電流密度形成第一 Au凸塊5時(shí)，基于相同的受熱歷程(80到150°C )均勻地改 變第一 Au凸塊5的晶向。此外，當(dāng)在相同的電解鍍條件下以2. OA/dm2的電流密度形成第一 Au凸塊5時(shí)，基于相同的受熱歷程(80到150°C )均勻地改變第一 Au凸塊5的晶向。艮口， 對(duì)于以1. 5A/dm2或以上的電流密度形成的第一 Au凸塊5，它們的晶向改變的溫度變低，并 且由于在剝離光刻膠4的工藝中的受熱歷程(80到150°C)，出現(xiàn)晶向的均勻改變。由于在 同時(shí)形成的多個(gè)第一 Au凸塊5當(dāng)中很難出現(xiàn)蝕刻速率中的不同，所以在干法蝕刻種子膜3 和阻擋膜2的工藝中晶向的均勻改變是優(yōu)選的。因此，基于以1. 5A/dm2或以上的電流密度 進(jìn)行電解鍍形成第一 Au凸塊5。圖5是包括基于電解鍍形成的多個(gè)第一 Au凸塊5的半導(dǎo)體芯片1的截面圖。參 考圖5，形成在半導(dǎo)體芯片1上的多個(gè)第一 Au凸塊5具有彼此不同的高度。用于電解鍍的 電流密度對(duì)形成的多個(gè)第一 Au凸塊5的各高度具有影響。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了多個(gè)第 一 Au凸塊5當(dāng)中的高度變化和用于電解鍍的電流密度之間的下述關(guān)系。當(dāng)用于電解鍍的 電流密度小于1. OA/dm2時(shí)，多個(gè)第一Au凸塊5當(dāng)中的高度變化小于當(dāng)用于電解鍍的電流密 度是1. 5A/dm2時(shí)的高度變化。當(dāng)用于電解鍍的電流密度是1. 5A/dm2時(shí)，多個(gè)第一 Au凸塊 5當(dāng)中的高度變化顯著地出現(xiàn)。此外，當(dāng)用于電解鍍的電流密度是2. OA/dm2時(shí)，出現(xiàn)多個(gè)第 一 Au凸塊5的異常生長(zhǎng)，導(dǎo)致與用于電解鍍的電流密度是1. 5A/dm2時(shí)相比多個(gè)第一 Au凸 塊5當(dāng)中更大的高度變化。在本實(shí)施例中，用于電解鍍的電流密度是1. 5A/dm2或以上，因 此引起多個(gè)第一 Au凸塊5當(dāng)中的顯著的高度變化。步驟S04 磨削第一 Au凸塊5。欲解決多個(gè)第一 Au凸塊5當(dāng)中的高度變化，多個(gè)第一 Au凸
5塊5的表面被磨削平。圖6是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中多個(gè)第一 Au凸塊5的表面被磨 削平。參考圖6，通過(guò)磨削刀具(bit)80磨削多個(gè)第一 Au凸塊5的表面。因此進(jìn)行磨削的 多個(gè)第一 Au凸塊5具有平面并且它們的高度被對(duì)齊。以大于1. 5A/dm2的高電流密度執(zhí)行 電解鍍有可能引起多個(gè)第一 Au凸塊5當(dāng)中的高度變化，但是通過(guò)磨削它們的表面能夠解決 此變化。步驟S05 基于有機(jī)溶劑或者氧等離子體灰化剝離光刻膠4。圖7是半導(dǎo)體芯片1的部分截 面圖，其中已經(jīng)從包括具有磨削表面的第一 Au凸塊5的半導(dǎo)體芯片1剝離光刻膠4。在通 過(guò)使用有機(jī)溶劑進(jìn)行光刻膠4的剝離時(shí)，半導(dǎo)體芯片1、阻擋膜2、種子膜3、以及第一 Au凸 塊5被加熱到大約80到180°C。在采用氧等離子灰化的情況下，他們被加熱到150°C?；?于此工藝的受熱歷程，多個(gè)第一 Au凸塊5的晶向被均勻地改變。步驟S06:通過(guò)干法蝕刻移除阻擋膜2和種子膜3。圖8是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中通 過(guò)干法蝕刻已經(jīng)移除阻擋膜2和種子膜3。當(dāng)種子膜3和阻擋膜2被干法蝕刻時(shí)以相同的 方式蝕刻第一 Au凸塊5。然而，由于通過(guò)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法形成的多個(gè)第一 Au凸塊5的晶向已經(jīng)被均勻地改變，所以在多個(gè)第一 Au凸塊5中的蝕刻速率中幾乎沒(méi)有差 別。即，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法提供防止多個(gè)第一 Au凸塊5當(dāng)中的高度變化的效^ ο通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法，基于以高電流密度的電解 鍍形成多個(gè)第一 Au凸塊5。通過(guò)以1. 5A/dm2或以上的電流密度進(jìn)行電解鍍形成的多個(gè)第 一Au凸塊5，降低了其晶向基于受熱歷程而改變的溫度，從而在剝離光刻膠4的工藝中均勻 地改變晶向。此外，基于以高電流密度進(jìn)行電解鍍形成的多個(gè)第一 Au凸塊5有可能具有顯 著的高度變化，但是通過(guò)磨削它們的表面的工藝解決高度變化。在干法蝕刻種子膜3和阻 擋膜2的工藝中，以這樣的方式形成的多個(gè)第一 Au凸塊5幾乎沒(méi)有蝕刻速率差，這能夠防 止蝕刻不均勻。即，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法能夠容易地形成它們的高度被對(duì)齊的多 個(gè)第一 Au凸塊5。它們的高度被對(duì)齊的多個(gè)第一 Au凸塊5沒(méi)有引起在半導(dǎo)體芯片1和布 線板之間的連接中的故障，因此提供了改進(jìn)半導(dǎo)體器件的可靠性的效果。(第二實(shí)施例)將會(huì)描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法。第二實(shí)施例在開(kāi)口部 41處形成Au凸塊的方法上不同于第一實(shí)施例。因此，與第一實(shí)施例相同的組件將會(huì)被提供 有相同的標(biāo)記并且重復(fù)的描述將會(huì)被省略。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖。參考圖9 中所示的工藝中的每一個(gè)，將會(huì)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。步驟SlO 種子膜3形成在半導(dǎo)體芯片1上(參見(jiàn)圖2C，并且與第一實(shí)施例的步驟SOl相類 似)。步驟Sll:在半導(dǎo)體芯片1的電極13的上面具有開(kāi)口部41的光刻膠4形成在種子膜3上 (參見(jiàn)圖3，并且與第一實(shí)施例的步驟S02相類似)。
步驟S12:基于以1. OA/dm2或以下的電流密度的電解鍍，第二 Au凸塊52形成在開(kāi)口部41中 的種子膜3上。第二 Au凸塊52形成為具有在Au凸塊完成時(shí)提供的高度的至少一半。由 于電流密度是1. OA/dm2或以下，因此對(duì)于在此工藝中形成的第二 Au凸塊52，Au凸塊變化 能夠被保持低于當(dāng)電流密度是1. 5A/dm2或以上時(shí)的變化。電解鍍的條件與本發(fā)明的第一 實(shí)施例的相類似。步驟S13 基于以1.5A/dm2的電流密度的電解鍍，第一 Au凸塊51形成在開(kāi)口部41中的第 二 Au凸塊52上。在下文中，由第二 Au凸塊52和第一 Au凸塊51組成的Au凸塊被稱為Au 凸塊50。圖10是半導(dǎo)體芯片1的截面圖，其中形成Au凸塊50。參考圖10，形成在半導(dǎo)體 芯片1上的多個(gè)Au凸塊50具有彼此不同的高度。在高電流密度的情況下第一 Au凸塊51 很大地影響高度變化。步驟S14 為了解決高度變化，通過(guò)磨削僅將多個(gè)Au凸塊50的第一 Au凸塊51的表面處理 為平面。在此階段，以下述方式磨削第一 Au凸塊51中的每一個(gè)，使得不暴露其晶向在高溫 下被改變的第二 Au凸塊52的上表面。步驟S15 基于有機(jī)溶劑或者氧等離子體灰化剝離光刻膠4。與第一實(shí)施例的第一 Au凸塊5 的情況一樣，以1. 5A/dm2或以上的電流密度形成第一 Au凸塊51，并且因此其晶向在低溫下 被改變。因此，基于此工藝的受熱歷程(80到150°C )，第一 Au凸塊51的晶向被均勻地改變。步驟S16 通過(guò)干法蝕刻移除阻擋膜2和種子膜3。當(dāng)種子膜3和阻擋膜2被干法蝕刻時(shí)以 相同的方式蝕刻多個(gè)第一 Au凸塊51，但是由于它們的晶向被均勻地改變，所以幾乎不出現(xiàn) 蝕刻速率的不同。即，本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法提供防止多個(gè)第一 Au凸 塊50當(dāng)中的高度變化的效果。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法，多個(gè)Au凸塊50能夠 在它們的高度被對(duì)齊的情況下形成。與第一實(shí)施例的情況一樣，這能夠抑制在接合半導(dǎo)體 芯片1和布線板時(shí)的連接故障，從而提供改進(jìn)半導(dǎo)體器件的可靠性的效果。此外，根據(jù)本發(fā) 明的第二實(shí)施例，以1. OA/dm2或以下的電流密度形成第二 Au凸塊52，從而保持高度變化 小。因此，本發(fā)明的第二實(shí)施例提供減少用于形成Au凸塊50的Au的量的效果。此外，Au 凸塊50當(dāng)中的小的高度變化使得能夠縮短鍍時(shí)間和磨削時(shí)間。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，對(duì)于Au凸塊50的形成，使用兩種類型的電流密度，即， 1. OA/dm2或以下和1. 5A/dm2或以上。然而，在Au凸塊50形成結(jié)束時(shí)僅要求電流密度為 1. 5A/dm2或以上，并且因此允許三級(jí)或者多級(jí)的鍍生長(zhǎng)或者連續(xù)地增加電流密度的方法。此外，在說(shuō)明書(shū)已經(jīng)描述了 Au鍍，但是假定即使通過(guò)Cu鍍或者Ag鍍也能夠提供 相同的效果。在Cu電鍍的情況下，用于電解鍍的正常電流密度是0.5至5. OA/dm2，并且因 此示出以7. 0至10. OA/dm2的電流密度執(zhí)行電解鍍的制造方法。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在半導(dǎo)體芯片上形成種子膜；在所述種子膜上，形成在所述半導(dǎo)體芯片的電極上方具有開(kāi)口的光刻膠；通過(guò)以1.5A/dm2或以上的電流密度進(jìn)行電解鍍，在所述開(kāi)口中的所述種子膜上形成第一Au凸塊；磨削所述第一Au凸塊的表面；剝離所述光刻膠；以及通過(guò)干法蝕刻移除所述種子膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中形成第一Au凸塊包括 通過(guò)以1. OA/dm2或以下的電流密度進(jìn)行電解鍍，來(lái)形成第二 Au凸塊，并且所述第一 Au凸塊形成在所述第二 Au凸塊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在剝離光刻膠中，通過(guò)使 用有機(jī)溶劑或者氧等離子體灰化來(lái)剝離所述光刻膠(4)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法。期待提供一種具有它們的高度被對(duì)齊的Au凸塊的半導(dǎo)體器件的制造方法。制造方法包括在半導(dǎo)體芯片上形成種子膜；在種子膜上形成在半導(dǎo)體芯片的電極上方具有開(kāi)口的光刻膠；通過(guò)以1.5A/dm2或以上的電流密度進(jìn)行電解鍍?cè)陂_(kāi)口中的種子膜上形成第一Au凸塊；磨削第一Au凸塊的表面；剝離光刻膠；以及通過(guò)干法蝕刻移除種子膜。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101937857SQ201010195010
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者岡治成治 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社