本發(fā)明涉及半導體器件制造技術領域，尤其涉及一種晶圓凸塊的制備方法。

背景技術：

隨著集成電路技術的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越向小型化、智能化以及高可靠性方向發(fā)展。而集成電路的封裝不僅直接影響著集成電路、電子模塊乃至整機的性能，而且還制約著整個電子系統(tǒng)的小型化、低成本和可靠性。在集成電路的芯片(chip)尺寸逐漸縮小、集成度不斷提高的情況下，電子工業(yè)對芯片的封裝技術提出了越來越高的要求。

現(xiàn)有技術中，為了進行芯片的封裝，晶圓(wafer)上必須具有凸塊(bump)以便與封裝的基板連接。每個晶圓可以被裁切成整個晶粒(die)，依據(jù)晶粒的數(shù)目，在晶圓上形成多個金屬接觸墊，金屬接觸墊之間以鈍化層分隔，制作凸塊時，先在金屬接觸墊之上形成一凸塊下金屬層(ubm)結構，接著在凸塊下金屬層上形成一錫銀金屬層，錫銀金屬層經(jīng)過回流后固化形成凸塊。并且，在形成錫銀金屬層時，先在凸塊下金屬層上涂覆助焊劑，使錫銀金屬層更好的焊接在凸塊下金屬層上。然而，晶圓上形成的凸塊會存在錯位、缺失或兩個凸塊連接在一起的情形，從而影響芯片的封裝。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種晶圓凸塊的制備方法，解決現(xiàn)有技術中凸塊錯位、缺失或連接在一起的問題，提高封裝芯片的良率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種晶圓凸塊的制備方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面包括具有多個開口的層間介質(zhì)層，所述開口中具有底層金屬層；

在所述開口中涂覆助焊劑，所述助焊劑中具有顏色與所述底層金屬層的顏 色不同的顏料；

對所述多個開口中的所述助焊劑的涂覆情況進行檢測；

在所述開口中形成錫球，對所述錫球進行一熱處理過程，所述錫球形成球冠狀的凸

可選的，所述顏料為不與所述助焊劑發(fā)生化學反應的顏料。

可選的，所述助焊劑還包括醇類有機物和醛類有機物，所述助焊劑呈弱酸性。

可選的，所述顏料為醇類有機物或醚類有機物。

可選的，所述顏料呈弱酸性。

可選的，所述顏料為呈藍紫色的石蕊。

可選的，所述顏料占所述助焊劑的質(zhì)量分數(shù)的萬分之一以下。

可選的，采用光學模組對所述助焊劑的涂覆情況進行檢測。

可選的，若所述開口呈所述顏料的顏色，則所述開口中的所述助焊劑涂覆完好。

可選的，所述底層金屬層為銅金屬層，所述底層金屬層的厚度為5μm～40μm。

可選的，所述錫球的材料為錫銀合金、錫銀銅合金或者錫銀鉍合金。

可選的，所述錫球的直徑為50μm～500μm。

可選的，熱處理過程中的溫度為200℃-300℃。

可選的，相鄰的所述開口之間的距離為50μm～500μm。

可選的，所述開口中具有位于所述半導體襯底與所述底層金屬層之間的金屬接觸墊。

本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法中，在開口中的底層金屬層上涂覆用于錫球回流的助焊劑，助焊劑中具有顏料，并且，顏料的顏色與底層金屬層的顏色不同，利用顏料與底層金屬層之間的顏色差異檢測助焊劑是否涂覆完好，在對助焊劑進行監(jiān)測時，若助焊劑的涂覆位置準確，則開口中呈現(xiàn)顏料的顏色，則可以判斷底層金屬層上的助焊劑涂覆完好。本發(fā)明中，可以在助焊劑涂覆之后，對助焊劑的涂覆情況進行檢測，并及時對助焊劑的涂覆工藝進行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導致錫球在底層金屬層上的錯位、缺失或相連等問題，提高晶圓凸塊的良率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中晶圓凸塊的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一實施例中半導體襯底的剖面結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例中涂覆助焊劑的剖面結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例中形成錫球的剖面結構示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例中回流形成凸塊的剖面結構示意圖。

具體實施方式

背景技術中已經(jīng)提及，晶圓上形成的凸塊存在錯位、缺失或連接一起等問題，對此發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于助焊劑的涂覆出現(xiàn)偏差的問題導致晶圓上形成凸塊回流過程中出現(xiàn)錯位、缺失或相鄰的凸塊連接在一起，從而影響晶圓的封裝。并且，現(xiàn)有技術中，助焊劑涂覆完成之后，難以對助焊劑的涂覆情況及時的進行檢測。

為了解決上述技術問題，發(fā)明人經(jīng)過研究，提出了一種晶圓凸塊的制備的制備方法，本發(fā)明提供的晶圓凸塊的制備方法中，在開口中的底層金屬層上涂覆助焊劑，助焊劑中具有顏料，且顏料的顏色與底層金屬層的顏色不同，利用顏料與底層金屬層之間的顏色差異檢測助焊劑是否涂覆完好，在對助焊劑進行監(jiān)測時，若助焊劑的涂覆位置準確，則開口中呈現(xiàn)顏料的顏色，可以判斷底層金屬層上的助焊劑涂覆完好。本發(fā)明中，可以在助焊劑涂覆之后，對助焊劑的涂覆情況進行檢測，并及時對助焊劑的涂覆工藝進行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導致錫球在底層金屬層上的錯位、缺失或相連等問題，提高晶圓凸塊的良率。

下文結合附圖對本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法進行具體描述，本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法的流程圖參考圖1所示，圖2～5是晶圓凸塊的制備方法各步驟形成的結構的剖面示意圖。

首先，執(zhí)行步驟s1，參考圖2所示，提供半導體襯底10，所述半導體襯底10為硅襯底、鍺襯底、鍺硅襯底或soi襯底等本領域技術人員公知的襯底材料，其中，所述半導體襯底10中具有如cmos電路、放大器、數(shù)/模轉換器、模擬 處理電路和/或數(shù)字處理電路、接口電路等器件結構。所述半導體襯底10表面具有層間介質(zhì)層11，所述層間介質(zhì)層11為氧化硅、氮化硅等本領域公知的介質(zhì)層材料，所述層間介質(zhì)層11用于保護半導體襯底10中的器件結構。所述層間介質(zhì)層11中具有多個開口12。

在本實施例中，采用化學氣相沉積工藝在所述半導體襯底10上沉積層間介質(zhì)層11，并在層間介質(zhì)層11上形成圖案化的光阻，以圖案化的光阻為掩膜刻蝕層間介質(zhì)層11形成開口12。所述開口12設置為所述半導體襯底10中需要引出的器件結構的上方的位置，并且，本實施例中，所述開口12為圓形，當然所述開口12并不限于為圓形，還可以為正方形、長方形等形狀，對發(fā)明對此不予限制。此外，相鄰的所述開口12之間的距離為50μm～500μm，例如200μm、300μm、400μm等，此為根據(jù)實際器件結構的需要設置，本發(fā)明對此不予限制。

繼續(xù)參考圖2所示，本實施例中，所述開口12中具有底層金屬層30，所述半導體襯底10與所述底層金屬層30之間具有金屬接觸墊20，所述金屬接觸墊20為鋁金屬層。所述底層金屬層30為銅金屬層，所述金屬接觸墊20用于將半導體襯底中的器件結構引出，可以采用電鍍工藝在金屬接觸墊20上形成銅金屬層30，并且所述底層金屬層30的厚度為5μm～40μm，例如，20μm、35μm，底層金屬層30用于后續(xù)實現(xiàn)金屬接觸墊20與錫球之間的連接。

執(zhí)行步驟s2，參考圖3所示，在所述開口12中涂覆助焊劑40，所述助焊劑40中包括醇類有機物和醛類有機物，且所述助焊劑呈弱酸性。在本實施例中，可以采用具有開孔的掩模板，將助焊劑涂覆在開口12中。例如，通過在金屬的掩膜版上形成規(guī)則的開孔，開孔的排列規(guī)則可以與開口12的相同，將金屬的掩膜版貼附在半導體襯底上，且開孔與開口12對應，再在開孔中涂覆助焊劑，從而在開口12中涂覆助焊劑。本領域技術人員可以理解的是，所述助焊劑40用于在錫球回流過程中，將底層金屬層30或錫球表面的氧化層去除，從而更好的實現(xiàn)錫球與底層金屬層30之間的電性連接。

本發(fā)明中，所述助焊劑40中還具有顏料，并且，顏料的顏色與所述底層金屬層30的顏色不同，且所述顏料為不與所述助焊劑40發(fā)生化學反應，例如，所述顏料可以為不與助焊劑中的醇類有機物和醛類有機物發(fā)生化學反應的醇類有機物，當然，本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明中的顏料并不限于為醇 類有機物，還可以為醚類有機物等其他物質(zhì)，只要顏料不與助焊劑反應，對此不發(fā)明不予限制。此外，所述助焊劑中的醇類有機物和醛類有機物呈現(xiàn)酸性，也就是說所述顏料同樣呈弱酸性，從而顏料不與所述助焊劑40中的弱酸性的醇類有機物和醛類有機物反應，不影響助焊劑40的特性，保證助焊劑40能夠去除底層金屬層30或錫球表面的氧化物。

在本實施例中，底層金屬層30呈金屬銅的淡黃色，而所述顏料例如可以為呈藍紫色的石蕊(litmus)，石蕊的性狀為藍紫色粉末，是從地衣植物中提取得到的藍色色素，能部分地溶于水而顯紫色，是一種弱的有機酸，石蕊不與助焊劑中的其他物質(zhì)反應，涂覆在底層金屬層上時可以區(qū)別出來。本發(fā)明中，在將助焊劑和顏料進行混合時，取一定質(zhì)量的助焊劑和顏料，將兩者混合，并將兩者攪拌均勻，而且，混合后的助焊劑的呈現(xiàn)出顏料的顏色?？梢岳斫獾氖?，顏料的顏色與底層金屬層30的顏色不同時，可以利用顏料與底層金屬層30之間的顏色差異檢測助焊劑是否涂覆完好，可以確定底層金屬層上是否涂覆有助焊劑，助焊劑的涂覆情況是怎樣。

需要說明的是，所述顏料占所述助焊劑40的質(zhì)量分數(shù)的萬分之一以下，也就是說，顏料在所述助焊劑40中的比例非常小，從而能夠?qū)㈩伭蠈τ谥竸?0的可能產(chǎn)生的影響降到最小，并還需要保證能夠在后續(xù)的檢測過程中，用于檢測開口12中助焊劑40是否涂覆完好。

接著，執(zhí)行步驟s3，對所述多個開口12中的所述助焊劑40的涂覆情況進行檢測。本實施例中，采用光學模組對所述助焊劑40的涂覆情況進行檢測。在對助焊劑40進行監(jiān)測時，若助焊劑40的涂覆位置準確，則開口12中呈現(xiàn)顏料的顏色，例如，本實施例的開口12中呈現(xiàn)出石蕊的淡紫色，從而可以判斷底層金屬層30上的助焊劑40涂覆完好。并且，可以采用該方法將各個開口12中的助焊劑40的涂覆情況進行一一檢測，確定涂覆的助焊劑40存在問題的開口12，并對存在問題的開口12中的助焊劑40進行調(diào)整，從而本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對助焊劑40的涂覆情況及時的進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題并對工藝進行調(diào)整，本發(fā)明對助焊劑的檢測方法簡單，并不對現(xiàn)有的工藝流程造成影響。

執(zhí)行步驟s4，參考圖4所示，在所述開口12中形成錫球50，本實施例中，可以采用具有開孔的掩模板，將錫球50植入到開口12中，例如，通過在金屬 掩膜版上形成規(guī)則的開孔，將金屬的掩膜版貼附在半導體襯底上，且開孔與開口12對應，再將錫球植入在開孔中，從而在開口12中形成錫球50。當然，本發(fā)明中并不限于采用植入的方式形成錫球，還可以采用點焊的方法在開口12中形成錫球50，對此本發(fā)明不予限制。所述錫球50的材料為錫銀合金、錫銀銅合金或者錫銀鉍合金，所述錫球50的直徑為50μm～500μm，例如，150μm、300μm、400μm、450μm等，經(jīng)過步驟s3后，開口12中的助焊劑基本能滿足要求，因而錫球50也不易出現(xiàn)錯位等問題，錫球50用于形成晶圓的凸塊結構，實現(xiàn)芯片的封裝。

之后，參考圖5所示，對所述錫球50進行一熱處理過程，所述錫球50形成球冠狀，從而形成晶圓凸塊51，凸塊51用于芯片與封裝基板之間的連接。本實施例中，熱處理過程中的溫度為200℃-300℃，例如，250℃，在熱處理過程中，助焊劑40將底層金屬層30與錫球50表面的氧化物去除，經(jīng)過熱處理后，錫球50與底層金屬層30之間更好的電性連接。并且，在后續(xù)工藝中，還將未反應的剩余的助焊劑40去除，例如，可以采用常用的有機溶劑(如丙醇等)將助焊劑40去除，并對半導體襯底進行清洗。相對于現(xiàn)有技術，通過本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法，晶圓凸塊的良率提高到99％，從而大大的提高了芯片封裝的良率。

綜上所述，本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法中，在開口中的底層金屬層上涂覆用于錫球回流的助焊劑，助焊劑中具有顏料，并且，顏料的顏色與底層金屬層的顏色不同，利用顏料與底層金屬層之間的顏色差異檢測助焊劑是否涂覆完好，在對助焊劑進行監(jiān)測時，若助焊劑的涂覆位置準確，則開口中呈現(xiàn)顏料的顏色，則可以判斷底層金屬層上的助焊劑涂覆完好。本發(fā)明中，可以在助焊劑涂覆之后，對助焊劑的涂覆情況進行檢測，并及時對助焊劑的涂覆工藝進行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導致錫球在底層金屬層上的錯位、缺失或相連等問題，提高晶圓凸塊的良率。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。