專利名稱：一種凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種完成焊料凸點(diǎn)后進(jìn)行存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)(Laser Repair)的工藝。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的封裝技術(shù)中，高效率電子元件通常都利用焊球(solder balls)或是焊料凸點(diǎn)(solder bumps)來(lái)達(dá)到彼此之間電和機(jī)械連接的目的。舉例來(lái)說(shuō)，一超大規(guī)模集成電路(ultra large scale integration，ULSI)可以利用焊球或是焊料凸點(diǎn)與一電路板(circuit board)或其他次級(jí)(second stage)封裝基板(packaging substrate)形成電連接，這種連接技術(shù)稱為倒裝芯片封裝(Flip-chippackaging，F(xiàn)C)。
請(qǐng)參考圖1至圖4，圖1至圖4為現(xiàn)有的在一半導(dǎo)體芯片10上進(jìn)行一存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的示意圖。如圖1所示，半導(dǎo)體芯片10包含有一襯底12，襯底12上形成有一集成電路區(qū)域(未顯示)，且該集成電路區(qū)域包含有一存儲(chǔ)器(memory)結(jié)構(gòu)陣列。其中，襯底12上另外包含有一凸點(diǎn)焊點(diǎn)(bumppad)14、一熔絲結(jié)構(gòu)(fuse)16以及一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(alignment key)18，而且凸點(diǎn)焊點(diǎn)14與該集成電路區(qū)域電連接。因此在完成后續(xù)的封裝工藝后，該集成電路即可通過(guò)凸點(diǎn)焊點(diǎn)14與外部電路(extemal circuit)電連接。此外，熔絲結(jié)構(gòu)16制作于該集成電路區(qū)域的上層并且電連接該存儲(chǔ)器陣列，故當(dāng)完成該存儲(chǔ)器陣列并進(jìn)行一電路測(cè)試程序以找出其中功能有問(wèn)題的部分存儲(chǔ)單元、字線(word line)或?qū)Ь€之后，便可以利用熔絲結(jié)構(gòu)16以及一激光修補(bǔ)(laser repair)工藝，來(lái)替換功能有問(wèn)題的部分存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€線路。
現(xiàn)有的存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝先在半導(dǎo)體芯片10表面形成一第一介電層20以完全覆蓋凸點(diǎn)焊點(diǎn)14以及熔絲結(jié)構(gòu)16。第一介電層20又稱為鈍化層(passivation layer)，其作用在于提供密封保護(hù)，防止水汽的侵入。接著進(jìn)行一光刻和蝕刻工藝，以在凸點(diǎn)焊點(diǎn)14上方的第一介電層20中形成一接觸孔21，并且暴露部分凸點(diǎn)焊點(diǎn)14。值得一提的是，第一介電層20必須由透光的材料所構(gòu)成，以便后續(xù)進(jìn)行激光修補(bǔ)工藝時(shí)，激光得以穿透并切斷熔絲結(jié)構(gòu)16。如圖2所示，隨后進(jìn)行一電路測(cè)試程序，利用一探測(cè)針(probingtip)(未顯示)電連接凸點(diǎn)焊點(diǎn)14以找出該集成電路區(qū)域的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中部分功能損毀的存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€，并且藉由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)18精確地找出待激光修補(bǔ)的區(qū)域，并以精確的激光切割(laser zip)的步驟來(lái)切斷部分熔絲結(jié)構(gòu)16，以破壞該功能損毀的存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€的電連接。
接著如圖3所示，在半導(dǎo)體芯片10表面形成一由苯并環(huán)丁烯(benzocyclo-butene(BCB))、聚酰亞胺(polyimide(PI))或是BCB加上PI所構(gòu)成的第二介電層22。然后如圖4所示，進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝(underbump metallurgy，UBM)，以在接觸孔21表面濺鍍形成一由特定的多層金屬薄膜構(gòu)成的金屬層24，金屬層24具有提供附著、擴(kuò)散障礙、增進(jìn)凸點(diǎn)焊點(diǎn)浸潤(rùn)與防止氧化等功能。隨后再以蒸鍍、印刷、電鍍、沉浸(Dipping)或超聲波點(diǎn)焊(Ultrasonic Soldering)的技術(shù)于金屬層24上相對(duì)接觸孔21的位置形成一焊料凸點(diǎn)(solder bump)26。最后將半導(dǎo)體芯片10置放于一封裝基板(未顯示)上，進(jìn)行一接合熱處理工藝使焊料凸點(diǎn)26熔融產(chǎn)生表面張力效應(yīng)，以接合半導(dǎo)體芯片10與該封裝襯底。
由于現(xiàn)有技術(shù)是先進(jìn)行該電路測(cè)試以及該激光修補(bǔ)工藝，因此可能會(huì)對(duì)后續(xù)第二介電層22以及金屬層24的形成產(chǎn)生影響。首先，該電路測(cè)試程序直接將該探測(cè)針電連接凸點(diǎn)焊點(diǎn)14，因此可能會(huì)在凸點(diǎn)焊點(diǎn)14表面造成一嚴(yán)重的探測(cè)標(biāo)記(probing mark)，而后續(xù)形成于凸點(diǎn)焊點(diǎn)14表面的金屬層24的階梯覆蓋(step coverage)能力很差，這將造成金屬層24的附著以及擴(kuò)散阻礙功能喪失或減弱，進(jìn)而影響產(chǎn)品可靠性。此外，當(dāng)金屬互連(interconnect)系統(tǒng)利用銅工藝技術(shù)配合低介電常數(shù)材料作為金屬之間的絕緣層時(shí)，直接在凸點(diǎn)焊點(diǎn)14上進(jìn)行該電路測(cè)試程序可能面臨因測(cè)試力量過(guò)大而造成的裸銅或是絕緣層破裂等問(wèn)題。同時(shí)銅墊片在針測(cè)后的探測(cè)記號(hào)氧化問(wèn)題，亦是個(gè)困難的挑戰(zhàn)。
其次，由于在完成該電路測(cè)試程序之后進(jìn)行的該激光修補(bǔ)工藝會(huì)切斷部分熔絲結(jié)構(gòu)16，因此在半導(dǎo)體芯片10表面形成多個(gè)具有較大長(zhǎng)徑比(aspect ratio)的溝槽(trench)27，進(jìn)而可能于后續(xù)填入的第二介電層22中產(chǎn)生孔洞(void)，影響產(chǎn)品可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，以解決上述問(wèn)題。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明方法先提供一半導(dǎo)體芯片，其中該半導(dǎo)體芯片包含有一集成電路區(qū)域以及一凸點(diǎn)焊點(diǎn)形成于該半導(dǎo)體片的襯底上，且該凸點(diǎn)焊點(diǎn)電連接于該集成電路區(qū)域。接著于該凸點(diǎn)焊點(diǎn)上方的一第一介電層中形成一接觸孔并暴露部分該凸點(diǎn)焊點(diǎn)，然后于該接觸孔以外的該半導(dǎo)體芯片表面形成一第二介電層。接著進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝，以于該接觸孔表面形成一金屬層并于相對(duì)該接觸孔的位置形成一焊料凸點(diǎn)，最后完成該半導(dǎo)體芯片與一封裝基板的接合。
本發(fā)明的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝先進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝，接著形成一焊料凸點(diǎn)，之后再透過(guò)該焊料凸點(diǎn)進(jìn)行一電路測(cè)試程序，最后才進(jìn)行一激光修補(bǔ)工藝。如此一來(lái)，即可以避免現(xiàn)有技術(shù)中該電路測(cè)試工藝可能對(duì)形成于該凸點(diǎn)焊點(diǎn)上方的該金屬層品質(zhì)造成影響，或是損害該半導(dǎo)體芯片的電子元件結(jié)構(gòu)，此外，本發(fā)明亦可以避免現(xiàn)有技術(shù)可能于該第二介電層中形成孔洞，進(jìn)而影響產(chǎn)品的可靠性。


圖1至圖4為現(xiàn)有的在一半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行一凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的示意圖；圖5至圖7為本發(fā)明在一半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行一凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的第一實(shí)施例的示意圖；以及圖8為本發(fā)明在一半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行一凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的第二實(shí)施例的示意圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10半導(dǎo)體芯片12襯底14凸點(diǎn)焊點(diǎn) 16熔絲結(jié)構(gòu)
18對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)20、22介電層24金屬層 26焊料凸點(diǎn)27溝槽40、80半導(dǎo)體芯片42襯底44、92凸點(diǎn)焊點(diǎn)46、88熔絲結(jié)構(gòu)48、90對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)50、52、82介電層 51接觸孔54、84金屬層 58、86焊料凸點(diǎn)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖5至圖7，圖5至圖7為本發(fā)明在一半導(dǎo)體芯片40上進(jìn)行一凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的第一實(shí)施例示意圖。如圖5所示，半導(dǎo)體芯片40包含有一襯底42，襯底42上形成有一集成電路區(qū)域(未顯示)，且該集成電路區(qū)域包含有一掩埋存儲(chǔ)器(embedded memory)陣列。其中，襯底42上另外包含有一凸點(diǎn)焊點(diǎn)(bump pad)44、多個(gè)熔絲結(jié)構(gòu)(fuse)46以及一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(alignment key)48，以及一硅氧層(未顯示)形成于熔絲結(jié)構(gòu)46以及對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)48表面。凸點(diǎn)焊點(diǎn)44與該集成電路區(qū)域電連接，因此在完成后續(xù)的封裝工藝后，該集成電路即可透過(guò)凸點(diǎn)焊點(diǎn)44與外部電路電連接。此外，熔絲結(jié)構(gòu)46制作于該集成電路區(qū)域的上層并且電連接該存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，故當(dāng)完成該存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)并進(jìn)行一電路測(cè)試程序以找出其中功能有問(wèn)題的部分存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€之后，便可以利用熔絲結(jié)構(gòu)46以及一激光修補(bǔ)(laser repair)工藝，來(lái)替換功能有問(wèn)題的部分存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€線路。
本發(fā)明的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝先在半導(dǎo)體芯片40表面形成一第一介電層50以完全覆蓋凸點(diǎn)焊點(diǎn)44以及熔絲結(jié)構(gòu)46。接著進(jìn)行一光刻和蝕刻工藝，以在凸點(diǎn)焊點(diǎn)44上方的第一介電層50中形成一接觸孔51，并暴露部分凸點(diǎn)焊點(diǎn)44。如圖6所示，隨后于半導(dǎo)體芯片40表面形成一由苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutene(BCB))、聚酰亞胺(polyimide，(PI))或是BCB+PI構(gòu)成的第二介電層52，并進(jìn)行一蝕刻工藝以去除接觸孔51、熔絲結(jié)構(gòu)46以及對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)48表面的第二介電層52。
接著進(jìn)行凸點(diǎn)底層金屬化工藝，以在接觸孔51表面濺鍍形成一由特定多層金屬薄膜構(gòu)成的金屬層54，金屬層54具有提供附著、擴(kuò)散障礙、增進(jìn)凸點(diǎn)焊點(diǎn)44潤(rùn)濕與防止氧化等功能。隨后再以蒸鍍、印刷、電鍍、沉浸或超聲波點(diǎn)焊的技術(shù)在金屬層54上相對(duì)接觸孔51的位置形成一焊料凸點(diǎn)58。
如圖7所示，進(jìn)行一電路測(cè)試程序，利用一探測(cè)針(probing tip)(未顯示)電連接焊料凸點(diǎn)58以找出該集成電路區(qū)域的存儲(chǔ)器陣列中部分功能損毀的存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€，并且藉由一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)48精確地找出待激光修補(bǔ)區(qū)域，并以精確的激光切割(laser zip)的步驟來(lái)切斷部分熔絲結(jié)構(gòu)46，以破壞該功能損毀的存儲(chǔ)單元、字線或?qū)Ь€的電連接。在完成上述的激光修補(bǔ)工藝之后，最后再將半導(dǎo)體芯片40放置于一封裝基板(未顯示)上，接著進(jìn)行一接合熱處理工藝使焊料凸點(diǎn)58熔融產(chǎn)生表面張力效應(yīng)，以接合半導(dǎo)體芯片40與該封裝襯底。
請(qǐng)參考圖8，圖8為本發(fā)明在一半導(dǎo)體芯片80上進(jìn)行一凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝的第二實(shí)施例的示意圖。在此實(shí)施例中，在半導(dǎo)體芯片80表面形成第一介電層82以及接觸孔之后，亦可省略上述第一實(shí)施例的第二介電層52的工藝，而直接進(jìn)行該凸點(diǎn)底層金屬層工藝以在接觸孔表面濺鍍形成金屬層84。其后的步驟與本發(fā)明的第一實(shí)施例相同，于金屬層84上相對(duì)接觸孔的位置形成一焊料凸點(diǎn)86，并藉由焊料凸點(diǎn)86進(jìn)行一電路測(cè)試工藝，以及進(jìn)行一激光修補(bǔ)工藝切斷部分熔絲結(jié)構(gòu)88。最后將半導(dǎo)體芯片80置放于一封裝基板(未顯示)上，并進(jìn)行一接合熱處理工藝，以接合半導(dǎo)體芯片80與該封裝襯底。
本發(fā)明提供的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝是在一半導(dǎo)體芯片表面形成一第一介電層、接觸孔以及第二介電層之后，先進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬層工藝以及形成一焊料凸點(diǎn)，接著透過(guò)該焊料凸點(diǎn)進(jìn)行一電路測(cè)試程序，最后再進(jìn)行一激光修補(bǔ)工藝。
與現(xiàn)有的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝相比，本發(fā)明的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝可以避免該電路測(cè)試程序直接將探測(cè)針電連接凸點(diǎn)焊點(diǎn)，而可能對(duì)形成于該焊點(diǎn)表面的金屬層品質(zhì)造成影響，或是損害該半導(dǎo)體芯片的電子元件結(jié)構(gòu)。另一方面，本發(fā)明更可以避免因?yàn)樵摷す庑扪a(bǔ)工藝于半導(dǎo)體芯片表面形成的溝槽，造成該第二介電層中產(chǎn)生孔洞，進(jìn)而影響產(chǎn)品的可靠性。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，該凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝包含有下列步驟提供一半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包含有一襯底，一集成電路以及至少一電連接于該集成電路的凸點(diǎn)焊點(diǎn)形成于該襯底上；于該凸點(diǎn)焊點(diǎn)表面形成一第一介電層；進(jìn)行一光刻和蝕刻工藝以在該第一介電層中形成一接觸孔并暴露部分的該凸點(diǎn)焊點(diǎn)；于該接觸孔以外的該半導(dǎo)體芯片表面形成一第二介電層；進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝，以在該接觸孔表面形成一金屬層；于該金屬層上相對(duì)該接觸孔的位置形成一焊料凸點(diǎn)；以及進(jìn)行一接合工藝，以完成該半導(dǎo)體芯片與一封裝基板的接合。
2.如權(quán)利要求1所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中該半導(dǎo)體芯片另包含有多個(gè)熔絲結(jié)構(gòu)電連接于該集成電路；至少一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；以及一硅氧層形成于該熔絲結(jié)構(gòu)以及該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表面。
3.如權(quán)利要求2所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中在該接觸孔以外的該半導(dǎo)體芯片表面形成該第二介電層的方法另包含有下列步驟于該半導(dǎo)體芯片表面形成該第二介電層；以及進(jìn)行一蝕刻工藝，以去除該接觸孔表面、該熔絲結(jié)構(gòu)以及該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表面的該第二介電層。
4.如權(quán)利要求2所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中該集成電路另包含有一掩埋存儲(chǔ)器陣列。
5.如權(quán)利要求1所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中在形成該焊料凸點(diǎn)之后，另包含有一電路測(cè)試程序以及一激光修補(bǔ)工藝，且該電路測(cè)試工藝?yán)靡惶綔y(cè)針電連接該焊料凸點(diǎn)以進(jìn)行該電路測(cè)試工藝。
6.如權(quán)利要求1所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中該第二介電層包含有苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺或是苯并環(huán)丁烯+聚酰亞胺或是其它功能類似的絕緣材料。
7.一種凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，該凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝包含有下列步驟提供一半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包含有一襯底，一集成電路以及至少一電連接于該集成電路的凸點(diǎn)焊點(diǎn)形成于該襯底上；于該凸點(diǎn)焊點(diǎn)表面形成一介電層；進(jìn)行一蝕刻工藝以于該介電層中形成一接觸孔并暴露部分的該凸點(diǎn)焊點(diǎn)；進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝，以于該接觸孔表面形成一金屬層；于該金屬層上相對(duì)該接觸孔的位置形成一焊料凸點(diǎn)；以及進(jìn)行一接合工藝，以完成該半導(dǎo)體芯片與一封裝基板的接合。
8.如權(quán)利要求7所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中該半導(dǎo)體芯片另包含有多個(gè)熔絲結(jié)構(gòu)電連接于該集成電路；至少一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；以及一硅氧層形成于該熔絲結(jié)構(gòu)以及該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表面。
9.如權(quán)利要求8所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中該集成電路另包含有一掩埋存儲(chǔ)器陣列。
10.如權(quán)利要求7所述的凸點(diǎn)與存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝，其中在形成該焊料凸點(diǎn)之后，另包含一電路測(cè)試程序以及一激光修補(bǔ)工藝，且該電路測(cè)試工藝?yán)靡惶綔y(cè)針電連接該焊料凸點(diǎn)以進(jìn)行該電路測(cè)試工藝。
全文摘要
本發(fā)明先在一半導(dǎo)體芯片的凸點(diǎn)焊點(diǎn)上形成一第一介電層，接著蝕刻該第一介電層以形成一接觸孔并暴露部分該凸點(diǎn)焊點(diǎn)，然后于該接觸孔外的該半導(dǎo)體芯片表面形成一第二介電層，再進(jìn)行一凸點(diǎn)底層金屬化工藝，以于該接觸孔表面形成一金屬層，并在該金屬層上形成一焊料凸點(diǎn)，最后完成存儲(chǔ)器激光修補(bǔ)工藝。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1463035SQ02120649
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者陳國(guó)明, 劉洪民 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司