本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓凸塊的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來(lái)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(jī)的性能，而且還制約著整個(gè)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(duì)芯片的封裝技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了進(jìn)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(gè)晶圓可以被裁切成整個(gè)晶粒(die)，依據(jù)晶粒的數(shù)目，在晶圓上形成多個(gè)金屬接觸墊，金屬接觸墊之間以鈍化層分隔，制作凸塊時(shí)，先在金屬接觸墊之上形成一凸塊下金屬層(ubm)結(jié)構(gòu)，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(guò)回流后固化形成凸塊。并且，在形成錫銀金屬層時(shí)，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(huì)存在錯(cuò)位、缺失或兩個(gè)凸塊連接在一起的情形，從而影響芯片的封裝。

技術(shù)實(shí)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(shù)中凸塊錯(cuò)位、缺失或連接在一起的問(wèn)題，提高封裝芯片的良率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶圓凸塊的制備方法，包括：

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

在所述開(kāi)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(duì)所述多個(gè)開(kāi)口中的所述助焊劑的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)；

在所述開(kāi)口中形成錫球，對(duì)所述錫球進(jìn)行一熱處理過(guò)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(xué)反應(yīng)的顏料。

可選的，所述助焊劑還包括醇類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物，所述助焊劑呈弱酸性。

可選的，所述顏料為醇類(lèi)有機(jī)物或醚類(lèi)有機(jī)物。

可選的，所述顏料呈弱酸性。

可選的，所述顏料為呈藍(lán)紫色的石蕊。

可選的，所述顏料占所述助焊劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之一以下。

可選的，采用光學(xué)模組對(duì)所述助焊劑的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)。

可選的，若所述開(kāi)口呈所述顏料的顏色，則所述開(kāi)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(guò)程中的溫度為200℃-300℃。

可選的，相鄰的所述開(kāi)口之間的距離為50μm～500μm。

可選的，所述開(kāi)口中具有位于所述半導(dǎo)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(kāi)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(cè)助焊劑是否涂覆完好，在對(duì)助焊劑進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，若助焊劑的涂覆位置準(zhǔn)確，則開(kāi)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(duì)助焊劑的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)助焊劑的涂覆工藝進(jìn)行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導(dǎo)致錫球在底層金屬層上的錯(cuò)位、缺失或相連等問(wèn)題，提高晶圓凸塊的良率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)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(shí)施例中半導(dǎo)體襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中涂覆助焊劑的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中形成錫球的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中回流形成凸塊的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

背景技術(shù)中已經(jīng)提及，晶圓上形成的凸塊存在錯(cuò)位、缺失或連接一起等問(wèn)題，對(duì)此發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，由于助焊劑的涂覆出現(xiàn)偏差的問(wèn)題導(dǎo)致晶圓上形成凸塊回流過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)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(shù)中，助焊劑涂覆完成之后，難以對(duì)助焊劑的涂覆情況及時(shí)的進(jìn)行檢測(cè)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明人經(jīng)過(guò)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(kāi)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(cè)助焊劑是否涂覆完好，在對(duì)助焊劑進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，若助焊劑的涂覆位置準(zhǔn)確，則開(kāi)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(duì)助焊劑的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)助焊劑的涂覆工藝進(jìn)行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導(dǎo)致錫球在底層金屬層上的錯(cuò)位、缺失或相連等問(wèn)題，提高晶圓凸塊的良率。

下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法進(jìn)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(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

首先，執(zhí)行步驟s1，參考圖2所示，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10為硅襯底、鍺襯底、鍺硅襯底或soi襯底等本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的襯底材料，其中，所述半導(dǎo)體襯底10中具有如cmos電路、放大器、數(shù)/模轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)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(lǐng)域公知的介質(zhì)層材料，所述層間介質(zhì)層11用于保護(hù)半導(dǎo)體襯底10中的器件結(jié)構(gòu)。所述層間介質(zhì)層11中具有多個(gè)開(kāi)口12。

在本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述半導(dǎo)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(kāi)口12。所述開(kāi)口12設(shè)置為所述半導(dǎo)體襯底10中需要引出的器件結(jié)構(gòu)的上方的位置，并且，本實(shí)施例中，所述開(kāi)口12為圓形，當(dāng)然所述開(kāi)口12并不限于為圓形，還可以為正方形、長(zhǎng)方形等形狀，對(duì)發(fā)明對(duì)此不予限制。此外，相鄰的所述開(kāi)口12之間的距離為50μm～500μm，例如200μm、300μm、400μm等，此為根據(jù)實(shí)際器件結(jié)構(gòu)的需要設(shè)置，本發(fā)明對(duì)此不予限制。

繼續(xù)參考圖2所示，本實(shí)施例中，所述開(kāi)口12中具有底層金屬層30，所述半導(dǎo)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(dǎo)體襯底中的器件結(jié)構(gòu)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(shí)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(kāi)口12中涂覆助焊劑40，所述助焊劑40中包括醇類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物，且所述助焊劑呈弱酸性。在本實(shí)施例中，可以采用具有開(kāi)孔的掩模板，將助焊劑涂覆在開(kāi)口12中。例如，通過(guò)在金屬的掩膜版上形成規(guī)則的開(kāi)孔，開(kāi)孔的排列規(guī)則可以與開(kāi)口12的相同，將金屬的掩膜版貼附在半導(dǎo)體襯底上，且開(kāi)孔與開(kāi)口12對(duì)應(yīng)，再在開(kāi)孔中涂覆助焊劑，從而在開(kāi)口12中涂覆助焊劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，所述助焊劑40用于在錫球回流過(guò)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(shí)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(xué)反應(yīng)，例如，所述顏料可以為不與助焊劑中的醇類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的醇類(lèi)有機(jī)物，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中的顏料并不限于為醇 類(lèi)有機(jī)物，還可以為醚類(lèi)有機(jī)物等其他物質(zhì)，只要顏料不與助焊劑反應(yīng)，對(duì)此不發(fā)明不予限制。此外，所述助焊劑中的醇類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物呈現(xiàn)酸性，也就是說(shuō)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(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物反應(yīng)，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(shí)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(lán)紫色的石蕊(litmus)，石蕊的性狀為藍(lán)紫色粉末，是從地衣植物中提取得到的藍(lán)色色素，能部分地溶于水而顯紫色，是一種弱的有機(jī)酸，石蕊不與助焊劑中的其他物質(zhì)反應(yīng)，涂覆在底層金屬層上時(shí)可以區(qū)別出來(lái)。本發(fā)明中，在將助焊劑和顏料進(jìn)行混合時(shí)，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。可以理解的是，顏料的顏色與底層金屬層30的顏色不同時(shí)，可以利用顏料與底層金屬層30之間的顏色差異檢測(cè)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(shuō)明的是，所述顏料占所述助焊劑40的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之一以下，也就是說(shuō)，顏料在所述助焊劑40中的比例非常小，從而能夠?qū)㈩伭蠈?duì)于助焊劑40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(cè)過(guò)程中，用于檢測(cè)開(kāi)口12中助焊劑40是否涂覆完好。

接著，執(zhí)行步驟s3，對(duì)所述多個(gè)開(kāi)口12中的所述助焊劑40的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)施例中，采用光學(xué)模組對(duì)所述助焊劑40的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)助焊劑40進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，若助焊劑40的涂覆位置準(zhǔn)確，則開(kāi)口12中呈現(xiàn)顏料的顏色，例如，本實(shí)施例的開(kāi)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(gè)開(kāi)口12中的助焊劑40的涂覆情況進(jìn)行一一檢測(cè)，確定涂覆的助焊劑40存在問(wèn)題的開(kāi)口12，并對(duì)存在問(wèn)題的開(kāi)口12中的助焊劑40進(jìn)行調(diào)整，從而本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)助焊劑40的涂覆情況及時(shí)的進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明對(duì)助焊劑的檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，并不對(duì)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(kāi)口12中形成錫球50，本實(shí)施例中，可以采用具有開(kāi)孔的掩模板，將錫球50植入到開(kāi)口12中，例如，通過(guò)在金屬 掩膜版上形成規(guī)則的開(kāi)孔，將金屬的掩膜版貼附在半導(dǎo)體襯底上，且開(kāi)孔與開(kāi)口12對(duì)應(yīng)，再將錫球植入在開(kāi)孔中，從而在開(kāi)口12中形成錫球50。當(dāng)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(diǎn)焊的方法在開(kāi)口12中形成錫球50，對(duì)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(guò)步驟s3后，開(kāi)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(cuò)位等問(wèn)題，錫球50用于形成晶圓的凸塊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)芯片的封裝。

之后，參考圖5所示，對(duì)所述錫球50進(jìn)行一熱處理過(guò)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(shí)施例中，熱處理過(guò)程中的溫度為200℃-300℃，例如，250℃，在熱處理過(guò)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(guò)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(yīng)的剩余的助焊劑40去除，例如，可以采用常用的有機(jī)溶劑(如丙醇等)將助焊劑40去除，并對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行清洗。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)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(kāi)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(cè)助焊劑是否涂覆完好，在對(duì)助焊劑進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，若助焊劑的涂覆位置準(zhǔn)確，則開(kāi)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(duì)助焊劑的涂覆情況進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)助焊劑的涂覆工藝進(jìn)行調(diào)整，從而防止由于涂覆的偏差導(dǎo)致錫球在底層金屬層上的錯(cuò)位、缺失或相連等問(wèn)題，提高晶圓凸塊的良率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)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(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。