本發(fā)明涉及封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬凸塊的厚度測量方法。

背景技術(shù)：

金屬凸塊技術(shù)是半導體封裝中常用的技術(shù)之一，通常采用Au，Cu，SnAg等材料。

在金屬凸塊制造過程中，通常先在需要電鍍的基底100表面沉積籽晶層101(如TiW，Ti/Cu等)，隨后通過光刻膠102的旋涂、曝光、顯影等工藝形成需要金屬凸塊的圖形，其截面圖如圖1A所示。

電鍍形成金屬凸塊103，所述金屬凸塊103的材料可以是Au，Cu，Cu/Ni/Au等，如圖1B所示。

再去除光刻膠102，僅留下金屬凸塊103，如圖1C所示，最后采用干法或者濕法工藝去除金屬凸塊103外圍的籽晶層101。

在實際的制造中，金屬凸塊103的高度通常由電鍍的時間進行控制，然而，隨著電鍍液的濃度在工藝過程中的變化，通常電鍍液的濃度會隨著工藝過程下降，在不同時間，采用同一工藝時長得到的金屬凸塊103的厚度會有較大差異，若差異過大超出了產(chǎn)品規(guī)格要求，則需要返工。現(xiàn)有技術(shù)是在圖1C所示的去除光刻膠102之后，對金屬凸塊103的高度進行量測，即采用臺階儀或者光學設(shè)備對其形貌進行檢測，得到單點的高度H或者高度H的測量圖，實現(xiàn)對其厚度的檢測。然而，當檢測得到的H超過規(guī)格要求，就必須進行返工的工藝。

金屬凸塊的返工工藝非常復雜，因為圖形和對準問題的存在，通常需要完全去除金屬凸塊和籽晶層，對于具有多層布線層的封裝結(jié)構(gòu)來說則更加復雜；造成了原材料、時間、成本的巨大浪費，并且影響交期，極大降低了效益。眾所周知，電鍍步驟的成本占據(jù)金屬凸塊封裝成本相當大的一部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種金屬凸塊的厚度檢測方法，以減少金屬凸塊制作過程的返工、降低成本。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種金屬凸塊的厚度檢測方法，包括：提供一基底，所述基底表面形成有具有開口的圖形化掩膜層，所述開口暴露出基底的部分表面；在所述開口內(nèi)形成金屬凸塊；測量獲得所述金屬凸塊的厚度；在測量獲得所述金屬凸塊的厚度之后，去除所述圖形化掩膜層。

可選的，測量獲得所述金屬凸塊的厚度的方法包括：獲得所述開口的深度H1；獲得開口頂部側(cè)壁的圖形化掩膜層表面與金屬凸塊表面的高度差H2，所述金屬凸塊的厚度為H1-H2。

可選的，獲得所述開口的深度H1的方法包括：獲得基底的表面高度；獲得圖形化掩膜層的表面高度；計算所述基底的表面與圖形化掩膜層的表面的高度差，得到開口的深度H1。

可選的，通過直接測量金屬凸塊表面與金屬凸塊底部平面的高度差，得到金屬凸塊的厚度。

可選的，采用臺階儀或光學厚度檢測設(shè)備獲得所述金屬凸塊的厚度。

可選的，在測量獲得所述金屬凸塊的厚度之后、去除所述圖形化掩膜層之前，還包括：判斷所述金屬凸塊的厚度是否位于可接受范圍內(nèi)；若否，則對所述金屬凸塊的厚度做出補償，直至補償后的金屬凸塊的厚度位于可接受范圍內(nèi)。

可選的，若所述金屬凸塊的厚度大于所述可接受范圍，通過刻蝕工藝使所述金屬凸塊的厚度下降，直至刻蝕后的金屬凸塊厚度位于所述可接受范圍內(nèi)；若所述金屬凸塊的厚度小于所述可接受范圍，繼續(xù)采用形成所述金屬凸塊的工藝，在開口內(nèi)沉積金屬層，使所述金屬凸塊的厚度增加，直至金屬凸塊的厚度位于所述可接受范圍內(nèi)。

可選的，形成所述金屬凸塊的工藝為電鍍工藝。

本發(fā)明的優(yōu)點在于在圖形化掩膜層去除之前，對金屬凸塊的厚度進行測量，有助于在較早階段發(fā)現(xiàn)金屬凸塊厚度的異常，及時進行返工，對所述金屬凸塊厚度進行低成本的原位補償，使其厚度滿足要求，從而大大降低了返工的成本，保證產(chǎn)品的交貨期。

附圖說明

圖1A至圖1C為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的金屬凸塊的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實施方式的金屬凸塊的厚度檢測方法流程示意圖；

圖3A至圖3B為本發(fā)明一具體實施方式的金屬凸塊的厚度檢測過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一具體實施方式中對金屬凸塊厚度進行補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的金屬凸塊的厚度檢測方法的具體實施方式做詳細說明。

請參考圖2，為本發(fā)明一具體實施方式的金屬凸塊的厚度檢測流程示意圖。

步驟S1：提供一基底，所述基底表面形成有具有開口的圖形化掩膜層，所述開口暴露出基底的部分表面。

步驟S2：在所述開口內(nèi)形成金屬凸塊。

步驟S3：測量獲得所述金屬凸塊的厚度。

步驟S4：在測量獲得所述金屬凸塊的厚度之后，去除所述圖形化掩膜層。

在去除所述圖形化掩膜層之前測量獲得金屬凸塊的厚度，從而可以根據(jù)金屬凸塊的厚度情況，選擇是否對金屬凸塊厚度進行補償，由于圖形化掩膜層的存在可以在已經(jīng)形成的金屬凸塊基礎(chǔ)上進行厚度補償，從而可以降低返工成本，提高效率。

圖3A～3B為本發(fā)明一具體實施方式的金屬凸塊厚度的測量方法示意圖。

請參考圖3A，提供基底，所述基底表面形成有具有開口203的圖形化掩膜層202，所述開口203暴露出基底的部分表面。

所述基底可以包括半導體襯底以及位于所述半導體襯底表面的介質(zhì)層。所述半導體襯底的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導體材料，所述半導體襯底可以是體材料也可以是復合結(jié)構(gòu)如絕緣體上硅。本實施例中，所述基底的半導體襯底內(nèi)形成有半導體器件，所述介質(zhì)層內(nèi)形成有金屬連接結(jié)構(gòu)。所述基底300的類型與結(jié)構(gòu)不應限制本發(fā)明的保護范圍。

本具體實施方式中，所述基底包括襯底200以及位于所述襯底200表面的過渡層201，所述過渡層201為籽晶層，具體材料可以是TiW、Ti或TiN等，提高基底表面的導電性和粘附性?？梢酝ㄟ^物理沉積、氣相沉積或原子層沉積工藝形成所述過渡層201。后續(xù)在所述過渡層201表面形成圖形化掩膜層202。

本具體實施方式中，所述圖形化掩膜層202的材料為光刻膠，所述圖形化掩膜層202的形成方法包括：采用旋涂或噴涂工藝，在基底表面形成光刻膠層之后，對所述光刻膠層進行曝光顯影，形成開口203。在本發(fā)明的其他具體實施方式中，所述圖形化掩膜層202的材料還可以是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等材料，具體的，可以在基底上沉積掩膜材料層之后，采用刻蝕工藝對所述掩膜材料層進行圖形化，形成所述具有開口203的圖形化掩膜層202。

獲得所述開口203的深度H1，具體的，可以先測量基底的表面(C平面)高度，以及圖形化掩膜層202的表面(B平面)高度，然后計算所述B平面和C平面的高度差，獲得開口203的深度H1，所述高度可以通過臺階儀或光學設(shè)備測量獲得。在本發(fā)明的另一具體實施方式中，由于所述圖形化掩膜層202與基底的光學特性差異，可以通過光學方法，例如干涉法、反射法等，直接測試得到圖形化掩膜層202的厚度，從而獲得開口203的深度H1。上述高度可以是平面上單個點的高度值，也可以是通過多點測量之后的平均高度值，還可以是平面的高度值分布圖，以判斷表面以及深度的均勻性。

請參考圖3B，在所述開口203內(nèi)形成金屬凸塊204，所述金屬凸塊204厚度小于開口203的深度，所述金屬凸塊204的頂部表面為A平面。

可以采用電鍍工藝形成所述金屬凸塊204，所述金屬凸塊204的材料可以是Au、Cu或SuAg等金屬材料。

可以采用臺階儀或光學設(shè)備測量獲得所述高度差H2，獲得開口203頂部側(cè)壁的圖形化掩膜層表面(B平面)與金屬凸塊204表面(A平面)的高度差H2，所述金屬凸塊204的厚度為H1-H2。同理，通過多點測量，也能獲得基底上不同位置的厚度分布參數(shù)，以更加精確地判斷。

在本發(fā)明的其他具體實施方式中，由于圖形化掩膜層202與金屬凸塊204的材料不同，分別具有不同的光學特性，可以通過光學設(shè)備，直接獲得圖3B中A平面與C平面之間的高度差，從而得到金屬凸塊204的高度。

在本發(fā)明的另一具體實施方式中，在測量獲得所述金屬凸塊的厚度之后、去除所述圖形化掩膜層之前，還包括：判斷所述金屬凸塊204的厚度是否位于可接受范圍內(nèi)；若否，則對所述金屬凸塊204的厚度做出補償，直至補償后的金屬凸塊204的厚度位于可接受范圍內(nèi)。其中，所述金屬凸塊204的厚度可以是單點位置的厚度，也可以使多點位置的平均厚度。

若所述金屬凸塊204的厚度或多點平均厚度位于可接受范圍內(nèi)，則去除所述圖形化掩膜層202以及進行后續(xù)的封裝步驟。

若所述金屬凸塊204的厚度小于所述可接受范圍，則需要對金屬凸塊204的厚度進行補償，具體的，請參考圖4，可以在所述金屬凸塊204表面繼續(xù)電鍍形成補償金屬層204a，增加最終形成的金屬凸塊的厚度，此過程是原位進行，不需要進行再次的掩膜層圖形化，返工成本低。所述補償金屬層204a表面為D平面，通過測量D平面與C平面的高度差獲得補償后的金屬凸塊的厚度，并繼續(xù)進行判斷，重復上述步驟，直至金屬凸塊的最終厚度或多點的厚度平均值位于可接受范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的其他具體實施方式中，若所述金屬凸塊204的厚度大于所述可接受范圍，通過刻蝕工藝使所述金屬凸塊204的厚度下降，直至刻蝕后的金屬凸塊厚度位于所述可接受范圍內(nèi)，所述刻蝕工藝可以是干法或濕法刻蝕工藝。

上述金屬凸塊的厚度測量方法，在圖形化掩膜層去除之前，對金屬凸塊的厚度進行測量，有助于在較早階段發(fā)現(xiàn)金屬凸塊厚度的異常，及時進行返工，而不是等到去除圖形化掩膜層之后，再對金屬凸塊的厚度進行測量，因為一旦去除圖形化掩膜層之后，再進行返工將需要把已形成的金屬凸塊、掩膜層圖形乃至籽晶層全部去除，代價極高；特別對于多層的布線層，代價更高。從而本發(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)λ鼋饘偻箟K厚度進行低成本的原位補償，使其厚度滿足要求，從而大大降低了返工的成本，保證產(chǎn)品的交貨期。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。