專(zhuān)利名稱(chēng)：表面更平整的金凸點(diǎn)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電子器件中金凸點(diǎn)的制造方法，具體涉及表面更平整的金凸點(diǎn)的制造方法。
背景技術(shù)：
電子工業(yè)中，金凸點(diǎn)廣泛用于制備電子裝置的表面接點(diǎn)，例如用于制備液晶顯示器的接點(diǎn)，半導(dǎo)體器件中的接點(diǎn)，用電鍍方法形成金凸點(diǎn)表面上的金保護(hù)層。其原因是，金的導(dǎo)電率高，可靠性高，防化學(xué)腐蝕性好。
但是，在形成金凸點(diǎn)終端電極之前，用常規(guī)方法形成的半導(dǎo)體晶片表面不平整。
圖1是用傳統(tǒng)方法制造的典型的金凸點(diǎn)輪廓剖視圖。金凸點(diǎn)從下到上順序包括鋁焊盤(pán)1、厚度為1-2μm的氮化鈦(TiN)鈍化層2、濺射淀積的凸點(diǎn)下鈦鎢/金(TiW/Au)(UBM)層3；其中，TiW層厚度是0.3-0.5μm，Au層厚度是0.1-0.2μm，和電鍍的金層(15μm)4。從圖1中看到，電鍍金層表面粗糙5，粗糙程度基本上等于氮化鈦(TiN)鈍化層2的厚度。其原因是，在鋁焊盤(pán)邊緣有氮化鈦(TiN)鈍化層2，因此，在有氮化鈦(TiN)鈍化層2的邊緣上形成的凸點(diǎn)下鈦鎢/金(TiW/Au)層3和電鍍金層4的邊緣都高于其下沒(méi)有氮化鈦(TiN)鈍化層2的中心區(qū)域形成的鈦鎢/金(TiW/Au)層3和電鍍金層4，造成金凸點(diǎn)表面粗糙。
金凸點(diǎn)的表面粗糙度會(huì)對(duì)隨后進(jìn)行的半導(dǎo)體芯片倒裝焊接產(chǎn)生負(fù)面影響，影響半導(dǎo)體器件的可靠性。
制造金凸點(diǎn)的傳統(tǒng)的金電鍍工藝中，整個(gè)電鍍過(guò)程中的電流密度保持不變，因而，電鍍金層的厚度一致，造成金凸點(diǎn)邊緣部分比中心部分高，使金凸點(diǎn)表面粗糙。
為了克服傳統(tǒng)工藝制造的金凸點(diǎn)表面粗糙的缺點(diǎn)，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，用本發(fā)明方法電鍍后制成的金凸點(diǎn)表面粗糙程度低，表面狀態(tài)一致性好，有利于隨后進(jìn)行的半導(dǎo)體晶片倒裝焊接。
用本發(fā)明的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法能夠制造出更平整的終端電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明方法能夠擴(kuò)展到很小的節(jié)距，能夠使終端電極達(dá)到更高的互連密度，使終端電極結(jié)構(gòu)具有更好的整體性。能夠大大增加更精細(xì)的節(jié)距設(shè)計(jì)的金凸點(diǎn)焊接能力。
按照本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，電鍍金層的金電鍍工藝分為兩個(gè)工藝步驟，兩個(gè)電鍍工藝步驟中所用的電流密度不同，以不同電流密度的兩個(gè)電鍍工藝步驟代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用一個(gè)電流密度的一個(gè)電鍍工藝步驟。用本發(fā)明方法形成的金凸點(diǎn)具有良好的表面平整性。
按照本發(fā)明的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，包括以下工藝步驟步驟1，在半導(dǎo)體晶片襯底上的鋁焊盤(pán)上要形成金凸點(diǎn)的區(qū)域周邊化學(xué)汽相淀積(CVD)TiN鈍化層2，TiN鈍化層2的厚度是1-2μm；步驟2，濺射淀積金凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)金屬層3，其中，TiW層厚度是0.3-0.5μm，Au層厚度是0.1-0.2μm；步驟3，TiW-Au(UBM)金屬層3上用低電流密度電鍍形成第一層電鍍金(Au)層6，電鍍用的電流密度是0.05-0.15(安培/分米2)，所形成的電鍍金層6的厚度稍微大有鈍化層2的厚度，是3-4μm，基本上填滿了濺射淀積的金凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)3金屬層中心部分的凹坑，所用的電鍍?nèi)芤嚎梢允乔杌镫婂円?，也可以是非氰化物電鍍液，例如，亞硫酸金鈉溶液；步驟4，在步驟3中電鍍淀積的第一層電鍍金層6上用大電流密度電鍍第二層金電鍍層7，電鍍用的電流密度是0.3-0.5(安培/分米2)，所形成的第二層電鍍金層7的厚度是15-20μm，所用的電鍍?nèi)芤嚎梢允乔杌镫婂円?，也可以是非氰化物電鍍液，例如，亞硫酸金鈉溶液；兩次電鍍形成的電鍍金保護(hù)層的表面粗糙度低于1.0μm。
用本發(fā)明方法形成金凸點(diǎn)，用兩個(gè)電鍍工藝步驟形成金凸點(diǎn)上部的電鍍金保護(hù)層，通過(guò)控制電鍍工藝過(guò)程中的電流密度來(lái)控制金凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)表面的粗糙度，使金凸點(diǎn)具有更平整的表面結(jié)構(gòu)，大大提高了金凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的完整性，允許金凸點(diǎn)極其精細(xì)的節(jié)距設(shè)計(jì)，使相鄰金凸點(diǎn)之間的間距更小，也就是說(shuō)，允許極高的半導(dǎo)體器件互連密度。提高了金凸點(diǎn)終端結(jié)構(gòu)的合格率和焊接能力。從而提高了半導(dǎo)體器件的封裝密度，提高了半導(dǎo)體器件的合格率和可靠性。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將能更好地理解本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，構(gòu)件樣式，本發(fā)明的操作，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。附圖中類(lèi)似的或相同的元件用相同的參考數(shù)字指示。
圖1是傳統(tǒng)方法制造的金凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)剖視圖，從圖中看到，金凸點(diǎn)表面周邊部分比較中心部分高，金凸點(diǎn)具有粗糙表面結(jié)構(gòu)；圖2是用本發(fā)明的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法用低電流密度進(jìn)行第一次電鍍工藝后形成電鍍金層后的金凸點(diǎn)的剖視圖；圖3是用本發(fā)明的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法用大電流密度進(jìn)行第二次電鍍工藝后形成的金凸點(diǎn)的剖視圖。
附圖中各個(gè)參考數(shù)字指示的部件說(shuō)明1-鋁焊盤(pán)；2-TiN鈍化層；3-凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)金屬層；4-電鍍金層；5-傳統(tǒng)方法形成的金凸點(diǎn)的表面粗糙度；6-用本發(fā)明方法用低電流密度進(jìn)行第一次電鍍形成的電鍍金層；7-用本發(fā)明方法用低電流密度進(jìn)行第二次電鍍形成的電鍍金層。
具體實(shí)施例方式
以下參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明按本發(fā)明的金凸點(diǎn)制造方法。
按照本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，金凸點(diǎn)制造方法包括以下步驟步驟1，在半導(dǎo)體晶片襯底上的鋁焊盤(pán)上要形成金凸點(diǎn)的區(qū)域周邊化學(xué)汽相淀積(CVD)TiN鈍化層2，TiN鈍化層2的厚度是1-2μm；步驟2，濺射淀積金凸點(diǎn)下的TiW-Au金屬層3，其中，TiW層的厚度是0.3-0.5μm，Au層厚度是0.1-0.2μm；步驟3，TiW-Au金屬層3上電鍍形成第一層電鍍金(Au)層6，電鍍用的電流密度是0.05-0.15安培/分米2)，所形成的電鍍金層6的厚度稍微大有鈍化層2的厚度，是3-4μm，基本上填滿了濺射淀積的金凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)金屬層3中心部分的凹坑，所用的電鍍?nèi)芤嚎梢允乔杌镫婂円海部梢允欠乔杌镫婂円?，例如，亞硫酸金鈉溶液；參見(jiàn)圖2，從圖2中看到，凸點(diǎn)下的金屬層的中心部分已經(jīng)被電鍍金層6填充，凸點(diǎn)下的金屬層的中心部分和周邊部分的高度基本相同。
步驟4，在步驟3中電鍍淀積的第一層電鍍金層6上電鍍第二層金電鍍層7，電鍍用的電流密度是0.3-0.5(安培/分米2)，所形成的第二層電鍍金層7的厚度是15-20μm，所用的電鍍?nèi)芤嚎梢允乔杌镫婂円?，也可以是非氰化物電鍍液，例如，亞硫酸金鈉溶液；兩次電鍍形成的電鍍金保護(hù)層的表面粗糙度低于1.0μm；參見(jiàn)圖3，從圖3中看到，經(jīng)過(guò)用大電流密度進(jìn)行第二次電鍍所形成的金凸點(diǎn)表面具有平整結(jié)構(gòu)。
以上詳細(xì)描述了制造金凸點(diǎn)的本發(fā)明方法。用兩個(gè)電鍍工藝步驟形成金凸點(diǎn)的上表面電鍍金保護(hù)層，第一次電鍍用低電流密度在凸點(diǎn)下的金屬層(UBM)3上淀積一層電鍍金層，使UBM層3下凹的中心部分被用低電流密度電鍍的金層6填充。然后，用大電流密度進(jìn)行第二次電鍍，形成金凸點(diǎn)上部的金保護(hù)層7。因此形成更平整的金凸點(diǎn)表面結(jié)構(gòu)。
但是本發(fā)明不限于本文中的詳細(xì)描述。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明還能以其他的形式實(shí)施。因此，按本發(fā)明的全部技術(shù)方案，所列舉的實(shí)施方式只是用于說(shuō)明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且，本發(fā)明不局限于本文中描述的細(xì)節(jié)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)界定。
權(quán)利要求
1.表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，包括以下工藝步驟步驟1，在半導(dǎo)體晶片襯底上的鋁焊盤(pán)(1)上要形成金凸點(diǎn)的區(qū)域周邊化學(xué)汽相淀積(CVD)TiN鈍化層(2)，TiN鈍化層(2)厚度是1-2μm；步驟2，在TiN鈍化層(2)上濺射淀積金凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)金屬層(3)，其中，TiW層的厚度是0.3-0.5μm，Au層厚度是0.1-0.2μm；步驟3，TiW-Au金屬層(3)上用低電流密度電鍍形成第一層金電鍍(Au)層(6)，所形成的金電鍍層厚度稍微大有鈍化層的厚度，基本上填滿了濺射淀積的金凸點(diǎn)下的TiW-Au(UBM)金屬層(3)中心部分的凹坑；步驟4，在步驟3中電鍍淀積的第一層電鍍金層(6)上用大的電流密度電鍍形成第二層金電鍍層(7)，兩次電鍍形成的電鍍金保護(hù)層的表面粗糙度低于1.0μm。
2.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟3中，用低電流密度電鍍形成第一層電鍍金層(6)，電鍍用的電流密度是0.05-0.15(安培/分米2)。
3.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟4中，用大電流密度電鍍形成第二層電鍍金層(7)時(shí)，電鍍用的電流密度是0.3-0.5(安培/分米2)。
4.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟3中，用低電流密度電鍍形成的第一層電鍍金層(6)的厚度是3-4μm。
5.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟4中，用大電流密度電鍍形成的第二層電鍍金層(7)的厚度是15-20μm。
6.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟3和4中所用的電鍍?nèi)芤菏乔杌镫婂円骸?br> 7.按照權(quán)利要求1的表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，其特征是，步驟3和4中所用的電鍍?nèi)芤菏欠乔杌镫婂円海?，亞硫酸金鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供表面更平整的金凸點(diǎn)制造方法，以電流密度不同的兩個(gè)電鍍工藝步驟代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用一個(gè)電流密度的一個(gè)電鍍工藝步驟。第一次電鍍用低電流密度在凸點(diǎn)下的金屬層(UBM)上淀積一層電鍍金層，使UBM層下凹的中心部分被用低電流密度電鍍的金層填充。然后，用大電流密度進(jìn)行第二次電鍍，形成金凸點(diǎn)上部的金保護(hù)層。因此形成更平整的金凸點(diǎn)表面結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/283GK1933106SQ20051002956
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者張璋炎, 李圣賢, 蔣瑞華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司