專利名稱：在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種金屬凸塊形成方法，尤其是在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸 塊形成方法。
背景技術(shù)：
為了讓半導(dǎo)體組件能夠進行覆晶封裝，在芯片上必須要具有凸塊電極。凸
塊電極可大致分為兩個部分，其一為凸塊下金屬層(under bump metallurgy, UBM)，而另一為金屬凸塊本身。
凸塊下金屬層則通常包含三層金屬，即可由黏附層(adhesion layer)、阻 障層(barrier layer)、接合層所組成。這其中，黏附層的材質(zhì)可為鋁或鉻；阻 障層的材質(zhì)可為銅、鉛、鉑；接合層的材質(zhì)可為金。上述金屬凸塊的材質(zhì)可大 致分成錫鉛凸塊與金凸塊(goldBump)這兩大類。
在凸塊下金屬層上形成錫鉛凸塊，主要采用電鍍法與印刷法這兩大類。在 電鍍法中，先在凸塊下金屬層之上形成圖案化(即經(jīng)曝光顯影后)的抗電鍍膜， 然后基于抗電鍍膜而在凸塊下金屬層電鍍出錫鉛凸塊。若是采用印刷法時，則 先利用鋼板將錫膏印刷在凸塊下金屬層上，然后利用熱燒熔該錫膏，而使其固 化成金屬凸塊。然而，不論是電鍍法與印刷法所形成的錫鉛凸塊，都存在著氣 泡多極容易脫落等問題，而導(dǎo)致制程良率偏低。
若是為了符合后續(xù)制程(例如TCP、 COG)的需要，則會利用類似于電 鍍錫鉛凸塊的電鍍手段，而在凸塊下金屬層上電鍍出金凸塊。另一種方法，可 利用特制打線機，在凸塊下金屬層上重復(fù)進行數(shù)次打球(先將金線燒結(jié)成圓球 狀)，直到金凸塊的高度符合需求為止。然而，金凸塊本身材料成本偏高，無 法普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方 法，借著從多種可選擇的金屬材料中，選擇其中一種或多種金屬材料，并利用
無電解沉鍍及電鍍在芯片上形成金屬凸塊，以便進行下一階段的封裝或組裝， 并且芯片與凸塊之間的結(jié)合處，除了有金屬本身的結(jié)合力以外，還有絕緣膠膜 所具有的粘著性結(jié)合力，而提供了更穩(wěn)固的結(jié)合方式。
基于上述目的，本發(fā)明在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其主要
是在已完成凸塊下金屬層(under bump metallurgy, UBM)的半導(dǎo)體組件，先 借著絕緣膠膜將金屬箔熱壓合至具有凸塊下金屬層的半導(dǎo)體組件之上，再在該 凸塊下金屬層上形成導(dǎo)孔，并利用無電解沉鍍及電鍍在此導(dǎo)孔上形成金屬凸 塊。如此，就可利用無電解沉鍍及電鍍形成各種高導(dǎo)電性金屬的金屬凸塊，而 不僅限于金及錫鉛，并且在形成凸塊時，絕緣膠膜也可保護連接墊與金屬凸塊 的結(jié)合。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以借由以下的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的 了解。


圖1A 1H是本發(fā)明在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法的示意圖。 主要元件符號說明 10半導(dǎo)體組件 12連接墊 14保護層 16凸塊下金屬層 18絕緣膠膜 20金屬箔 22導(dǎo)孔
24無電解金屬層 26抗電鍍膜 28金屬凸塊
具體實施例方式
請參閱圖1A 1H，圖1A 1H是本發(fā)明在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成 方法的示意圖。這其中，圖1A所示的結(jié)構(gòu)屬于已知技術(shù)，而圖1B 1H所示 的步驟則屬本發(fā)明的主要步驟。如圖1A圖所示，在半導(dǎo)體組件IO上具有連
接墊12、保護層14 (其覆蓋于半導(dǎo)體組件10上且保持曝露出連接墊12)、凸 塊下金屬層16 ( under bump metallurgy, UBM)(覆蓋住連4妾墊12 )。這其中， 保護層14可選擇性施作。
本發(fā)明金屬凸塊形成方法，其主要針對如圖1A所示的已在連接墊12表 面完成凸塊下金屬層16 (under bump metallurgy, UBM)的半導(dǎo)體組件10,先 借著如圖IB所示依序?qū)⒔饘俨?0、絕緣膠膜18組合至具有凸塊下金屬層16 的半導(dǎo)體組件10之上，如圖1C所示。接著，再如圖ID所示在凸塊下金屬層 16上形成導(dǎo)孔22,并利用無電解沉鍍及電鍍在此導(dǎo)孔22上形成金屬凸塊28 (可為金、銀、銅、錫、鉛或其它高導(dǎo)電性金屬)，如圖1G所示。如此，不 但可從多種可選擇的金屬材料中，選擇其中一種或多種金屬材料，并利用無電 解沉鍍及電鍍在半導(dǎo)體組件10上形成金屬凸塊28,以便進行下一階段的封裝 或組裝，并且半導(dǎo)體組件10與金屬凸塊28之間的結(jié)合處，除了有金屬凸塊 28與凸塊下金屬層16之間的金屬本身的結(jié)合力以外，還有絕緣膠膜18對半 導(dǎo)體組件10表面及金屬凸塊28所具有的粘著性結(jié)合力，而提供了更穩(wěn)固的結(jié) 合方式。
在某段溫度區(qū)間中，上述絕緣膠膜18為液態(tài)狀或暫時固態(tài)狀，以便如圖 1C所示將其覆蓋并粘著到半導(dǎo)體組件IO之上。然后，以預(yù)定時間對著絕緣膠 膜18施加足夠的熱量與壓力，使得原本處于液態(tài)或暫時固態(tài)狀的絕緣膠膜18 被固化成永久固態(tài)狀，而使絕緣膠膜18緊密地結(jié)合至半導(dǎo)體組件IO表面上。
在上述制程中，絕緣膠膜18可先覆蓋在金屬箔20上，再貼合在半導(dǎo)體 組件10上，或先在半導(dǎo)體組件10上覆蓋絕緣膠膜18再粘接金屬箔20。絕緣 膠膜可為液態(tài)或暫時固態(tài)狀。若選用具有暫時固態(tài)狀的絕緣膠膜18,于加溫 加壓過程中，絕緣膠膜18應(yīng)具由暫時固態(tài)轉(zhuǎn)成液態(tài)再轉(zhuǎn)成永久固態(tài)的特性， 以保證與半導(dǎo)體組件10的接合。
當(dāng)如上所述完成了固化絕緣膠膜18之后，以及在電鍍形成金屬凸塊28 之前，還需如圖1D所示對準凸塊下金屬層16，利用雷射或化學(xué)蝕刻去除金屬 箔20,再以雷射或曝光顯影去除絕緣膠膜18,直到曝露出凸塊下金屬層16 并形成導(dǎo)孔22，然后利用無電解沉鍍或離子賊鍍在至少包括導(dǎo)孔22的壁面上 形成薄金屬層24 (例如化學(xué)銅)，如圖1E所示。為增加可靠性可接著在無電
解金屬層上鍍上一層金屬，然后在金屬箔20上形成抗電鍍膜26,如圖1F所 示?？闺婂兡?6未遮蔽住具有無電解金屬層24的導(dǎo)孔22。最后，利用金屬 箔20、無電解金屬層24來傳遞電鍍電流至凸塊下金屬層16，而在凸塊下金屬 層16上電鍍出金屬凸塊28，如圖1G所示。視后制程需要金屬凸塊可控制為 實心金屬凸塊或空心金屬凸塊，其形狀可為圓柱、方柱、三角形柱、菱形柱、 星形柱、多角形柱或上述形狀的結(jié)合形柱。接著，如圖1H所示，去除抗電鍍 膜26，以及利用雷射或化學(xué)蝕刻完全去除金屬箔20，即完成金屬凸點的制造， 抗電鍍膜的厚度選擇因所需金屬凸塊高度要求而定。
若釆用先覆蓋絕緣膠膜18于半導(dǎo)體組件10上，再黏貼金屬箔20流程， 也可先將絕緣膠膜固化后，以雷射或曝光顯影先在凸塊下金屬層16上方形成 導(dǎo)孔22,再都貼金屬箔20并進行后續(xù)工藝如上節(jié)所述，或以無電解沉鍍或離 子'減鍍在絕緣膠膜18及導(dǎo)孔22孔壁形成薄金屬層24,再以電鍍加厚薄金屬 層24至導(dǎo)電良好，然后在金屬層上覆蓋抗電鍍膜26。此抗電鍍膜需暴露出導(dǎo) 孔26，再進行電鍍在凸塊下金屬層16上長出金屬凸塊28。
在形成導(dǎo)孔22時，需先獲知凸塊下金屬層16的位置。在分析方法中， 可先借著檢視半導(dǎo)體組件10背面的預(yù)留光學(xué)點位置，以及此光學(xué)點與連接墊 12的坐標關(guān)系而獲知凸塊下金屬層16的位置。另外也可以X射線儀器穿透金 屬箔20直接檢視凸塊下金屬層16的位置或枱二視半導(dǎo)體組件10預(yù)留的光學(xué)點 位置，并借著此光學(xué)點與連接墊12的坐標關(guān)系而獲得凸塊下金屬層16的位置。
借由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與 精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相 反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán) 利要求的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，該形成方法包括提供具有連接墊的半導(dǎo)體組件；在該半導(dǎo)體組件的連接墊上形成凸塊下金屬層(under bump metallurgy，UBM)；依序?qū)⒔饘俨⒔^緣膠膜組合至具有該凸塊下金屬層的該半導(dǎo)體組件之上；對準該半導(dǎo)體組件的該凸塊下金屬層，去除該金屬箔、該絕緣膠膜，直到曝露出該凸塊下金屬層；在至少包括曝露出該凸塊下金屬層的導(dǎo)孔壁面上形成無電解金屬層，也可再加一層金屬層；在該金屬箔上形成抗電鍍膜，該抗電鍍膜未遮蔽住具有該無電解金屬層的導(dǎo)孔；利用該金屬箔、該無電解金屬層來傳遞電鍍電流至該凸塊下金屬層，而在該凸塊下金屬層上電鍍出金屬凸塊；以及去除該抗電鍍膜、該金屬箔。
2. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該半導(dǎo)體組件為集成電路、晶體管、閘流體或二極管等。
3. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該凸塊下金屬層可由教附層(adhesion layer)、阻障層(barrier layer)、接合層 所組成。
4. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 翻附層的材質(zhì)為鋁或鉻；阻障層的材質(zhì)可為銅、鉛、鉑；接合層的材質(zhì)可為金。
5. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該金屬箔的材質(zhì)為銅箔、鋁箔或錫箔。
6. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該無電解金屬層的材質(zhì)為化學(xué)銅或無電解鎳。
7. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中，該金屬凸塊的材質(zhì)為金、4艮、銅、錫、鉛或其它高導(dǎo)電性金屬。
8. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該金屬凸塊為實心金屬凸塊或空心金屬凸塊。
9. 如權(quán)利要求1所述的在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其中， 該金屬凸塊的形狀可為圓柱、方柱、三角形柱、菱形柱、星形柱、多角形柱或 以上的結(jié)合形柱。
全文摘要
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體連接墊上的金屬凸塊形成方法，其主要是在已完成凸塊下金屬層(under bump metallurgy，UBM)的半導(dǎo)體組件，先借著絕緣膠膜將金屬箔熱壓合至具有凸塊下金屬層的半導(dǎo)體組件之上，再在該凸塊下金屬層上形成導(dǎo)孔，并利用無電解沉鍍及電鍍在此導(dǎo)孔中形成金屬凸塊。如此，就可利用電鍍形成各種高導(dǎo)電性金屬的金屬凸塊，而不僅限于常用的金或錫鉛，并且在形成凸塊時，絕緣膠膜也可保護連接墊。
文檔編號H01L21/02GK101359606SQ20071013766
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者俞宛伶 申請人:俞宛伶