[发明专利]形成焊接凸块的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于实现晶圆级芯片封装(WLCSP，Wafer Level Chip Scale Packing)的焊接凸块的形成方法。

背景技术

随着半导体产业的发展与革新，电子产品迈向轻薄短小设计的潮流，半导体封装领域也对应的开发出许多高密度的封装形式。目前，晶圆在完成前段制程之后，为了满足不同的应用需求，一般会对应需求做重布线焊垫(RDL pad)，然后再在重布线焊垫上形成凸块下金属层(UBM，Under Bump Metallurgy)，再于凸块下金属层上形成焊接凸块，并以回焊方式借助焊接凸块连接至基板上。上述即为传统的覆晶封装(Flip chip in Package)制成。

发展到目前的半导体封装形式，可以做到直接将锡材质焊接凸块放置在铜材质的重布线焊垫上，而不再需要其它的诸如镍、金等凸块下金属层(UBM)，使得芯片封装工艺得到简化、芯片制造成本降低。详细来说，上述形成焊接凸块的方法是：

参见图1，S101，提供半导体基底，其可为晶圆，并且为已完成内部组件及线路设置的晶圆。

S102，在上述半导体基底上形成铜材质的重布线焊垫。

S103，在基底和重布线焊垫上形成再钝化层，在需要形成焊接凸块的位置作开口，露出重布线焊垫。再钝化层的主要作用是作为缓冲层，以缓解后续填充焊料时的冲击应力。

S104，用助焊剂清洗出露的重布线焊垫，去除重布线焊垫表层的铜氧化物(Cu_xO，可能是CuO或Cu₂O或二者的混合物)薄层，以使得焊料与重布线焊垫更好地结合。

S105，将焊料填充至开口内(例如植球工艺)，形成焊接凸块。

后续还可以通过剥除再钝化层、进行回焊和去助焊剂，借助焊接凸块将晶圆连接至基板上。

采用上述工艺，当用助焊剂清洗出露的重布线焊垫时，实际上，助焊剂不仅刻蚀了出露的重布线焊垫表层，而且还会顺着铜氧化物(Cu_xO)薄层的实际分布情况对与再钝化层结合的重布线焊垫表层也产生刻蚀，这样在重布线焊垫与再钝化层之间就形成缝隙，随后的植球工艺中，焊料会延伸至缝隙中，形成渗镀现象，参见图2中的箭头位置。渗镀现象造成芯片上的线条不整齐，线间距减小。当渗镀现象较轻时，会在凸块周围一圈形成多余的焊料，这样在后续封装时对底部填充剂的兼容性不好，甚至压根贴不上去，而造成空洞。焊料在反复的回流过程中也可能通过缝隙桥接在一起而短路。当渗镀现象严重时，也会由于焊料和焊料之间出现桥接而造成芯片短路现象，严重影响芯片的性能和质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改良的焊接凸块的形成方法，从而克服现有技术中出现的渗镀现象。

为实现上述目的，本发明采用一种形成焊接凸块的方法，包括下列步骤：

提供半导体基底；

在基底上形成铜材质的重布线焊垫；

对重布线焊垫进行表面处理，去除其表面的铜氧化物；

在基底和重布线焊垫上形成再钝化层，在需要形成焊接凸块的位置作开口，露出重布线焊垫；

用助焊剂清洗出露的重布线焊垫；

在开口内的重布线焊垫上形成焊接凸块。

优选的，所述对重布线焊垫进行表面处理，为用氩气对重布线焊垫进行表面刻蚀。

优选的，所述对重布线焊垫进行表面处理，去除重布线焊垫表层至少50埃的厚度。

优选的，所述对重布线焊垫进行表面处理，在等离子刻蚀设备中进行，刻蚀设备顶部射频功率为100瓦～1000瓦，底部射频功率为100～1000瓦，氩气流量为每分钟1标准立方厘米～20标准立方厘米。

优选的，所述再钝化层需要在对重布线焊垫进行表面处理之后的两小时内涂布。

本发明通过首先对重布线焊垫进行表面处理，去除其表面的铜氧化物，然后再形成再钝化层，此时再钝化层就与铜单质表面贴合，二者之间有很好的连接力，后续的用助焊剂清洗出露的重布线焊垫时，助焊剂只会刻蚀铜氧化物，而对铜单质没有影响，所以再钝化层与重布线焊垫之间不会产生缝隙，也就不会产生后续的渗镀现象，因而提高了芯片的性能和质量。

附图说明

图1为现有一种形成焊接凸块的方法的流程图；

图2显示了按照图1所示方法形成的焊接凸块具有渗镀现象的不足；

图3为本发明的形成焊接凸块的方法的流程图；

图4a至图4g为根据图3的流程形成焊接凸块的过程示意图。

具体实施方式