專利名稱：自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種用于封裝制程的錫凸塊(solder bump)的制作方法，特別有關(guān)于一種自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，可直接于半導(dǎo)體晶片的凸塊區(qū)域上制作錫凸塊。
為了進(jìn)一步改善覆晶技術(shù)的成本效益，傳統(tǒng)技術(shù)是使用錫球(solderball)來(lái)制作錫凸塊。如

圖1所示，一半導(dǎo)體晶片10包含有多數(shù)個(gè)金屬墊12；一聚酰亞胺(poyimide)保護(hù)層14，覆蓋于晶片10表面上，且曝露出金屬墊12的表面；多數(shù)個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?6，覆蓋在金屬墊12的曝露表面上；以及一助熔劑(flux)層18，覆蓋住凸塊區(qū)域?qū)?6以及保護(hù)層14。其中。凸塊區(qū)域?qū)?6呈陣列排列方式，且其材質(zhì)是由一粘著層以及一UMB層所構(gòu)成，而助熔劑層18是用來(lái)增加錫球與凸塊區(qū)域?qū)?6之間的附著性。另外，提供一印刷膜板20，其下表面包含有多數(shù)個(gè)圖形區(qū)域22，通過(guò)一真空插塞卡盤26所提供的真空，可經(jīng)由多數(shù)個(gè)穿孔28而使多數(shù)個(gè)錫球24被吸附在各個(gè)圖形區(qū)域22內(nèi)。其后，經(jīng)過(guò)位置對(duì)準(zhǔn)的步驟后，可停止提供真空或是抽調(diào)真空以提供逆流效果，以使錫球24釋放而掉落在晶片10的凸塊區(qū)域?qū)?6上方，如圖2所示。如此一來(lái)，通過(guò)助熔劑層18所提供的附著性，可使每個(gè)錫球24固定在每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?6上，以用作為晶片10與封裝基板之間電連接的錫凸塊。其主要缺陷在于上述方法在釋放錫球24時(shí)，會(huì)遭遇到對(duì)不準(zhǔn)凸塊區(qū)域?qū)?6的問(wèn)題，這不但會(huì)降低制程的可靠度，還會(huì)有電性短路之虞。雖然可以采用具有高對(duì)準(zhǔn)精確度的裝置來(lái)解決這個(gè)對(duì)不準(zhǔn)問(wèn)題，但是相對(duì)地會(huì)增加制程成本、降低成本效益，且仍無(wú)法解決產(chǎn)率過(guò)低的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是它至少包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體晶片，其表面上包含有多數(shù)個(gè)凸塊區(qū)域?qū)樱?2)噴灑多數(shù)個(gè)錫球至該半導(dǎo)體晶片表面上；(3)震動(dòng)該半導(dǎo)體晶片，以篩落位于該凸塊區(qū)域?qū)右酝獾脑撳a球；(4)進(jìn)行回流處理，以使位于該凸塊區(qū)域?qū)由系脑撳a球形成一錫凸塊。
該震動(dòng)步驟使每一個(gè)錫球放置在每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)由稀Ｔ撳a球的直徑為100-500微米。該震動(dòng)步驟使多數(shù)個(gè)錫球放置在每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)由稀Ｔ撳a球的直徑為1-10微米。該半導(dǎo)體晶片至少包含有多數(shù)個(gè)金屬墊；保護(hù)層是覆蓋該半導(dǎo)體晶片的表面，且包含有多數(shù)個(gè)開口以曝露該多數(shù)個(gè)金屬墊的表面；下凸塊金屬層是覆蓋每一開口的側(cè)壁與底部；附著層是形成于該下凸塊金屬層上；該下凸塊金屬層以及該附著層是構(gòu)成該陣列的凸塊區(qū)域?qū)?。震?dòng)該半導(dǎo)體晶片的方法是使用超音波震動(dòng)。該回流處理所提供的加熱溫度到達(dá)該錫球的熔點(diǎn)。該回流處理是使用紅外線照射器或是使用一加熱板。該半導(dǎo)體晶片是為晶圓形式。
下面結(jié)合較佳實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說(shuō)明。
圖3是本發(fā)明自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸瑰的流程示意圖。
圖4-圖7是本發(fā)明的制作方法的剖面示意圖。
圖8-圖10是本發(fā)明實(shí)施例2的制作方法的剖面示意圖。
然后，在步驟(2)中，如圖4所示，提供一半導(dǎo)體晶片30，其包含有一半導(dǎo)體基底32，多數(shù)個(gè)金屬墊34是形成于半導(dǎo)體基底32，一聚酰亞胺保護(hù)層36是覆蓋在半導(dǎo)體基底32上，多數(shù)個(gè)開口38是形成于保護(hù)層36中，且使每個(gè)金屬墊34的表面曝露出來(lái)，以及多數(shù)個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?0是形成于每個(gè)開口38的側(cè)壁與底部上。其中，凸塊區(qū)域?qū)?0包含有一Cr附著層以及一具有單層或多層結(jié)構(gòu)的UMB層，而半導(dǎo)體基底32內(nèi)則制作有各種導(dǎo)電層、絕緣層所構(gòu)成的積體電路。
接著，在步驟(3)中，如圖5所示，提供多數(shù)個(gè)小錫球42，通過(guò)一噴嘴44將小錫球42噴灑在半導(dǎo)體晶片30的表面上，其中大部分的小錫球42會(huì)掉入開口38內(nèi)，而少數(shù)的小錫球42會(huì)散落在保護(hù)層36的表面上。隨后，在步驟(4)中，如圖6所示，利用搖振半導(dǎo)體晶片30的方式，將凸塊區(qū)域?qū)?0以外的小錫球42篩出，例如超音波振動(dòng)可將散落在保護(hù)層36表面上的小錫球42震落，同時(shí)可以使開口38內(nèi)的小錫球42重新調(diào)整堆積方式，以盡量縮小相鄰小錫球42之間的空隙。如此一來(lái)，這些小錫球42是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)地放置在每個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?0上。值得一提的是，被篩落的小錫球42可以另外存放，以提供循環(huán)利用。
最后，在步驟(5)中，如圖7所示，提供回流處理，可使用各種加熱方式，如IR(紅外線)照射器或加熱板，其加熱溫度需到達(dá)小錫球42的熔點(diǎn)，以使位于凸塊區(qū)域?qū)?0上的小錫球42熔融而形成一具有弧線表面的錫凸塊46。
除此之外，依據(jù)圖4-圖7所顯示的實(shí)施例1的制作方法，也可應(yīng)用在未切割的晶圓上，亦即同時(shí)在許多半導(dǎo)體晶片30上進(jìn)行錫凸塊46的制作。至于后續(xù)的封裝制程，則可利用覆晶技術(shù)將半導(dǎo)體晶片30接合至一陶瓷或塑膠材質(zhì)的基板上。本發(fā)明實(shí)施例1的方法可應(yīng)用在半導(dǎo)體產(chǎn)品、液晶顯示器或通訊電路產(chǎn)品的晶片上。
相較于傳統(tǒng)制作錫凸塊的方法，本發(fā)明是結(jié)合噴灑與搖振的方式，可使小錫球42自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，形成于凸塊區(qū)域?qū)?0上，因此不需使用昂貴的機(jī)臺(tái)便可以達(dá)到精確對(duì)準(zhǔn)的效果，有助于降低錫凸塊46的制作成本。而且，篩落的小錫球42可再回收利用，可進(jìn)一步降低錫凸塊46的制造成本。
實(shí)施例2參閱圖8-圖10所示，本發(fā)明的實(shí)施例2的制作方法是采用大體積的錫球來(lái)制作錫凸塊，其直徑約為100-500微米。首先，在步驟(1)中，提供多數(shù)個(gè)大錫球，其材質(zhì)可為Pb/Sn或是共晶的焊錫材料，需先篩選出無(wú)缺陷、形狀近似圓形及體積相近的大錫球48，其直徑約為100-500微米。然后，在步驟(2)中，提供如實(shí)施例1所述的半導(dǎo)體晶片30，其包含有半導(dǎo)體基底32、金屬墊34、保護(hù)層36、開口38以及凸塊區(qū)域?qū)?0。
接著，在步驟(3)中，如圖8所示，可使用任何相關(guān)的裝置或方式，將多數(shù)個(gè)大錫球48噴灑在半導(dǎo)體晶片30的表面上，而由于大錫球48的直徑近似開口38的口徑，因此每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?0上恰好會(huì)填塞一個(gè)大錫球48，不過(guò)仍有部分的大錫球48會(huì)散落在保護(hù)層36表面上。
隨后，在步驟(4)中，如圖9所示，利用搖振半導(dǎo)體晶片30的方式，將凸塊區(qū)域?qū)?0以外的大錫球48篩出，例如超音波振動(dòng)可將散落在保護(hù)層36表面上的大錫球48震落。如此一來(lái)，這些大錫球48是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)地放置在每個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?0上。值得一提的是，被篩落的大錫球48可以另外存放，以提供循環(huán)利用。
最后，在步驟(5)中，如圖10所示，提供回流處理，可使用各種加熱方式，如IR照射器或加熱板，其加熱溫度需到達(dá)大錫球48的熔點(diǎn)，以使位于凸塊區(qū)域?qū)?0上的大錫球48熔融而形成一具有弧線表面的錫凸塊46。
除此之外，依據(jù)圖8-圖10顯示的實(shí)施例2的制作方法，也可應(yīng)用在未切割的晶圓上，亦即同時(shí)在許多半導(dǎo)體晶片30上進(jìn)行錫凸塊46的制作。至于后續(xù)的封裝制程，則可利用覆晶技術(shù)將半導(dǎo)體晶片30接合至一陶瓷或塑膠材板上。本發(fā)明實(shí)施例2的方法可應(yīng)用在半導(dǎo)體產(chǎn)品、液晶顯示器或通訊電路產(chǎn)品的晶片上。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，都柿于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是它至少包括下列步驟(1)提供一半導(dǎo)體晶片，其表面上包含有多數(shù)個(gè)凸塊區(qū)域?qū)樱?2)噴灑多數(shù)個(gè)錫球至該半導(dǎo)體晶片表面上；(3)震動(dòng)該半導(dǎo)體晶片，以篩落位于該凸塊區(qū)域?qū)右酝獾脑撳a球；(4)進(jìn)行回流處理，以使位于該凸塊區(qū)域?qū)由系脑撳a球形成一錫凸塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該震動(dòng)步驟使每一個(gè)錫球放置在每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)由稀?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該錫球的直徑為100-500微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該震動(dòng)步驟使多數(shù)個(gè)錫球放置在每一個(gè)凸塊區(qū)域?qū)由稀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該錫球的直徑為1-10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該半導(dǎo)體晶片至少包含有多數(shù)個(gè)金屬墊；保護(hù)層是覆蓋該半導(dǎo)體晶片的表面，且包含有多數(shù)個(gè)開口以曝露該多數(shù)個(gè)金屬墊的表面；下凸塊金屬層是覆蓋每一開口的側(cè)壁與底部；附著層是形成于該下凸塊金屬層上；該下凸塊金屬層以及該附著層是構(gòu)成該陣列的凸塊區(qū)域?qū)印?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是震動(dòng)該半導(dǎo)體晶片的方法是使用超音波震動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該回流處理所提供的加熱溫度到達(dá)該錫球的熔點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該回流處理是使用紅外線照射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該回流處理是使用一加熱板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，其特征是該半導(dǎo)體晶片是為晶圓形式。
全文摘要
一種自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成錫凸塊的方法，它至少提供一半導(dǎo)體晶片，其表面上包含有多數(shù)個(gè)凸塊區(qū)域?qū)?；噴灑多?shù)個(gè)錫球至半導(dǎo)體晶片表面上；震動(dòng)半導(dǎo)體晶片，以篩落位于凸塊區(qū)域?qū)右酝獾腻a球；進(jìn)行回流處理，以使位于凸塊區(qū)域?qū)由系腻a球形成一錫凸塊。具有精確對(duì)準(zhǔn)和降低制造成本的功效。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1428832SQ01144739
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月24日
發(fā)明者徐震球, 李世達(dá), 顧子琨 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司