專利名稱：再分布結(jié)構(gòu)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種再分布結(jié)構(gòu)的形成方法。
背景技術(shù)：
晶圓級(jí)封裝(Wafer Level Chip Scale Package, WLCSP)是一種可以使晶圓面向 下貼裝到印刷電路板上的封裝技術(shù)，晶圓通過(guò)獨(dú)立的凸點(diǎn)焊接到印刷電路板的互連金屬層 上，不需要任何填充材料。在晶圓級(jí)封裝中，凸點(diǎn)的分布更加密集，因此需要對(duì)凸點(diǎn)進(jìn)行再 分布，避免過(guò)多的凸點(diǎn)互相接觸導(dǎo)致凸點(diǎn)之間短路。凸點(diǎn)再分布指將晶圓上的連接點(diǎn)重新 進(jìn)行分布，轉(zhuǎn)移至晶圓其他位置，并形成凸點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)凸點(diǎn)的合理分布?，F(xiàn)有技術(shù)中一種再分布結(jié)構(gòu)的形成方法包括以下步驟。其形成過(guò)程的具體剖面結(jié) 構(gòu)示意圖請(qǐng)參閱圖Ia至Ic。如圖Ia所示，晶圓100上形成有焊盤(pán)101，鈍化層102覆蓋晶圓100及焊盤(pán)101的 表面，并且，鈍化層102設(shè)有開(kāi)口，焊盤(pán)101位于鈍化層102的開(kāi)口處。在焊盤(pán)101及鈍化層 102表面形成第一絕緣層103，第一絕緣層103的開(kāi)口與焊盤(pán)101對(duì)應(yīng)。其中，晶圓100為 已經(jīng)形成有若干半導(dǎo)體器件以及所需的布線結(jié)構(gòu)，材料可以是硅、硅鍺以及絕緣體上硅等 各種半導(dǎo)體材料。鈍化層102用于保護(hù)晶圓在封裝過(guò)程中不被損壞，鈍化層102的材料可 以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等絕緣材料或者苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂(BenzocyclobutenhBCB)、 聚酰亞胺(polyimide，PI)等各種有機(jī)高分子絕緣材料。焊盤(pán)101為連接點(diǎn)，可以為鋁或者 銅等材料，通過(guò)對(duì)連接點(diǎn)的再分布，實(shí)現(xiàn)凸點(diǎn)的再分布。如圖Ib所示，接下來(lái)在第一絕緣層103及焊盤(pán)101的表面形成再分布金屬層104， 再分布金屬層104延伸至再分布凸點(diǎn)的位置。再分布金屬層104包括依次形成的種子層和 電鍍層。其中，種子層采用濺射或者蒸發(fā)工藝形成，一般為銅鉻合金或者銅鈦合金。電鍍層 的材料為銅，具體就是將具有上述結(jié)構(gòu)的晶圓置入電鍍?cè)O(shè)備中，所述電鍍?cè)O(shè)備中有包含銅 離子的電鍍液，在電鍍?cè)O(shè)備的電場(chǎng)作用下，種子層表面就會(huì)形成所需要的銅層了。如圖Ic所示，在再分布金屬層104及第一絕緣層103的表面形成第二絕緣層105， 在第二絕緣層105的開(kāi)口位置形成凸點(diǎn)下金屬層(Under-BumpMetalIurgy，UBM) 106，凸點(diǎn) 下金屬層106可以是鈦、鈦鎢合金、銅或者鎳等，用于連接再分布金屬層104和后續(xù)要在凸 點(diǎn)下金屬層106上形成的再分布凸點(diǎn)107，并可用于防止凸點(diǎn)的材料擴(kuò)散。再分布凸點(diǎn)107 通過(guò)在凸點(diǎn)下金屬層106上沉積凸點(diǎn)焊料，回流焊料形成，再分布凸點(diǎn)107通常采用鉛錫合 金或者錫銀合金。焊盤(pán)101材料一般為金屬鋁，由于金屬鋁表面容易形成氧化膜，成分為三氧化二 鋁，因此在形成再分布金屬層104之前，需要去除焊盤(pán)101表面的氧化膜。目前，去除氧化 膜的方法主要采用惰性氣體對(duì)焊盤(pán)101的表面進(jìn)行等離子體蝕刻，由于等離子體的轟擊， 在去除氧化膜的同時(shí)，還會(huì)給焊盤(pán)101的晶格造成損傷，產(chǎn)生變形或者重新排序，導(dǎo)致焊盤(pán) 101表面粗糙不平。隨后，在焊盤(pán)101的表面形成再分布金屬層104時(shí)，焊盤(pán)101晶格結(jié)構(gòu) 的損傷會(huì)繼續(xù)影響到再分布金屬層104的晶格結(jié)構(gòu)，也產(chǎn)生晶格損傷，最終影響凸點(diǎn)下金屬層106和再分布凸點(diǎn)107的晶格結(jié)構(gòu)以及表面形貌。對(duì)于大于10微米厚度的再分布金 屬層104，晶格損傷尤其嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是去除焊盤(pán)表面的氧化膜時(shí)，引起焊盤(pán)的晶格 損傷，進(jìn)而影響再分布金屬層、凸點(diǎn)下金屬層及再分布凸點(diǎn)的晶格結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開(kāi)了一種再分布結(jié)構(gòu)的形成方法，包括在晶圓上形成焊盤(pán)；在焊盤(pán)及晶圓表面形成第一絕緣層，第一絕緣層的開(kāi)口與焊盤(pán)對(duì)應(yīng)，并對(duì)焊盤(pán)表 面的氧化膜進(jìn)行去除處理；在第一絕緣層及焊盤(pán)的表面形成種子層，種子層延伸至再分布凸點(diǎn)的位置，并對(duì) 所述種子層進(jìn)行烘焙；在所述種子層表面形成電鍍層；在電鍍層表面及第一絕緣層表面形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層的開(kāi)口位置 形成凸點(diǎn)下金屬層，在所述凸點(diǎn)下金屬層上形成再分布凸點(diǎn)。所述烘焙溫度為120 180攝氏度。所述烘焙時(shí)間在15 100分鐘。所述對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處理時(shí)，通入反應(yīng)腔的惰性氣體流量為1 20 標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘seem。所述對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處理時(shí)，反應(yīng)腔的高頻射頻功率為100 1. 5 千瓦；中頻射頻功率為100 2000瓦。所述去除氧化膜的速率為45 90埃/分鐘。
所述去除氧化膜的時(shí)間為50 100秒。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明的再分布結(jié)構(gòu)的形成方法，在形成再分布金屬層 104中的種子層之后，通過(guò)高溫烘焙，來(lái)修復(fù)銅種子層的晶格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善形成于種子層 上的銅電鍍層的表面平整度。


圖Ia至Ic為現(xiàn)有技術(shù)再分布結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a至2d為形成再分布結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提高銅電鍍層表面平整度的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。由于再分布金屬層的銅電鍍層的表面平整度尤為重要，本發(fā)明關(guān)鍵在于，在形成 再分布金屬層104中的種子層之后，通過(guò)高溫烘焙，來(lái)修復(fù)銅種子層的晶格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善 形成于種子層上的銅電鍍層的表面平整度。
本發(fā)明實(shí)施例中提高銅電鍍層表面平整度的方法，其流程示意圖如圖3所示，包 括以下步驟步驟31、在晶圓上形成焊盤(pán)；在焊盤(pán)及晶圓表面形成第一絕緣層，第一絕緣層的 開(kāi)口與焊盤(pán)對(duì)應(yīng)，并對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處理。具體如圖2a所示。在晶圓100上形成焊盤(pán)101，鈍化層102覆蓋晶圓100及焊盤(pán)101的表面，并且， 鈍化層102設(shè)有開(kāi)口，焊盤(pán)101位于鈍化層102的開(kāi)口處。在焊盤(pán)101及鈍化層102表面 形成第一絕緣層103，第一絕緣層103的開(kāi)口與焊盤(pán)101對(duì)應(yīng)。圖2a中的結(jié)構(gòu)是一種實(shí)施 方式，也可以在形成焊盤(pán)101之后，不形成鈍化層102，而是直接形成第一絕緣層103，第一 絕緣層103覆蓋晶圓100及焊盤(pán)101的表面，第一絕緣層103的開(kāi)口同樣與焊盤(pán)101對(duì)應(yīng)。 但是無(wú)論哪種方式，這時(shí)一直顯露的焊盤(pán)101表面，都會(huì)由于暴露在空氣中而被氧化，接下 來(lái)就要對(duì)氧化膜進(jìn)行去除。在反應(yīng)腔內(nèi)通入惰性氣體，例如氮?dú)饣蛘邭鍤獾?，在一個(gè)比較柔和的蝕刻條件下， 通過(guò)惰性氣體對(duì)氧化膜的等離子體轟擊，而將氧化膜去除。通入氣體的流量為1 20標(biāo) 準(zhǔn)立方厘米/分鐘(sccm)，優(yōu)選為2SCCm、6SCCm或lOsccm。反應(yīng)腔的上電極接高頻射頻 電源，頻點(diǎn)13. 56兆赫茲(MHz)，高頻射頻功率為100 1. 5千瓦(KW)，優(yōu)選為100W.500W 或700W ；下電極接中頻射頻電源，頻點(diǎn)450 500KHz，中頻射頻功率為100 600W，優(yōu)選為 400W、500W或600W。中頻用于產(chǎn)生等離子體振蕩，增加等離子體的碰撞，從而提高等離子體 密度，高頻用于使電子加速，與氣體分子碰撞而轉(zhuǎn)移動(dòng)能，從而使氣體分子發(fā)生電離，產(chǎn)生 等離子體，并引導(dǎo)等離子體轟擊目標(biāo)。氣體刻蝕去除氧化鋁的速率為45 90埃/分鐘，刻 蝕時(shí)間根據(jù)形成氧化鋁的厚度的不同而不同，一般為50 100秒。通過(guò)上述蝕刻去除氧化鋁的步驟，得到焊盤(pán)101的表面均勻性在20%左右。步驟32、在第一絕緣層及焊盤(pán)的表面形成種子層，種子層延伸至再分布凸點(diǎn)的位 置，并對(duì)所述種子層進(jìn)行烘焙。如圖2b所示，接下來(lái)在第一絕緣層103及焊盤(pán)101的表面形成種子層104’，種子 層104’延伸至再分布凸點(diǎn)的位置。其中，種子層采用濺射或者蒸發(fā)工藝形成，一般為銅鉻 合金或者銅鈦合金。接下來(lái)對(duì)濺射有種子層104’的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫烘焙過(guò)程。這是因?yàn)楹?盤(pán)101表面還不是很平整均勻，其晶格損傷會(huì)影響到種子層104’，所以需要通過(guò)高溫烘焙 步驟對(duì)種子層104’的晶格進(jìn)行恢復(fù)處理。高溫恢復(fù)溫度在120 180攝氏度，烘焙時(shí)間在 15 100分鐘，就可以達(dá)到恢復(fù)種子層104，晶格的目的。步驟33、在所述種子層表面形成電鍍層。如圖2c所示，用旋涂法在種子層104’的表面涂布光阻膠層108，經(jīng)過(guò)曝光顯影工 藝，形成再分布金屬層的圖形，然后用電鍍法在種子層104’的表面形成電鍍層104”。步驟34、在電鍍層表面要形成再分布凸點(diǎn)的位置，形成再分布凸點(diǎn)。如圖2d所示，去除光阻膠層108，并去除光阻膠層108下的部分種子層。其中，光阻 膠層108的去除可以用濕法刻蝕，光阻膠層108下的部分種子層可以采用同刻蝕溶液去除。 在再分布金屬層的電鍍層104”表面及第一絕緣層103的表面形成第二絕緣層105，在第二 絕緣層105的開(kāi)口位置形成凸點(diǎn)下金屬層106，凸點(diǎn)下金屬層106可以是鈦、鈦鎢合金、銅或 者鎳等，用于連接再分布金屬層和后續(xù)要在凸點(diǎn)下金屬層106上形成的再分布凸點(diǎn)107，并 可用于防止凸點(diǎn)的材料擴(kuò)散。再分布凸點(diǎn)107通過(guò)在凸點(diǎn)下金屬層106上沉積凸點(diǎn)焊料，回流焊料形成，再分布凸點(diǎn)107通常采用鉛錫合金或者錫銀合金。通過(guò)上述流程最終形成了焊料凸點(diǎn)，關(guān)鍵的是，在形成再分布金屬層104中的種子層之后，通過(guò)高溫烘焙，來(lái)修復(fù)銅種子層的晶格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善了形成于種子層上的銅電 鍍層的表面平整度。進(jìn)一步地，為了得到質(zhì)量更優(yōu)的銅電鍍層，通過(guò)優(yōu)化步驟31中刻蝕氧化膜的參 數(shù)，也可以自下而上影響銅電鍍層，最終使得銅電鍍層具有良好的晶格結(jié)構(gòu)。該步驟中，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的參數(shù)為通入氣體的流量為1 20SCCm，優(yōu)選為2sCCm、 6sCCm或lOsccm。反應(yīng)腔的上電極接高頻射頻電源，頻點(diǎn)13. 56MHz，高頻射頻功率為100 1. 5KW，優(yōu)選為100W、500W或700W ；下電極接中頻射頻電源，頻點(diǎn)450 500KHz，中頻射頻功 率為100 2000W，優(yōu)選為800W、1000W或1200W。中頻用于產(chǎn)生等離子體振蕩，增加等離子 體的碰撞，從而提高等離子體密度。氣體刻蝕去除氧化鋁的速率為45 90埃/分鐘，刻蝕 時(shí)間根據(jù)形成氧化鋁的厚度的不同而不同，一般為50 100秒。通過(guò)上述參數(shù)對(duì)氧化膜的 刻蝕，焊盤(pán)101的表面均勻性小于5%。從優(yōu)化參數(shù)可以看出，關(guān)鍵的是中頻射頻功率的改 變，通過(guò)提高中頻射頻功率，可以增加等離子濃度和對(duì)焊盤(pán)的撞擊頻率，使焊盤(pán)表面離子體 的撞擊更加均勻，從而減少異常晶格的產(chǎn)生，使晶格結(jié)構(gòu)分布更趨于一致，從而達(dá)到優(yōu)化焊 盤(pán)101晶格結(jié)構(gòu)，最終影響形成其上的銅電鍍層的晶格結(jié)構(gòu)，達(dá)到銅電鍍層表面平整的目 的。綜上所述，在形成再分布金屬層104中的種子層之后，通過(guò)高溫烘焙，來(lái)修復(fù)銅種 子層的晶格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善了形成于種子層上的銅電鍍層的表面平整度，這是本發(fā)明的關(guān) 鍵所在。優(yōu)選地，在形成焊料凸點(diǎn)時(shí)，既優(yōu)化刻蝕焊盤(pán)101表面的氧化膜的參數(shù)，又對(duì)種子 層進(jìn)行高溫烘焙過(guò)程，這樣就會(huì)更大程度上提高銅電鍍層表面的平整度，因此是本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施例。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種再分布結(jié)構(gòu)的形成方法，包括 在晶圓上形成焊盤(pán)；在焊盤(pán)及晶圓表面形成第一絕緣層，第一絕緣層的開(kāi)口與焊盤(pán)對(duì)應(yīng)，并對(duì)焊盤(pán)表面的 氧化膜進(jìn)行去除處理；在第一絕緣層及焊盤(pán)的表面形成種子層，種子層延伸至再分布凸點(diǎn)的位置，并對(duì)所述 種子層進(jìn)行烘焙；在所述種子層表面形成電鍍層；在電鍍層表面及第一絕緣層表面形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層的開(kāi)口位置形成 凸點(diǎn)下金屬層，在所述凸點(diǎn)下金屬層上形成再分布凸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘焙溫度為120 180攝氏度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述烘焙時(shí)間在15 100分鐘。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處 理時(shí)，通入反應(yīng)腔的惰性氣體流量為1 20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘seem。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處理時(shí)， 反應(yīng)腔的高頻射頻功率為100 1. 5千瓦；中頻射頻功率為100 2000瓦。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述去除氧化膜的速率為45 90埃/分鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述去除氧化膜的時(shí)間為50 100秒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種再分布結(jié)構(gòu)的形成方法，包括在晶圓上形成焊盤(pán)；在焊盤(pán)及晶圓表面形成第一絕緣層，第一絕緣層的開(kāi)口與焊盤(pán)對(duì)應(yīng)，并對(duì)焊盤(pán)表面的氧化膜進(jìn)行去除處理；在第一絕緣層及焊盤(pán)的表面形成種子層，種子層延伸至再分布凸點(diǎn)的位置，并對(duì)所述種子層進(jìn)行烘焙；在所述種子層表面形成電鍍層；在電鍍層表面及第一絕緣層表面形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層的開(kāi)口位置形成凸點(diǎn)下金屬層，在所述凸點(diǎn)下金屬層上形成再分布凸點(diǎn)。采用該方法能夠提高電鍍層表面平整度。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101996900SQ20091019457
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者佟大明, 梅娜, 章國(guó)偉 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司;芯電半導(dǎo)體(上海)有限公司