本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電鍍方法以及晶圓凸塊的制備方法。

背景技術(shù)：

為了進(jìn)行芯片(chip)的封裝，晶圓(wafer)上必須具有凸塊(bump)以便與封裝的基板連接。每個(gè)晶圓可以被裁切成整個(gè)晶粒(die)，依據(jù)晶粒的數(shù)目，在晶圓上形成數(shù)個(gè)金屬接觸墊，金屬接觸墊之間以鈍化層分隔，制作凸塊時(shí)，先在金屬接觸墊之上形成一凸塊下金屬層(UBM)結(jié)構(gòu)，接著在凸塊下金屬層上形成一錫銀金屬層，錫銀金屬層經(jīng)過回焊后固化形成凸塊。

現(xiàn)有技術(shù)中在凸塊下金屬層與錫銀金屬層之間還形成一金屬層，以克服錫金屬層不能完全回焊而影響每個(gè)金屬接觸墊之間的間隔距離。一般凸塊下金屬層與錫銀金屬層之間采用電鍍的方法形成金屬層，因此，電鍍工藝的效率以及產(chǎn)能對于晶圓凸塊以及芯片的封裝具有重大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種電鍍方法，提高金屬層的電鍍的效率，從而提高晶圓凸塊的生產(chǎn)效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電鍍方法，用于在底層金屬層上形成一中間金屬層，所述電鍍方法包括N次電鍍工藝以形成N層子金屬層，所述N層子金屬層共同構(gòu)成所述中間金屬層，其中，N為大于等于2的正整數(shù)，并且第一次電鍍工藝的沉積速率小于其余電鍍工藝的沉積速率，所述第一次電鍍工藝形成的第一子金屬層至少部分覆蓋所述底層金屬層。

可選的，所述第一次電鍍工藝至第N電鍍工藝的沉積速率依次增加。

可選的，其中N為3，所述電鍍方法包括三次電鍍工藝以分別形成第一子 金屬層、第二子金屬層和第三子金屬層。

可選的，以第一沉積速率進(jìn)行第一次電鍍工藝形成第一子金屬層，采用的電流密度為0.5-1.0安培每平方分米，形成的第一子金屬層的厚度為1μm-2μm。

可選的，以第二沉積速率進(jìn)行第二次電鍍工藝形成第二子金屬層，采用的電流密度為3.0-4.0安培每平方分米，形成的第二子金屬層的厚度為10μm-20μm。

可選的，以第三沉積速率進(jìn)行第三次電鍍工藝形成第三子金屬層，采用的電流密度為8.0-9.0安培每平方分米，形成的第三子金屬層的厚度為50μm-60μm。

可選的，所述N層子金屬層均為銅金屬層。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種晶圓凸塊的制備方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底上沉積底層金屬層；

采用上述的電鍍方法形成一中間金屬層，所述中間金屬層中的第一子金屬層部分覆蓋所述底層金屬層；

在所述中間金屬層上形成頂層金屬層；以及

對所述頂層金屬層進(jìn)行一熱處理過程，使所述頂層金屬層呈球冠狀。

可選的，所述底層金屬層包括第一底層金屬層和第二底層金屬層。

可選的，所述第一底層金屬層為鎳金屬層，所述第一底層金屬層的厚度為

可選的，所述第二底層金屬層為銅金屬層，所述第二底層金屬層的厚度為

可選的，所述頂層金屬層為金屬錫與金屬銀的合金。

可選的，所述頂層金屬層的厚度為30μm-40μm。

可選的，形成所述中間金屬層之前在所述底層金屬層上形成一圖案化的光刻膠。

可選的，對所述頂層金屬層進(jìn)行熱處理過程之前去除所述圖案化的光刻膠以及未覆蓋所述中間金屬層的所述底層金屬層。

可選的，所示熱處理過程的溫度為200℃-300℃，并且在熱處理過程中加入助焊劑。

本發(fā)明的電鍍方法以及晶圓凸塊的制備方法中，以第一沉積速率沉積第一 子金屬層，第一沉積速率較小，沉積的過程中使得第一子金屬層與底層金屬層之間的接觸良好。之后，以第二沉積速率至第N沉積速率在第一子金屬層上沉積第二子金屬層至第N子金屬層，第二沉積速率至第N沉積速率均大于第一沉積速率、使得電鍍成膜進(jìn)程加快，從而節(jié)省電鍍工藝所需的時(shí)間，提高晶圓凸塊制作工藝的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中晶圓凸塊的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中形成底層金屬層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中形成圖案化的光刻膠后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中電鍍方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中形成金屬層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中形成頂層金屬層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明一實(shí)施例中去除圖案化的光刻膠后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例中形成的晶圓凸塊的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的電鍍方法以及晶圓凸塊的制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的核心思想在于，將電鍍中間金屬層的過程分成多個(gè)電鍍階段，首先，采用第一沉積速率在底層金屬層上形成第一子金屬層，接著，以第二沉積速率電鍍第二子金屬層，并以此類推，形成第N子金屬層，第一子金屬層、第二子金屬層至第N子金屬層層疊形成中間金屬層，其中，第二沉積速率至第N沉積速率均大于第一沉積速率。采用本發(fā)明的電鍍方法，電鍍的沉積速率依次增加，并相應(yīng)的增加每次沉積的時(shí)間，使得電鍍相同厚度的金屬層，所需的時(shí)間更短，從而節(jié)省電鍍工藝所需要的時(shí)間，提高電鍍效率，并且，較低的第一沉積速率形成的第一子金屬層與底層金屬層之間的接觸更好，顯著改善了芯片 的性能。

本發(fā)明的晶圓凸塊的制備方法的流程圖參考圖1所示，并且下文結(jié)合圖2-8對晶圓凸塊的制備方法的各步驟進(jìn)行具體說明。

執(zhí)行步驟S1，參考圖2所示，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10中包括有若干的器件結(jié)構(gòu)，例如，可以包括MOS晶體管等結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中對此不做限定。并且，本發(fā)明中，所述半導(dǎo)體襯底10表面還包括有金屬焊墊(圖中未示出)，用于將半導(dǎo)體襯底10中的器件結(jié)構(gòu)連接出來。

執(zhí)行步驟S2，繼續(xù)參考圖2所示，在所述半導(dǎo)體襯底10上沉積底層金屬層20，所述底層金屬層20包括第一底層金屬層21和第二底層金屬層22。其中，所述第一底層金屬層21為鎳金屬層，所述第一底層金屬層21的厚度為所述第二底層金屬層22為銅金屬層，所述第二底層金屬層22的厚度為所述底層金屬層20用于后續(xù)電鍍的所需的金屬襯底。

執(zhí)行步驟S3，參考圖2所示，在所述底層金屬層20上旋涂一光刻膠層，再經(jīng)過曝光、顯影等步驟形成一圖案化的光刻膠30。

接著，參考圖4和圖5所示，采用電鍍方法在所述底層金屬層20上形成一中間金屬層40。采用電鍍方法形成中間金屬層40的具體步驟包括：

以第一沉積速率電鍍形成第一子金屬層，第一字金屬層至少部分覆蓋底層金屬層；

以第二沉積速率電鍍形成第二子金屬層，第二子金屬層覆蓋第一子金屬層；

以第三沉積速率電鍍形成第三子金屬層，第三子金屬層覆蓋第二子金屬層；

以第N沉積速率電鍍形成第N子金屬層，第一子金屬層、第二子金屬層、第三子金屬層以及第N子金屬層層疊形成中間金屬層，并且，第一子金屬層、第二子金屬層、第三子金屬層以及第N子金屬層均為銅金屬層。

在上述的電鍍方法中，N為自然數(shù)，第一沉積速率、第二沉積速率、第三沉積速率以及第N沉積速率依次增大，并且，第一沉積速率、第二沉積速率、第三沉積速率以及第N沉積速率的電鍍時(shí)間也隨著增加。一般的，電鍍形成的膜厚與進(jìn)行電鍍的時(shí)間成正比關(guān)系的，從而使得第一子金屬層、第二子金屬層、第三子金屬層至第N子金屬層的厚度相應(yīng)的依次增加。

如圖5所示，以N為3為例，即分別進(jìn)行三次電鍍工藝，并分別形成第一 子金屬層41、第二子金屬層42和第三子金屬層43。以第一沉積速率進(jìn)行電鍍時(shí)，采用的電流密度為0.5-1.0安培每平方分米，沉積的時(shí)間為4min-5min，形成的第一子金屬層41的厚度為1μm-2μm。以第二沉積速率進(jìn)行電鍍時(shí)，采用的電流密度為3.0-4.0安培每平方分米，沉積的時(shí)間為16min-18min，形成的第二子金屬層42的厚度為10μm-20μm。以第三沉積速率進(jìn)行電鍍時(shí)，采用的電流密度為8.0-9.0安培每平方分米，沉積的時(shí)間為30min-35min，形成的第三子金屬層43的厚度為50μm-60μm，因此，沉積速率增加，相應(yīng)的增加沉積的時(shí)間，使得電鍍形成的金屬的厚度隨之增加，從而完成中間金屬層40的電鍍。

需要說明的是，本發(fā)明中，第一沉積速率相對較小，使得形成的第一子金屬層41與底層金屬層20之間的接觸更好，改善芯片的性能。接著，再增加電流密度，從而增加沉積速率，第一子金屬層、第二子金屬層與第三子金屬層均為相同的金屬材料，使得沉積速率的增加不會(huì)對第一子金屬層與第二子金屬層之間的接觸性能以及第二子金屬層與第三子金屬層之間的接觸性能造成影響。因此，增加沉積速率，同時(shí)增加電鍍的時(shí)間，形成相同厚度金屬層所需的時(shí)間更短，從而節(jié)約電鍍所需的時(shí)間，提高電鍍的工藝效率。

執(zhí)行步驟S4，參考圖6所示，在所述中間金屬層40上形成頂層金屬層50。所述頂層金屬層50為金屬錫與金屬銀的合金。所述頂層金屬層50的厚度為30μm-40μm。

接著，參考圖7所示，去除所述圖案化的光刻膠圖形30以及未被所述中間金屬層40覆蓋的所述底層金屬層20。

最后，執(zhí)行步驟S5，參考圖8所示，對所述底層金屬層50進(jìn)行一熱處理過程。熱處理過程中的溫度為200℃-300℃。熱處理過程的溫度超過錫銀合金的熔點(diǎn)，使得頂層金屬層50熔化為液態(tài)金屬，液態(tài)金屬在表面張力的作用下，會(huì)成為接近球狀的形狀。然而，由于中間金屬層40使得頂層金屬層50底部的形狀固定，從而使得頂層金屬層50在中間金屬層40上形成球冠形。此外，在熱處理過程中加入助焊劑，其中，助焊劑以松香為主體，還包括一些還原劑、清洗劑和表面活性劑，助焊劑利于頂層金屬層50在熱處理過程中形成球冠狀結(jié)構(gòu)。因而，底層金屬層20、中間金屬層40、頂層金屬層50共同形成凸塊，用于后續(xù)的芯片的封裝。

綜上所述，本發(fā)明的電鍍方法以及晶圓凸塊的制備方法，依次增加的以第一沉積速率、第二沉積速率、第三沉積速率至第N沉積速率進(jìn)行多次電鍍，第一子金屬層與底層金屬層之間的接觸更好，提高芯片的性能。同時(shí)，提高電鍍的效率，提高晶圓凸塊的生產(chǎn)效率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。