專(zhuān)利名稱(chēng)：蝕刻液及應(yīng)用該蝕刻液選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體焊接凸塊(solder bump)制程的蝕刻配方，是利用特定組成的蝕刻液來(lái)避免裸露的電路結(jié)構(gòu)于蝕刻時(shí)受到傷害。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制程中，當(dāng)晶圓上的各種組件和內(nèi)聯(lián)機(jī)完成后，會(huì)于最上層形成連接墊(bonding pad)及保護(hù)層，該保護(hù)層是用來(lái)防止半導(dǎo)體組件和內(nèi)聯(lián)機(jī)遭受污染、刮傷與濕氣的影響。后續(xù)則會(huì)利用微影與蝕刻制程，于保護(hù)層上定義形成一開(kāi)口，以使設(shè)置于保護(hù)層底部的連接墊(bonding pad)曝露出來(lái)，使組件透過(guò)內(nèi)聯(lián)機(jī)、焊墊、以及焊墊上的焊接凸塊(solder bump)而與外界電路板形成電連接。而目前電連接的方式，則大多采用覆晶(flip chip)技術(shù)。
廣義的覆晶技術(shù)泛指將芯片翻轉(zhuǎn)后，以面朝下的方式透過(guò)一金屬導(dǎo)體與外界電路板進(jìn)行電接合。一般而言，金屬導(dǎo)體包含有金屬凸塊(metal bump)、卷帶接合(tape-automated bonding)、非等向性導(dǎo)電膠(anisotropicconductive adhesives)、高分子凸塊(polymer bump)、打線(xiàn)成球(stud bump)等等，這其中以金屬凸塊技術(shù)最為成熟，亦被廣泛應(yīng)用于量產(chǎn)的產(chǎn)品上。金屬凸塊的成型方法很多，常見(jiàn)者有蒸鍍、濺鍍、電鍍、印刷、打線(xiàn)成型、噴射成型等，而金屬凸塊的材料則依不同的需求，有高溫錫鉛(SnPb)、低溫錫鉛、金、鎳、銅等覆晶植球(solder balls)。
請(qǐng)參考圖1A至圖1F，其顯示習(xí)知凸塊(bumping)的制作方法的示意圖。如圖1A所示，提供一半導(dǎo)體基底10，其包含有制備完成的集成電路組件(在此未顯示)，一鋁墊(bonding pad)12及金屬凸墊(bumping pad)11是設(shè)置于該半導(dǎo)體基底10表面上。之后，請(qǐng)參考圖1B，以一保護(hù)層(passivation)14是覆蓋住該半導(dǎo)體基底10表面的所有集成電路組件，以及一第一開(kāi)口16是定義形成于保護(hù)層14上，以使該金屬凸墊11的表面部分曝露出來(lái)。其次，如圖1C所示，于半導(dǎo)體基底10表面上依序形成一阻障層(barrier layer)18以及一金屬層20。接著，如圖1D所示，于半導(dǎo)體基底10表面上形成一厚膜光阻層22，其包含有一第二開(kāi)口24是以涂布微影方式用來(lái)定義金屬凸塊位置的圖案。
然后，如圖1E所示，于第二開(kāi)口24內(nèi)電鍍一金屬凸塊26以形成一導(dǎo)電金屬凸塊。之后，如圖1F所示，再將厚膜光阻層22剝除之后，依序?qū)⒔饘偻箟K26區(qū)域以外的金屬層20與阻障層18以蝕刻法去除，直到曝露出保護(hù)層14為止。最后，再加熱金屬凸塊26使其形成球形金屬凸塊。
然而，于實(shí)際制程經(jīng)驗(yàn)上，在制作金屬凸塊過(guò)程中面臨蝕刻阻障層的步驟時(shí)，如圖1F所示，其蝕刻液往往會(huì)對(duì)阻障層造成側(cè)蝕(side etch)28，且亦有可能對(duì)裸露的電路結(jié)構(gòu)如鋁墊(Al pad)，熔線(xiàn)(fuse)等造成傷害，進(jìn)而影響組件特性。因此，亟待針對(duì)上述問(wèn)題謀求改善的道，而使得產(chǎn)能及良率得以提升。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種蝕刻液及利用該蝕刻液選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其可選擇性去除導(dǎo)電凸塊(conductive bumping)下面的阻障層(barrier layer)，而不傷害導(dǎo)電凸塊及對(duì)裸露的電路結(jié)構(gòu)如鋁墊(Al pad)，熔線(xiàn)(fuse)等造成傷害。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明是提供一種蝕刻液，其為過(guò)氧化氫(Hydrogenperoxide)、磺酸基水楊酸(Sulfosalicylic acid)、硫酸鉀(Potassiumsulfate)、苯并三唑(Benzotriazole)及水(Water for makeup)的組成液，將該蝕刻液控制在適當(dāng)?shù)臏囟燃八釅A值可選擇性去除阻障層而不傷害導(dǎo)電凸塊，并應(yīng)用此發(fā)明于導(dǎo)電凸塊的制造方法。
首先，提供一已制備完成集成電路組件的半導(dǎo)體基底，且其上具有一金屬層(metal layer)及凸墊(bonding pad)。接下來(lái)，直接形成一阻障層于該金屬層(metal layer)及凸墊(bonding pad)表面。隨后，形成一凸塊底導(dǎo)層(conductive under bump metallurgy layer)于該阻障層上。后續(xù)，于該凸塊底導(dǎo)層上以涂布曝光的方式定義該凸塊的圖案以形成一孔洞(hole)；之后，再形成一導(dǎo)電凸塊層填入該孔洞，并去除該殘留的涂布物。蝕刻該凸塊底導(dǎo)層，再以特定組成的蝕刻液去除該阻障層。最后，加熱該導(dǎo)電凸塊使其形成一球形導(dǎo)電凸塊。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下圖示說(shuō)明圖1A-圖1F為一習(xí)知的半導(dǎo)體導(dǎo)電凸塊制作剖面圖。
圖2A-圖2D為本發(fā)明較佳實(shí)施例中的半導(dǎo)體導(dǎo)電凸塊制作剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明半導(dǎo)體基底-10；鋁墊-12；金屬凸墊-11；保護(hù)層-14；第一開(kāi)口-16；阻障層-18；金屬層-20；第二開(kāi)口-24；光阻層-22；金屬凸塊-26；側(cè)蝕-28。
半導(dǎo)體基底-121；金屬層-119；凸墊-123；孔洞-133；阻障層-127；凸塊底導(dǎo)層-129；光阻層-131；導(dǎo)電凸塊-135。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于一導(dǎo)電凸塊制程而言，于業(yè)界其有不同的結(jié)構(gòu)運(yùn)用。于此處特提舉一實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明的方法應(yīng)用在導(dǎo)電凸塊制程。
首先，請(qǐng)參考圖2A，提供一已制備完成集成電路組件(未顯示)的半導(dǎo)體基底121，且其上具有一金屬層119，其材質(zhì)例如一金屬鋁墊(Al pad)以作為后續(xù)的導(dǎo)電凸塊制程之用，以及一凸墊123(bonding pad)，其材質(zhì)例如一金屬鋁凸墊(Al pad)以作為后續(xù)的wire bonding或測(cè)試(testing)之用。
后續(xù)，請(qǐng)參考圖2B，以濺鍍法(sputting)、蒸鍍法(evaporation)或化學(xué)氣相沉積法(CVD)順應(yīng)性沉積一阻障層127(barrier layer)于該曝露的金屬層119及凸墊123表面以作為用來(lái)阻擋金屬于后續(xù)熱制程所引發(fā)的擴(kuò)散，阻障層材質(zhì)例如一鎢化鈦金屬層(TiW)；并且，于形成阻障層127之前最好先于半導(dǎo)體基底121表面施行一濕式或干式的表面潔凈處理以增加阻障層127與半導(dǎo)體基底121間的附著性。隨后，順應(yīng)性沉積一凸塊底導(dǎo)層129(conductive under bump metallurgy layer)于該阻障層127上，其有助于與后續(xù)將形成的金屬凸塊間的附著性，其為導(dǎo)電材質(zhì)例如是一金屬銅(Cu)。后續(xù)，于該凸塊底導(dǎo)層129上以涂布方式形成一罩幕層131(masklayer)，材料例如一光阻或高分子感光層，再以微影技術(shù)的對(duì)準(zhǔn)曝光方式定義后續(xù)將形成的導(dǎo)電凸塊(conductive bump)圖案于該半導(dǎo)體基底121上而形成一孔洞133(hole)，以作為后續(xù)形成導(dǎo)電凸塊的電鍍模板(platingtemplate)。最后，以電鍍方式形成一導(dǎo)電凸塊135層填入該孔洞133，該導(dǎo)電凸塊135材質(zhì)是一錫基材料，例如錫鉛(Sn-based，SnPb)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)或銅(Cu)或含以上金屬的合金的金屬焊料。
接下來(lái)，請(qǐng)參考圖2C，藉由施行一濕式或干式蝕刻制程以去除該導(dǎo)電凸塊135圖案以外的罩幕層131。罩幕層去除之后，再以已形成的導(dǎo)電凸塊135為罩幕，以等向性濕蝕刻(isotropic etching)方式將該曝露的凸塊底導(dǎo)層129去除，該濕蝕刻劑例如一氫氧化銨(Ammonium Hydroxide)。之后，再藉以一等向性濕蝕刻方式將該曝露的阻障層127去除，而暴露出不制作導(dǎo)電凸塊135的凸墊123(Al pad)及熔線(xiàn)(fuse)區(qū)。由于本發(fā)明的阻障層蝕刻液不會(huì)對(duì)阻障層127造成側(cè)蝕，亦不會(huì)對(duì)裸露的電路結(jié)構(gòu)如鋁墊(Al pad)，熔線(xiàn)(fuse)等造成傷害，故不須于鋁墊或熔在線(xiàn)加一層保護(hù)層，更因此節(jié)省了一道制程。該蝕刻液有一特定的組成，例如一化學(xué)混合劑(chemical mixture)，其內(nèi)容包括1.過(guò)氧化氫(Hydrogen peroxide)10-20％2.磺酸基水楊酸(Sulfosalicylic acid)2-30公克/公升3.硫酸鉀(Potassium sulfate)25-200公克/公升4.苯并三唑(Benzotriazole)1-10公克/公升5.水(Water for makeup)6.溫度30-70℃7.酸堿值＜7最后，請(qǐng)參考圖2D，以例如熱退火方式將導(dǎo)電凸塊135加熱，使焊接部分的材料產(chǎn)生熔化(fluxed)、回流(reflowed)及潔凈的效果，該導(dǎo)電凸塊135遂形成一球形導(dǎo)電凸塊，以利后續(xù)與外界電路板形成較佳的電連接特性。
上述本發(fā)明的蝕刻液配方其應(yīng)用的范圍包括運(yùn)用在不同比例的錫鉛甚至無(wú)鉛的導(dǎo)電凸塊制程。此Ti-W蝕刻劑不僅只會(huì)迅速地溶解Ti-W化合物，而不會(huì)侵蝕例如鋁、鉻、銅或鉛錫焊料，亦不會(huì)對(duì)阻障層造成側(cè)蝕，更重要的是，不會(huì)對(duì)裸露的電路結(jié)構(gòu)如鋁墊(Al pad)，熔線(xiàn)(fuse)等造成傷害，可確保組件特性不受影響。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻液，其可選擇性去除阻障層而不傷害導(dǎo)電凸塊，其組成以每公升水為基準(zhǔn)，包括1000毫升10-20％體積比的過(guò)氧化氫；2-30公克的磺酸基水楊酸；25-200公克的硫酸鉀；以及1-10公克的苯并三唑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中該蝕刻液的溫度為30-70℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中該蝕刻液的酸堿值小于7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中該阻障層是包括一鎢化鈦層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中該導(dǎo)電凸塊是包括一錫、鉛、銀或銅或含以上金屬的合金的金屬焊料。
6.一種選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，適用于一含集成電路的半導(dǎo)體基底，其上形成有一金屬層及一凸墊，包括下列步驟順應(yīng)性形成一阻障層于該金屬層及凸墊上；電鍍形成一導(dǎo)電凸塊于該阻障層上；以及蝕刻去除該導(dǎo)電凸塊以外的阻障層以露出該金屬層及凸墊，其中該步驟所用的蝕刻液，其組成以每公升水為基準(zhǔn)，包括1000毫升10-20％體積比的過(guò)氧化氫；2-30公克的磺酸基水楊酸；25-200公克的硫酸鉀；以及1-10公克的苯并三唑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該金屬層是包括一鋁金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該阻障層是包括一鎢化鈦層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中形成一導(dǎo)電凸塊之前更包括形成一凸塊底導(dǎo)層于該阻障層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該凸塊底導(dǎo)層是包括一銅金屬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該導(dǎo)電凸塊是包括一錫、鉛、銀或銅或含以上金屬的合金的金屬焊料。
12.一種選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，適用于一含集成電路的半導(dǎo)體基底，其上形成有一金屬層及一凸墊，包括下列步驟形成一阻障層于該金屬層及凸墊上；形成一導(dǎo)電凸塊于該阻障層上；以及去除該導(dǎo)電凸塊以外的阻障層，以露出該金屬層及凸墊；其中該步驟所用的蝕刻液，其組成以每公升水為基準(zhǔn)，包括1000毫升10-20％體積比的過(guò)氧化氫；2-30公克的磺酸基水楊酸；25-200公克的硫酸鉀；以及1-10公克的苯并三唑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該金屬層是包括一鋁金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該凸墊是包括一鋁金屬層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該阻障層是包括一鎢化鈦層。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中形成一導(dǎo)電凸塊之前更包括形成一凸塊底導(dǎo)層于該阻障層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該凸塊底導(dǎo)層是包括一銅金屬層。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊制造方法，其中該導(dǎo)電凸塊是包括一錫、鉛、銀或銅或含以上金屬的合金的金屬焊料。
全文摘要
一種具有選擇性去除阻障層的導(dǎo)電凸塊蝕刻液，包括下列步驟提供一已制備完成集成電路組件的半導(dǎo)體基底，其上具有一金屬層(metal layer)或凸墊(bonding pad)。形成一護(hù)層(passivation)于該半導(dǎo)體基底上，并使已形成的該金屬層或凸墊表面部分曝露出來(lái)。形成一阻障層(barrier layer)于該護(hù)層及部分曝露的金屬層或凸墊表面。形成一凸塊底導(dǎo)層(conductive under bump metallurgy layer)于該阻障層上。于該凸塊底導(dǎo)層上以涂布曝光的方式定義凸塊的圖案以形成一孔洞(hole)；再形成一導(dǎo)電凸塊層填入該孔洞，并去除殘留的涂布物。蝕刻該凸塊底導(dǎo)層，再以特定組成的蝕刻液去除該阻障層。以熱制程將導(dǎo)電凸塊溶化回流而形成一球形導(dǎo)電凸塊。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1630038SQ20031012148
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者孔令臣, 邱紹玲, 詹忠榮 申請(qǐng)人:悠立半導(dǎo)體股份有限公司