專利名稱：墊重分布層與銅墊重分布層的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體制造技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種墊重分布層(pad redistribution layer)的制造方法。
背景技術(shù)：
于集成電路裝置的制造中，半導(dǎo)體晶片最終將與其它晶片或如印刷電路板的其它電子裝置接合。晶片的接合可借由如打線接合(wire bonding)或倒裝晶片(flip-chip)接合所達(dá)成。于打線接合中，形成于晶片上如鋁材質(zhì)的接墊上的一系列的輸入/輸出(I/O)凸塊接點(diǎn)將依序接合于另一基底上的連結(jié)接墊。而于倒裝晶片接合中，位于一半導(dǎo)體晶片上的所有輸入/輸出凸塊端將終止于軟焊材料(solder material)。并于接合程序中，將一半導(dǎo)體晶片翻轉(zhuǎn)并對(duì)準(zhǔn)覆蓋于錫球(solder bumps)，并置于一回焊爐(reflow furnace)以形成與一基板上接墊的輸入/輸出結(jié)合。
相較于打線接合，倒裝晶片接合適用于高密度的輸出/輸入連接以及可以形成高可靠度內(nèi)連結(jié)構(gòu)等主要制程優(yōu)勢(shì)。再者，打線接合于形成輸出/輸入內(nèi)連線的總數(shù)量仍較為有限，如此限制了其于高效率半導(dǎo)體裝置上的應(yīng)用。
然而，倒裝晶片接合仍受限于當(dāng)今高密度裝置所需要的細(xì)小接墊間距。舉例來說，于高密度半導(dǎo)體裝置中，沿半導(dǎo)體裝置的外圍區(qū)域所安排設(shè)置的接墊具有例如小于100微米的間距或間隔。由于錫球具有低封裝厚度(low-profile)，使得底膠填充變的極為困難，如此使得于倒裝晶片接合中不易利用錫球接合接墊。再者，采用倒裝晶片接合具有精密輸入/輸出間距的半導(dǎo)體元件需要采用較昂貴的高密度基板，如此需要較高的成本。
為了達(dá)成具有于約100微米精密間距的外圍輸出/輸入接墊的高密度集成電路裝置的接合，于錫球形成前須先完成輸出/輸入的重新分布。借由如此的重分布程序，外圍的輸出/輸入接墊借由信號(hào)線路連結(jié)于區(qū)域陣列的輸出/輸入接墊而形成重新分布，以增加區(qū)域陣列的輸出/輸入接墊的間距。如此，應(yīng)用于當(dāng)今高密度集成電路裝置的輸出/輸入重分布程序便因而成為一重要的制造步驟，借以形成各個(gè)配對(duì)接墊間的線路。
于美國第6511901號(hào)專利中，Lam等人揭露了一種具有可形成有軟焊接墊與打線接墊的金屬重分布層及其形成方法。于該專利中，于圖案化一三金屬層以形成開口于其內(nèi)以及形成金屬重分布層時(shí)，其需要大規(guī)模的蝕刻。當(dāng)形成一含銅的重分布層，其將遭遇極為復(fù)雜的制程困難度，如此將會(huì)影響重分布層的外型及其可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種金屬化制程以形成用于重新分布接墊的墊重分布層。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種墊重分布層的制造方法，包括下列步驟提供一基底，其上具有為一第一保護(hù)層所露出的至少一接墊；順應(yīng)地形成一擴(kuò)散阻障層以及一晶種層(seed layer)于該第一保護(hù)層與該接墊上；形成一圖案化掩膜層于該晶種層上，以露出電性連結(jié)于該接墊的一部分該晶種層；形成一金屬層于為該圖案化掩膜層所露出的該晶種層上；形成一犧牲層于該金屬層與該圖案化掩膜層上；移除該圖案化掩膜層及其上的犧牲層，以露出該圖案化掩膜層下方的該晶種層，并余留該犧牲層于該金屬層上；以及移除為該金屬層所露出的該晶種層及其下的該擴(kuò)散阻障層，以及殘留的該犧牲層以形成一墊重分布層。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，更包括下列步驟坦覆地形成一第二保護(hù)層于該墊重分布層上；于該第二保護(hù)層內(nèi)形成一開口，以露出一部分的該墊重分布層；以及形成一導(dǎo)電接合物于該開口內(nèi)，以借由該墊重分布層電性連結(jié)該接墊。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該擴(kuò)散阻障層以及該晶種層是依序形成于該基底與該接墊上。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該擴(kuò)散阻障層包含鈦。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該晶種層包含銅。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該犧牲層包含相同于該擴(kuò)散阻障層的材質(zhì)。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該犧牲層包含鈦。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該金屬層是借由電化學(xué)電鍍法或無電電鍍法所形成。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，于該圖案化掩膜層上的該犧牲層是于移除該圖案化掩膜層時(shí)同時(shí)移除。
本發(fā)明所述的墊重分布層的制造方法，該導(dǎo)電接合物為一錫球。
本發(fā)明另提供一種銅墊重分布層的制造方法，其特征在于所述銅墊重分布層的制造方法包括下列步驟提供一基底，其上具有為一第一保護(hù)層所露出的至少一接墊；順應(yīng)地形成一擴(kuò)散阻障層以及一銅晶種層于該第一保護(hù)層與該接墊上；形成一圖案化掩膜層于該銅晶種層上，以露出電性連結(jié)于該接墊的一部分該銅晶種層；電鍍形成一銅層于為該圖案化掩膜層所露出的該銅晶種層上；形成一犧牲層于該銅層與該圖案化掩膜層上；移除該圖案化掩膜層及其上的犧牲層，以露出該圖案化掩膜層下方的該銅晶種層，并殘留該犧牲層于該銅層上；以及同時(shí)移除為該銅層所露出的該銅晶種層及其下的該擴(kuò)散阻障層以及殘留的該犧牲層，以留下一銅墊重分布層。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，更包括下列步驟坦覆地形成一第二保護(hù)層于該銅墊重分布層上；于該第二保護(hù)層內(nèi)形成一開口，以露出一部分的該銅墊重分布層；以及形成一導(dǎo)電接合物于該開口內(nèi)，并借由該銅墊重分布層電性連結(jié)該接墊。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，該擴(kuò)散阻障層包含鈦。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，該銅層是借由電化學(xué)電鍍法或無電電鍍法所形成。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，于該圖案化掩膜層上的該犧牲層是于移除該圖案化掩膜層時(shí)同時(shí)移除。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，為該銅層所露出的該銅晶種層及其下方的該擴(kuò)散阻障層以及殘留的該犧牲層是采用具有多重化學(xué)物槽的一濕蝕刻程序所同時(shí)移除。
本發(fā)明所述的銅墊重分布層的制造方法，該導(dǎo)電接合物為一錫球。
本發(fā)明的金屬制程可避免了大規(guī)模蝕刻具有極厚厚度的一金屬層材料，且無須額外的化學(xué)機(jī)械研磨程序以平坦化用以形成墊重分布層的金屬層材料。再者，當(dāng)墊重分布層是為一銅墊重分布層時(shí)，可提供于其上方的導(dǎo)電接合物與其下方的接墊間較佳電性表現(xiàn)。本發(fā)明于半導(dǎo)體基底上形成具有高可靠度以及用于電性連結(jié)于下層接墊與上方導(dǎo)電接合物的較佳外形的墊重分布層。本發(fā)明的墊重分布層的制造方法可避免傳統(tǒng)方法中所使用的對(duì)于一金屬層的大規(guī)模蝕刻，尤其當(dāng)金屬層為一銅層時(shí)。因此可形成高速度與良好表現(xiàn)的半導(dǎo)體裝置，且可借由如此的接墊的重新分布以降低生產(chǎn)成本以及改善元件表現(xiàn)。


圖1為一代表性的集成電路裝置的俯視圖，用以顯示依據(jù)本發(fā)明的一下層的接墊以及一墊重分布層；圖2a～圖2d為一系列剖面圖，顯示沿圖1中的2-2線段內(nèi)的制造流程。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集成電路裝置100，其包括形成有接墊202與222于其上的一下層基底(未圖示)。如錫球226的導(dǎo)電接合物則沿重分布導(dǎo)線213而設(shè)置，如此而有效地重新分布集成電路100內(nèi)的接墊與導(dǎo)電接合物，以提供較高的接腳數(shù)目。于接合結(jié)構(gòu)中利用重分布層可達(dá)到較高的輸入/輸出接腳密度。
圖2a至圖2d分別顯示了依據(jù)本發(fā)明的重分布金屬化程序中的制造步驟。此些圖示是顯示沿圖1中2-2線段內(nèi)的情形，以說明形成金屬化的重分布的情形。
請(qǐng)參照?qǐng)D2a中，首先提供一實(shí)質(zhì)上完成的半導(dǎo)體基底200，其上形成有用以輸出/輸入連結(jié)的一接墊202。接墊202是借由絕緣材料的第一保護(hù)層204所覆蓋，而于第一保護(hù)層204內(nèi)則形成有一開口206以部分露出用于后續(xù)集成電路封裝用的接墊202。在此，半導(dǎo)體基底200包括一基底層以及形成于其上的相關(guān)金屬與絕緣層以完整定義出具有特定功能的電路。
接著，于第一保護(hù)層204以及開口206內(nèi)坦覆地形成一擴(kuò)散阻障層208以及一金屬晶種層210，以覆蓋露出的接墊202。擴(kuò)散阻障層208的厚度約為100～3000埃，而金屬晶種層的厚度約為500～8000埃。擴(kuò)散阻障層208以及金屬晶種層210可借由如濺鍍的物理氣相沉積法所形成。擴(kuò)散阻障層208可包含如鈦、氮化鈦、鉻及其組成等材質(zhì)。金屬晶種層則可包含如銅金屬的材質(zhì)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2b，接著借由已知微影與蝕刻等技術(shù)處理一掩膜層，以形成圖案化掩膜層212于金屬晶種層210上，以用于形成墊重分布層之用。于移除部分的上述掩膜層后，部分露出電性連結(jié)于下層接墊202的金屬晶種層210及其鄰近部分。上述掩膜層包含如光阻的材質(zhì)。接著，借由已知的制造技術(shù)以選擇性地于為圖案化掩膜層212所露出的金屬晶種層210上形成厚度約為0.5～10微米的順應(yīng)的金屬層214。當(dāng)金屬層214為一銅層時(shí)，上述方法較佳地為電鍍法，例如為電化學(xué)電鍍法或無電電鍍法，借以形成具有較佳電性表現(xiàn)的銅層。接著，于半導(dǎo)體基底200上形成厚度約為100～300埃的一犧牲層216以覆蓋圖案化掩膜層212以及金屬層214的上表面。本發(fā)明的特征之一在于，犧牲層216包含相同于擴(kuò)散阻障層208所使用的材質(zhì)，例如為鈦、氮化鈦、鉻及其組成等。
請(qǐng)參照?qǐng)D2c，接著借由如濕蝕刻的蝕刻方法以移除圖案化掩膜層212，并同時(shí)移除形成于圖案化掩膜層212上的犧牲層而無須其它額外制程以移除之，因而露出位于圖案化掩膜層212下方的擴(kuò)散阻障層208。接著，借由施行如濕蝕刻的蝕刻步驟以蝕刻為金屬層214所露出的膜層，以于半導(dǎo)體基底200上留下金屬層214、圖案化的擴(kuò)散阻障層208a以及圖案化的金屬晶種層210a以作為用于下層接墊202的墊重分布層218。于一實(shí)施例中，可借由具有多重化學(xué)槽浴的濕蝕刻程序，首先將為金屬層214所露出的金屬晶種層210部分移除，接著同時(shí)移除為金屬層214所露出的金屬晶種層210部分下方的擴(kuò)散阻障層以及殘留于金屬層214上的犧牲層部分。于上述蝕刻中，更借由殘留于金屬層214上的犧牲層216部分作為金屬層214的蝕刻阻障，以防止金屬層214遭受濕蝕刻程序中的化學(xué)槽浴的蝕刻，僅使得未為犧牲層216所覆蓋的金屬層214側(cè)壁上的一小部分遭受輕微蝕刻，但并不會(huì)影響金屬層214的外形。
接著，坦覆地形成一第二阻障層220于半導(dǎo)體基底200上，以覆蓋墊重分布層218以及第一保護(hù)層204。第二保護(hù)層220包含如光敏感型聚亞酰胺的材質(zhì)。接著借由如微影法以圖案化第二保護(hù)層220，進(jìn)而于第二保護(hù)層220內(nèi)形成一第二開口222，因此露出了一部分的墊重分布層218以作為后續(xù)集成電路封裝的部位。
請(qǐng)參照?qǐng)D2d，接著形成一導(dǎo)電接合物250于第二開口222內(nèi)以借由墊重分布層218而電性連結(jié)于下層的接墊202。如圖2d所示的導(dǎo)電接合物250可包括形成于第二開口222內(nèi)的一錫球226以及位于錫球226下方的一順應(yīng)的球下金屬層(under-bump-metallurgy，UBM)224。導(dǎo)電接合物250可采用如導(dǎo)線或打線接合法等其它技術(shù)形成，并非限定于如圖2d內(nèi)所示的錫球226。
本發(fā)明的金屬制程的優(yōu)點(diǎn)之一在于，首先遮蔽用以形成墊重分布層的金屬晶種層與其下層的擴(kuò)散阻障層，僅留下具有墊重分布層的圖案化掩膜層，并接著選擇性的形成一金屬層于為圖案化掩膜層所露出的金屬晶種層。如此可避免了大規(guī)模蝕刻具有極厚厚度的一金屬層材料，且無須額外的化學(xué)機(jī)械研磨程序以平坦化用以形成墊重分布層的金屬層材料。再者，于本發(fā)明的一實(shí)施例中，墊重分布層是為一銅墊重分布層，以提供于其上方的導(dǎo)電接合物與其下方的接墊間較佳電性表現(xiàn)。銅墊重分布層是借由如電化學(xué)電鍍或無電電鍍等電鍍法而選擇性地形成。
本發(fā)明的金屬制程的另一優(yōu)點(diǎn)在于，形成于墊重分布層上的犧牲層與擴(kuò)散阻障層包含相同的材質(zhì)，如此于移除圖案化掩膜以及其下方的膜層時(shí)進(jìn)而保護(hù)墊重分布層，以于半導(dǎo)體基底上形成具有高可靠度以及用于電性連結(jié)于下層接墊與上方導(dǎo)電接合物的較佳外形的墊重分布層。
本發(fā)明的墊重分布層的制造方法可避免傳統(tǒng)方法中所使用的對(duì)于一金屬層的大規(guī)模蝕刻，尤其當(dāng)金屬層為一銅層時(shí)。因此可形成如石墨處理器、功率放大集成電路元件或射頻集成電路元件等的高速度與良好表現(xiàn)的半導(dǎo)體裝置。因此，便可借由如此的接墊的重新分布以降低生產(chǎn)成本以及改善元件表現(xiàn)。
以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號(hào)的簡(jiǎn)單說明如下100～集成電路裝置200～半導(dǎo)體基底202、222～接墊204～第一保護(hù)層206～開口208～擴(kuò)散阻障層208a～圖案化的擴(kuò)散阻障層210～金屬晶種層210a～圖案化的金屬晶種層212～圖案化掩膜層213～重分布導(dǎo)線214～金屬層216～犧牲層218～墊重分布層220～第二保護(hù)層222～第二開口224～球下金屬層
226～錫球250～導(dǎo)電接合物
權(quán)利要求
1.一種墊重分布層的制造方法，其特征在于所述墊重分布層的制造方法包括下列步驟提供一基底，其上具有為一第一保護(hù)層所露出的至少一接墊；順應(yīng)地形成一擴(kuò)散阻障層以及一晶種層于該第一保護(hù)層與該接墊上；形成一圖案化掩膜層于該晶種層上，以露出電性連結(jié)于該接墊的一部分該晶種層；形成一金屬層于為該圖案化掩膜層所露出的該晶種層上；形成一犧牲層于該金屬層與該圖案化掩膜層上；移除該圖案化掩膜層及其上的犧牲層，以露出該圖案化掩膜層下方的該晶種層，并余留該犧牲層于該金屬層上；以及移除為該金屬層所露出的該晶種層及其下的該擴(kuò)散阻障層，以及殘留的該犧牲層以形成一墊重分布層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于更包括下列步驟坦覆地形成一第二保護(hù)層于該墊重分布層上；于該第二保護(hù)層內(nèi)形成一開口，以露出一部分的該墊重分布層；以及形成一導(dǎo)電接合物于該開口內(nèi)，以借由該墊重分布層電性連結(jié)該接墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該擴(kuò)散阻障層以及該晶種層是依序形成于該基底與該接墊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該擴(kuò)散阻障層包含鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該晶種層包含銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該犧牲層包含相同于該擴(kuò)散阻障層的材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該犧牲層包含鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該金屬層是借由電化學(xué)電鍍法或無電電鍍法所形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于于該圖案化掩膜層上的該犧牲層是于移除該圖案化掩膜層時(shí)同時(shí)移除。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的墊重分布層的制造方法，其特征在于該導(dǎo)電接合物為一錫球。
11.一種銅墊重分布層的制造方法，其特征在于所述銅墊重分布層的制造方法包括下列步驟提供一基底，其上具有為一第一保護(hù)層所露出的至少一接墊；順應(yīng)地形成一擴(kuò)散阻障層以及一銅晶種層于該第一保護(hù)層與該接墊上；形成一圖案化掩膜層于該銅晶種層上，以露出電性連結(jié)于該接墊的一部分該銅晶種層；電鍍形成一銅層于為該圖案化掩膜層所露出的該銅晶種層上；形成一犧牲層于該銅層與該圖案化掩膜層上；移除該圖案化掩膜層及其上的犧牲層，以露出該圖案化掩膜層下方的該銅晶種層，并殘留該犧牲層于該銅層上；以及同時(shí)移除為該銅層所露出的該銅晶種層及其下的該擴(kuò)散阻障層以及殘留的該犧牲層，以留下一銅墊重分布層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于更包括下列步驟坦覆地形成一第二保護(hù)層于該銅墊重分布層上；于該第二保護(hù)層內(nèi)形成一開口，以露出一部分的該銅墊重分布層；以及形成一導(dǎo)電接合物于該開口內(nèi)，并借由該銅墊重分布層電性連結(jié)該接墊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于該擴(kuò)散阻障層包含鈦。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于該銅層是借由電化學(xué)電鍍法或無電電鍍法所形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于于該圖案化掩膜層上的該犧牲層是于移除該圖案化掩膜層時(shí)同時(shí)移除。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于為該銅層所露出的該銅晶種層及其下方的該擴(kuò)散阻障層以及殘留的該犧牲層是采用具有多重化學(xué)物槽的一濕蝕刻程序所同時(shí)移除。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的銅墊重分布層的制造方法，其特征在于該導(dǎo)電接合物為一錫球。
全文摘要
本發(fā)明是一種墊重分布層與銅墊重分布層的制造方法，所述墊重分布層的制造方法，包括提供一基底，其上具有為一第一保護(hù)層所露出的至少一接墊；順應(yīng)地形成一擴(kuò)散阻障層以及一晶種層于該第一保護(hù)層與該接墊上；形成一圖案化掩膜層于該晶種層上，以露出電性連結(jié)于該接墊的一部分該晶種層；形成一金屬層于為該圖案化掩膜層所露出的該晶種層上；形成一犧牲層于該金屬層與該圖案化掩膜層上；移除該圖案化掩膜層及其上的犧牲層，以露出該圖案化掩膜層下方的該晶種層，并余留該犧牲層于該金屬層上；移除為該金屬層所露出的該晶種層及其下的該擴(kuò)散阻障層，殘留的該犧牲層以形成一墊重分布層。借由本發(fā)明可形成高速度與良好表現(xiàn)的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H01L23/48GK1725466SQ20051000242
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者鄭嘉仁, 游秀美, 曾立鑫, 林孜翰, 吳慶強(qiáng), 羅俊彥, 黃立全, 蘇竟典 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司