CN101621015B - 平坦化金属凸块表面的方法 - Google Patents
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Abstract
一种平坦化金属凸块表面的方法，包含：提供晶片，于主动面上具有多个金属凸块，其中每一个金属凸块的表面为粗糙表面；提供平坦装置，其具有上压板；传送晶片且置放在平坦装置上，以使晶片的主动面的多个金属凸块朝向平坦装置的上压板的下表面；施加一压力于晶片的主动面的多个金属凸块，是将上压板的下表面向下且与晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面接触，以平坦化晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面；及移除上压板，是将上压板与晶片的主动面上的多个金属凸块分离，以使得晶片的主动面上的多个金属凸块的表面为平坦化的表面。
Description
技术领域
本发明有关一种半导体结构，特别是有关一种消除在晶片上多个金属凸块的粗糙表面的方法。
背景技术
为了能提供半导体借由工艺于进入毫微米(sub-half micron)之后所需要达到的平坦度，美国IBM公司经过长期的发展，成功的开发出一种称为化学机械研磨法(Chemical mechanical polishing，CMP)的工艺。CMP是目前已知唯一能提供VLSI或是ULSI工艺全面性平坦化的方法。如果工艺的控制参数选择于最适的值，CMP可提供研磨表面高达94％以上的平坦度。
以现今的凸块工艺技术，一整片晶片或是芯片上所有的金属凸块的平坦化以及凸块高度均匀性总是难以控制。其主要的原因是在于：电镀时的电流密度与电镀液的浓度较难以控制。也因为如此，无论是在单一晶片内或是两个晶片之间或是芯片之间的金属凸块高度始终无法有效的控制。由于在制作金属凸块时，工艺的不均匀性，使得在晶片上的多个金属凸块的高度不一致，其高度的差异性会导致于良率的降低。在已知技术中，如中国台湾专利公告第583729号所揭露，利用一种具有平面压板的加压装置来消除凸块高度差异性，其方法包括：提供具有平面压板的加压装置；对齐平面压板与晶片及芯片，使得平面压板对齐晶片及芯片上需要消除多个金属凸块之间高度差异的区域。借助平面压板加压于晶片及芯片至一预定高度，在此预定高度是指平面压板与晶片及芯片的距离。接着，将平面压板与晶片及芯片分开。
在此已知技术中，是揭露另一种解决凸块之间高度差异性的方法，其同样是提供具有平面压板的加压装置；涂布保护层材料于多个金属凸块上，以及相邻的任意两个金属凸块之间的间隙以形成一保护层；对齐平面压板与晶片及芯片，使得平面压板对齐晶片及芯片上需要消除多个金属凸块之间高度差异的区域；然后，通过平面压板加压于晶片及芯片至一预定高度，此预定高度是指平面压板与晶片及芯片的距离。接着，将平面压板与晶片及芯片分开，并且移除各间隙之间的保护层材料。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种平坦化金属凸块表面的方法，使得晶片的主动面上的多个金属凸块的表面均为一平坦化的表面。
根据以上目的，本发明提供一种平坦化金属凸块表面的方法，包含：提供一晶片，具有一主动面及一背面，且于主动面上具有多个金属凸块，其中每一个金属凸块的一表面为一粗糙表面；提供一平坦装置，其具有一上压板；传送晶片且置放在平坦装置上，以使晶片的主动面的多个金属凸块朝向平坦装置的上压板的下表面；施予一压力于晶片的主动面的多个金属凸块上，是将上压板的下表面向下且与晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面接触，以平坦化晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面；及移除上压板，是将上压板与晶片的主动面上的多个金属凸块分离，以使得晶片的主动面上的多个金属凸块的表面为一平坦化的表面。
本发明还提供另一种平坦化金属凸块的方法，包含：提供一晶片，具有一主动面及一背面，且于主动面上具有多个金属凸块，其中每一个金属凸块的一表面为一粗糙表面；提供一平坦装置，其具有一上压板；传送晶片置放在平坦装置上，且晶片的主动面的多个金属凸块朝向上压板的一下表面；施予一压力于晶片的主动面上的多个金属凸块，是将上压板的下表面与晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面接触，以平坦化晶片的主动面上的多个金属凸块的粗糙表面；真空抽吸上压板与晶片的多个金属凸块之间的压力，使得平坦装置与晶片之间的压力为一负压；及移除平坦装置，是将上压板与晶片的主动面上的多个金属凸块分离，使得晶片的主动面上的多个金属凸块的表面为一平坦化的表面。
本发明又揭露一种金属凸块，设置在一晶片的主动面的多个焊垫上，其具有一粗糙表面，借助一平坦装置以消除粗糙表面，其特征在于：金属凸块具有一平坦化表面。
附图说明
以下将配合附图对本发明的较佳实施例进行详细的说明，以使能更清楚理解本发明的目的、构造、特征、及其功能，其中：
图1A至图1D是根据本发明所揭露的技术，表示形成金属凸块的各步骤流程示意图；
图2是根据本发明所揭露的技术，表示将具有多个金凸块的晶片置放在一平坦装置内的示意图；
图3是根据本发明所揭露的技术，表示将平坦装置与晶片上的多个凸块接触，用以移除金属凸块的粗糙表面的示意图；
图4是根据本发明所揭露的技术，表示于平坦装置及晶片之间执行一抽吸真空的步骤；
图5是根据本发明所揭露的技术，表示将平坦装置与具有多个金属凸块的晶片分离的示意图；及
图6是根据本发明所揭露的技术，表示具有平坦表面的多个金属凸块的示意图。
具体实施方式
本发明在此所探讨的方向为一种金属凸块表面平坦化方法，是利用一平坦装置，在具有粗糙表面的金属凸块上进行平坦化的方法。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。在此，众所周知的金属凸块形成在芯片的方式及芯片薄化等后段工序的详细步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。然而，对于本发明的较佳实施例，则会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。
图1A至图1D是表示形成金属凸块的各步骤流程示意图。首先，提供一晶片10，于一主动面102上具有多个焊垫110；接着，利用半导体工艺，在晶片10的主动面102上形成一高分子材料层(polymer material layer)20，以覆盖整个晶片10的主动面102以及每一个焊垫110，如图1A所示。在此，高分子材料层20也可以聚酰亚胺(polyimide layer)层。
然后，形成一图案化的光致抗蚀剂层(未在图中表示)在高分子材料层20上；紧接着执行一蚀刻及显影的步骤，移除部份高分子材料层20以形成一图案化的高分子材料层202在晶片10的主动面102上，且曝露出晶片10的主动面102上的多个焊垫110，如图1B所示。接下来，在移除图案化的光致抗蚀剂层之后，在已曝露的多个焊垫110上形成多个图案化的UBM层(未在图中表示)；接着，形成一金属层30以覆盖在图案化的高分子材料层202以及图案化的UBM层上；紧接着，执行另一半导体工艺，形成另一图案化的光致抗蚀剂层(未在图中表示)在金属层30上；执行一蚀刻及显影步骤，以移除部份的金属层30；最后移除掉图案化的高分子材料层202，以形成多个金属凸块30在晶片10的主动面102上。
根据以上所述，形成金属层30的方法还包括：先形成一晶粒层(seedlayer)(未在图中表示)在图案化的高分子材料层202及晶片10的主动面102的多个焊垫110上；然后利用电镀的方式将金属层30形成在晶粒层上。在此实施例中，其凸块30的材质可以是金属，最佳的实施例是利用金(Au)做为凸块30的材料。
然而，在电镀形成金属层30的过程中，利用电镀药水添加剂的调整以及电镀时的参数的变更，可以达到电镀金属凸块30表面粗糙度的控制，但是在工艺上有其极限。在已知的技术中虽然利用保护层(未在图中表示)的厚度条件更是影响金属凸块30的表面粗糙度的最大因素。因此，在本发明的实施例中，是利用平坦装置将具有粗糙表面301的金属凸块30消除以使得在晶片10的主动面102上的多个金属凸块30具有平坦的表面。
接下来，请参考图2，是表示将具有多个金凸块的晶片置放在一平坦装置内的示意图。在此，平坦装置40包含一置放晶片的一平台402以及一上压板404，且上压板的一下表面为一均匀的平坦表面。然后，将晶片10置放在平坦装置40的平台402上，且将具有多个金属凸块30的主动面102朝上置放。
接着请参考图3，是表示将平坦装置与晶片上的多个凸块接触，用以移除金属凸块的粗糙表面的示意图。在图3中，是将平坦装置40中的上压板404向下且与晶片10的主动面102上的多个金属凸块30的粗糙表面301接触。
紧接着，借助吸真空的方式(箭头50)，将平坦装置40内的压力向外界环境吸出，使得平坦装置40的上压板404与晶片10的主动面102上多个金属凸块30之间，都处于负压的状态。此方式的优点在于，借助抽吸真空并配合平坦装置40，使得平坦装置40的上压板404向下，且平均的施予压力在晶片10的主动面102的多个金属凸块30的粗糙表面301上，如图4所示。
接着，图5是表示将平坦装置与具有多个金属凸块的晶片分离的示意图。当完成抽吸真空的步骤之后，是将平坦装置40的上压板404与晶片10的主动面102上的多个金属凸块30分离，由于平坦装置40的上压板404与晶片10的主动面102上的多个金属凸块30接触的上压板404的下表面为一平坦的表面，因此，在抽吸真空的同时，平坦装置40的上压板404可以移除每一个金属凸块30的粗糙表面301，如图5所示。
最后，如图6所示，将晶片10从平坦装置40的平台402上移出，以得到多个具有平坦表面303的金属凸块30的晶片10。
因此，根据以上所述，是利用平坦装置40且配合抽吸真空的方式，可以借助抽吸真空的方式，使得置放在金属凸块30表面上的上压板404可以施予一平均压力在金属凸块30上，以消除金属凸块30的粗糙表面301而使得金属凸块30具有平坦的表面。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出种种等同的改变或替换，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的本申请权利要求范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种平坦化金属凸块的方法，包含：
提供一晶片，具有一主动面及一背面，且于该主动面上具有多个金属凸块，其中每一该金属凸块的一表面为一粗糙表面；
提供一平坦装置，其具有一上压板；
传送该晶片置放在该平坦装置上，以使该晶片的该主动面的这些金属凸块朝向该上压板的下表面；
施予一压力于该晶片的该主动面的这些金属凸块上，是将该上压板的该下表面向下且与该晶片的该主动面上的这些金属凸块的该粗糙表面接触，以平坦化该晶片的该主动面上的这些金属凸块的该粗糙表面；及
移除该上压板，是将该上压板与该晶片的该主动面的这些金属凸块分离，以使得该晶片的该主动面上的这些金属凸块的表面为一平坦化的表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该上压板为刚性压板。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该上压板为软性压板。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该上压板的该下表面为一平坦表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该施予一压力的步骤为一真空抽吸的方式，以使得该平坦装置的上压板与该芯片的该主动面上的这些金属凸块之间处于一负压。
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