CN102157477A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种半导体装置的制造方法，包括：在圆片表面形成一次保护层；在一次保护层上沉积金属种子层；在金属种子层上形成再配线并在再配线的表面形成金属连接柱；在金属连接柱上焊接金属焊球；以及在具有金属连接柱和再配线的圆片表面形成二次保护层，金属焊球部分露出二次保护层。本发明增强了金属焊球和球下金属层的连接强度，并降低了金属焊球和球下金属层的导电电阻。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本申请涉及一种电子器件的制造方法，尤其涉及一种半导体装置的制造方法。
背景技术
近年来，半导体封装技术的发展促进了电子产品的进一步小型化。过去，通过预先切割芯片，并通过金属引线以键合的方式将芯片周围的接线端子连接至封装载体的引脚实现芯片封装。随着芯片尺寸的缩小，接线端子的间距不断缩小，数量不断增加，使得引线键合的技术受到制约。圆片级封装(WLP)技术改善了这一技术瓶颈。WLP技术以圆片为加工对象，在圆片上同时对多个芯片进行封装和测试，最后切割成单个器件。它使封装尺寸大幅度减小，生产成本也大幅度下降。传统的WLP技术首先制造圆片表面结构保护层，然后再制作金属焊球凸点。这种方式获得的半导体封装存在金属焊球与球下金属层连接强度低以及导电电阻高的缺陷。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的一个主要目的在于提供一种能够增强金属焊球与球下金属层的导电性的半导体装置的制造方法。
根据本发明的一个方面，一种半导体装置的制造方法，包括：
在圆片表面形成一次保护层；
在一次保护层上沉积金属种子层；
在金属种子层上形成再配线并在再配线的表面形成金属连接柱；
在金属连接柱上焊接金属焊球；以及
在具有金属连接柱和再配线的圆片表面形成二次保护层，金属焊球部分露出二次保护层。
本发明在完成金属焊球与球下金属连接柱的连接之后再制作二次保护层以保护金属焊球与金属连接柱的连接，使得金属焊球与金属连接柱具有更高的连接强度以及更低的导电电阻，增强了金属焊球与金属连接柱的导电性。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明的半导体装置的制造方法一种实施方式的流程图。
图2A-2G为本发明的半导体装置的制造方法的工艺状态图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
请参考图1，本发明半导体装置的制造方法的一种实施方式包括以下步骤。
步骤S1：在圆片的表面形成一次保护层。可选地，本步骤包括：在硅片101的钝化层102的表面涂覆保护材料，并以预设的尺寸对涂覆的保护材料进行光刻以曝露功能焊盘100。本步骤形成如图2A所示的结构。涂覆的保护材料可为聚酰亚胺。
步骤S2：在一次保护层上沉积金属种子层201。本步骤中，可通过物理气相沉积法在一次保护层103上溅射沉积金属种子层201。本步骤形成如图2B所示的结构。
步骤S3：在金属种子层201上形成再配线301并在再配线301的表面形成金属连接柱303。本步骤形成如图2C所示的结构。
可选地，步骤S3可包括以下步骤：
步骤S3a：在金属种子层201上沉积再配线工艺辅助材料302，按照配线图形对再配线工艺辅助材料302进行光刻。再配线工艺辅助材料302可为光刻显影胶。
步骤S3b：通过电解化学镀的工艺在金属种子层201上沉积形成再配线301。以及
步骤S3c：对再配线工艺辅助材料302进行光刻以形成沉积孔，沉积孔位于再配线301的末端。
通过电解化学镀的工艺在沉积孔中，即再配线301的末端的表面沉积金属连接柱303。
步骤S4：在金属连接柱303上焊接金属焊球401。
可选地，步骤S4可包括：
步骤S4a：对金属连接柱303表面进行微腐蚀以形成可与金属焊球401连接强度更高的连接表面。以及
步骤S4b：选择助焊材料将金属焊球401连接在金属连接柱303的连接表面形成如图2D所示的结构，并对圆片进行加热回流。助焊材料可为公知的flux助焊剂。
可选地，步骤S4之后还包括步骤：剥离再配线工艺辅助材料302以形成如图2E所示的结构。
步骤S5：在圆片表面形成二次保护层501，金属焊球401部分露出二次保护层501。二次保护层501的材料可为环氧树脂。
可选地，步骤S5可包括以下步骤：
步骤S5a：在具有再配线301和金属连接柱303的圆片的表面设置环氧树脂材料，环氧树脂材料的量以其固定后的高度低于金属焊球401的高度为准；
步骤S5b：选用成型模辅助材料502铺设在环氧树脂材料上，并通过成型模辅助材料502对环氧树脂材料施加压力形成二次保护层501，形成如图2F所示的结构。
步骤S5c：剥离二次保护层501上的成型模辅助材料502，形成如图2G所示的结构。本发明的实施例通过以上步骤获得圆片的封装结构，后续对圆片进行切割即可获得封装单体。
本发明的实施例在完成金属焊球401与金属连接柱303的连接之后再制作二次保护层501以保护金属焊球401与金属连接柱303的连接，使得金属焊球401与金属连接柱303具有更高的连接强度以及更低的导电电阻，增强了金属焊球401与金属连接柱303的导电性。
在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

Claims (7)

1.一种半导体装置的制造方法，包括：
在圆片表面形成一次保护层；
在所述一次保护层上沉积金属种子层；
在所述金属种子层上形成再配线并在再配线的表面形成金属连接柱；
在所述金属连接柱上焊接金属焊球；以及
在具有金属连接柱和再配线的圆片表面形成二次保护层，金属焊球部分露出二次保护层。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在圆片表面形成一次保护层的步骤包括：在硅片的钝化层的表面涂覆保护材料，并以预设的尺寸对涂覆的保护材料进行光刻以曝露功能焊盘。
3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在一次保护层上沉积金属种子层的步骤包括：通过物理气相沉积法在一次保护层上溅射沉积金属种子层。
4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在金属种子层上形成再配线并在再配线的表面形成金属连接柱的步骤包括：
在所述金属种子层上沉积再配线工艺辅助材料，按照配线图形对再配线工艺辅助材料进行光刻；
通过电解化学镀的工艺在金属种子层上沉积形成再配线；
对所述再配线工艺辅助材料进行光刻以形成沉积孔，所述沉积孔位于所述再配线的末端；以及
通过电解化学镀的工艺在沉积孔中沉积所述金属连接柱。
5.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在金属连接柱上焊接金属焊球的步骤之后包括：剥离所述再配线工艺辅助材料。
6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在金属连接柱上焊接金属焊球的步骤包括：
对所述金属连接柱的表面进行微腐蚀；以及
通过助焊材料将所述金属焊球连接在所述金属连接柱的表面，并对圆片进行加热回流。
7.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在具有金属连接柱和再配线的圆片表面形成二次保护层的步骤包括：
在具有所述再配线和金属连接柱的圆片的表面设置树脂材料；
选用成型模辅助材料铺设在所述树脂材料上，并通过所述成型模材料对树脂材料施加压力；以及
剥离所述成型模辅助材料。
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