技術領域

本發明有關一種提升金屬凸塊表面熔接金屬共面性的制程方法，尤指一種制程方法適用于半導體晶片的覆晶式凸塊熔接技術，而且當元件表面具有不同尺寸的金屬凸塊時，可消除或減少因凸塊大小不同所造成的熔接金屬經高溫處理后高度不均勻的問題，藉此改善下游測試與封裝的困難度。

背景技術

近年來，隨著半導體技術的快速發展，半導體晶片的封裝技術也日益進步。在砷化鎵晶片封裝方面，如功率放大器模組或射頻元件，傳統上以線接(wire?bond)封裝技術為主，也就是利用金線以點焊的方式交互連接晶片中各元件的金屬接點。近年來線接封裝技術已逐漸被覆晶(flip?chip)式金屬凸塊熔接(bump?bond)封裝技術所取代。覆晶式凸塊熔接技術的主要優點在于成本較低，連接設計更具彈性，且封裝后尺寸積集度更佳，因此逐漸成為砷化鎵晶片封裝技術的主流。

覆晶式凸塊熔接技術是以金屬凸塊取代傳統的金線。如圖1A至圖1C所示，其為適用于覆晶式凸塊熔接技術的表面金屬凸塊結構制作流程示意圖。首先是在半導體元件表面a1金屬接點處制作金屬凸塊結構a2。此步驟通常是以半導體制程中常用的曝光顯影技術定義出金屬凸塊的大小及位置，再通過金屬鍍膜技術來形成凸塊結構。該凸塊結構a2可以由單一金屬材料構成，亦可由多層金屬材料堆迭而成的凸塊結構。由于銅的成本較低且導電性佳，此金屬凸塊結構通常是以銅為金屬材料。接著于銅凸塊表面鍍上一層熔接金屬a3，一般是以熔點較低的錫、銦或以錫或銦為主要成分的合金金屬層為主，以避免元件經過太高溫度的處理過程而影響元件特性。經高溫處理后，熔接金屬層會開始熔解；接著再與預先設計好的電路板熔接在一起，達成各元件接點之間的連接。然而，如圖2A至圖2C所示，當銅凸塊尺寸不同時，經高溫處理后，凸塊表面的熔接金屬會因表面張力而形成不同高度的島狀物，造成后續與電路板熔接過程的困難，因而降低封裝量率。

有鑒于此，為因應晶片的覆晶式凸塊熔接技術的要求，必須發展出一種提升金屬凸塊表面熔接金屬共面性的制程方法；尤其是適用于半導體晶片表面具有不同尺寸的金屬凸塊的制程方法，進而消除或減少所述因金屬凸塊大小不同所造成熔接金屬在高溫處理后高度不均勻問題，藉此改善下游測試與封裝的困難度。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種提升金屬凸塊表面熔接金屬共面性的制程方法，適用于半導體晶片表面具有不同尺寸的金屬凸塊，可消除或減少因金屬凸塊大小不同所造成熔接金屬在高溫處理后高度不均勻問題。

為達上述目的，本發明提出一種利用兩道制程的方法，分別控制金屬凸塊面積與熔接金屬面積，改善熔接金屬共面性問題，其步驟包含：

一第一道制程，用以制作金屬凸塊結構于半導體元件表面；以及一第二道制程，用以制作該金屬凸塊表面不同面積的熔接金屬結構；其中第一道制程步驟包含：涂布或壓合一第一光阻層于半導體元件表面；以曝光顯影方法定義金屬凸塊結構的位置及幾何形狀；以金屬鍍膜方法鍍上金屬凸塊結構的金屬材料；以及去除第一光阻層，形成金屬凸塊結構；其中第二道制程步驟包含：涂布或壓合一第二光阻層于半導體元件及金屬凸塊表面；以曝光顯影方法定義熔接金屬層的位置及幾何形狀；以金屬鍍膜方法鍍上熔接金屬層的金屬材料；以及去除第二光阻層，形成熔接金屬于金屬凸塊結構之上。

與現有技術相比，本發明所述的制作金屬凸塊與熔接金屬的制程方法，當元件表面具有不同尺寸的金屬凸塊時，可消除或減少因凸塊大小不同所造成的熔接金屬經高溫處理后高度不均勻的問題，藉此改善下游測試與封裝的困難度。

為對于本發明的特點與作用能有更深入的了解，茲藉實施例配合圖式詳述于后。

附圖說明

圖1A至圖1C是可應用于覆晶式凸塊熔接方法的金屬凸塊結構以及熔接金屬的制作流程示意圖。

圖2A至圖2C是不同尺寸的金屬凸塊結構造成表面熔接金屬于高溫處理后產生高度不均現象的示意圖。

圖3A至圖3F是本發明所提供改善表面熔接金屬共面性的制程方法示意圖。

附圖標記說明：半導體元件表面-1；半導體元件表面-a1；金屬凸塊-2；金屬凸塊結構-a2；第一光阻層-30；熔接金屬-a3；第二光阻層-32；光阻層-a4；熔接金屬-4。

具體實施方式