用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法
【专利摘要】本文包含的主题公开了一种用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法，该金属柱覆盖焊点底层金属焊盘，该焊盘进一步覆盖半导体衬底，其中，该金属柱由至少一个光致抗蚀剂层限定。该方法包括加热多元素金属浆料(其包括可变量的金属粉末、熔点抑制剂和助焊剂)，使得金属粉末烧结以形成金属柱，同时将金属柱粘附至焊点底层金属焊盘。
【专利说明】
用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法
技术领域
[0001] 本公开总体上设及用于制造半导体装置的改进的结构和方法，更具体地，设及用 于在半导体衬底上形成金属柱的结构和方法。运种结构和方法对于在晶片级忍片尺度的封 装和倒装晶片（flip-chip)封装中形成电子装置凸块(bumping electronic device)来说 特别有用。
【背景技术】
[0002] 金属柱或柱凸块，是一种类型的竖直互连技术，可通过对于熟悉本领域的人来说 已知的金属柱电锻技术附接至半导体忍片或其他微电子装置的接合焊盘或重新分配金属 焊盘(redistr化Ution metal pad,再分配金属焊盘）。如本领域中众所周知的，本文使用的 术语"焊盘"是沉积在衬底上的分层金属结构。
[0003] 在忍片/装置仍处于其晶片形态时将金属柱放在忍片/装置上。如果能够研发可靠 且有效的在晶种层上形成柱的方法，金属柱(例如，铜、金或其他金属/合金)具有用作功能 性焊点底层金属化BM)和用作具有焊帽的锻层竖直延伸部分的可能性。通常，基于倒装晶片 (FC)的焊球和/或忍片级封装(CSP)型互连(或焊料凸块）需要合适的UBM焊盘来用作晶片/ 衬底金属和焊料凸块本身之间的粘合层和/或扩散势垒区。运些类型的焊球互连在装置表 面上也需要足够的面积，因此其在装置加工或后续装配至另一衬底材料的过程中不会短路 (short)至Ij一起。
[0004] 与典型的焊料凸块或焊球CSP互连相比时，金属柱或柱凸块提供刚性的但是(例如 在Z方向上)高度地可调节的竖直结构。在需要狭窄的互连间距和控制两个表面之间的支架 距离(例如装置与其相连衬底之间）的应用中，金属柱凸块用作控制该距离的固定支架嵌入 件，同时，较小的焊帽实现在装置和衬底之间的节点连接。控制此支架距离对于整体系统性 能和可靠性来说很重要。
[0005] 目前用多步骤工艺来形成金属柱，该工艺包括由一个或多个金属层组成的金属柱 的电沉积(例如电锻或锻），其包括焊帽的额外电沉积的选项。通常，通过电沉积将金属柱直 接锻在金属种层上，金属种层位于半导体晶片上的下层金属接合焊盘的上方。整个使用此 系列的电沉积步骤的工艺昂贵且耗时。本文的受让人向本行业引进了一种替代方法，其包 含金属柱的相同的电沉积，但是具有印刷焊帽。虽然运消除了所需要的锻焊料时间，但是锻 金属柱仍很耗时。共同拥有、共同在审的美国专利12/828,003描述了额外的与金属柱的电 锻相关的信息，其全部内容通过引用的方式结合于此。
[0006] 已知的金属柱凸块制造方法使用感光掩模材料（photo-definable mask material)(例如光致抗蚀剂），并在该感光掩模材料中形成由电锻焊料量盖顶的柱结构。锻 焊料是一个缓慢、昂贵的过程，其需要相当大程度的过程控制。电锻还将优选焊料限制于普 通的二元焊料合金。众所周知，在制造环境中电锻比二元焊料合金更复杂的材料来形成柱 凸块的焊料部分是非常难W控制的。
[0007] 与等价的FC或CSP焊料凸块支架相比，金属柱凸块结构还提供了改进的传热和导 热。金属柱凸块结构具有成为微电子元件行业的某些市场上的划算、可靠的互连的选择的 潜质。然而，需要作为电沉积的替代方式的可靠且更低成本的可制造的方法，来制造可靠、 划算的固定支架金属柱结构。
[0008] W下详细描述本质上仅是说明性的，并非旨在限制本发明或限制本发明的应用和 用途。如本文使用的，词语"说明性的"意味着"用作一个实例、例子或例证"。因此，任何本文 描述为"说明性的"实施例并非必须解释为比其他实施例优选或有利。所有本文描述的实施 例为的是提供为使得本领域技术人员能够利用或使用本发明，而不是限制由权利要求书定 义的本发明的范围。此外，本发明的范围并不由上述技术领域、【背景技术】、摘要或W下详细 说明书中提出的任何表达的或暗示的理论限制。
【发明内容】
[0009] -种在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法，包括:在金属基极层上沉 积光致抗蚀剂层，并在光致抗蚀剂层中产生开口，该开口具有构造为暴露金属基极层且进 一步构造为限定金属柱的总体积。该方法进一步包括，用多元素金属浆料充分地填充光致 抗蚀剂层中的开口的总体积，该多元素金属浆料包括金属部分和非金属部分，通过将多元 素浆料加热至多元素金属浆料的金属部分的烧结溫度来至少部分地去除多元素金属浆料 的非金属部分，由此光致抗蚀剂层中的开口的总体积的底部保留多元素金属浆料的烧结金 属部分并且该总体积的顶部是空的。在烧结之后，用焊料浆料充分地填充该总体积的空的 顶部，可通过将焊料浆料加热至焊料浆料的回流溫度来形成焊帽，并剥离光致抗蚀剂层。
[0010] -种用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法，包括在金属基极层上 沉积光致抗蚀剂层，在光致抗蚀剂层中产生具有总体积的开口，并用多元素金属浆料充分 地填充光致抗蚀剂层中的开口的总体积，该多元素金属浆料包括金属部分和非金属部分。 然后，通过将多元素浆料加热至多元素金属浆料的金属部分的烧结溫度来至少部分地去除 多元素金属浆料的非金属部分，由此，光致抗蚀剂层中的开口的总体积的底部保留多元素 金属浆料的烧结金属部分并且该总体积的顶部是空的。
【附图说明】
[0011] 为了更完整地理解本公开，现在参考W下附图：
[0012] 图IA至图IG示出了一种用于在金属基极层上产生金属柱凸块结构的方法，该金属 基极层覆盖在半导体晶片装置上的下层金属焊盘上；
[0013] 图2A至图2G示出了一种用于通过厚度增加的粘合层的电沉积在金属基极层上产 生金属柱凸块结构的方法，该金属基极层覆盖在半导体晶片装置上的下层金属焊盘上；
[0014] 图3A至图3G示出了一种用于在限定的金属基极上及其周围产生金属柱凸块结构 的方法，该金属基极层覆盖在半导体晶片装置上的下层金属焊盘上；
[0015] 图4示出了在烧结金属柱之后用模板(stencil,蜡板)来调节焊帽在金属柱凸块结 构上方的高度；
[0016] 本文阐述的范例说明了特殊的代表性实施例，运种范例的目的并不应解释为是W 任何方式的限制。
【具体实施方式】
[0017] 在本文献中，关系术语(例如第一和第二，等等)仅可用来将一个实体或作用与另 一实体或作用区分开，并非必须需要或暗示运种实体或作用之间的任何实际关系或顺序。 例如"第一"、"第二"、"第立"等的序号简单地表示多个中的不同的单个，且并不意味着任何 顺序或次序，除非通过权利要求特别定义。任何权利要求中的文本的顺序并不意味着必须 按照运种顺序W临时或逻辑的顺序执行工序，除非其由权利要求特别定义。在不背离本发 明的范围的前提下，所公开的工序可W任何顺序互换，只要运种互换与权利要求不矛盾且 逻辑上并非无意义。
[0018] 此外，根据上下文的内容，用来描述不同元件之间的关系的词语例如"连接"或"禪 接"并不意味着必须在运些元件之间形成直接的物理连接，除非有运样的声明。例如，两个 元件可通过一个或多个额外的元件而彼此物理地、电子地、逻辑地连接，或W任何其他方式 连接。
[0019] 如本文使用的，"大纷'或"近攸'意味着，称为"大纷'或"近似"的数值包括所述数 值加上或减去所述数值的1-10 %。例如，大约50度可表示45-55度或少至49-51度，取决于情 况不同。不管其何时在本文中出现，数值范围，例如"45-55"，指的是设定范围中的每个整 数;例如/'45-55%"表示，百分比可W是45%、46%等，直到且包括55%。在本文所述的范围 包括十进制值时，例如"1.2%至10.5%"，该范围指的是设定范围中指示的最小增量的每个 十进制值;例如/'1.2%至10.5%"表示，百分比可W是1.2%、1.3%、1.4%、1.5%等，直到 且包括 10.5%;而"1.20%至 10.50%"表示，百分比可 W 是 1.20%、1.21 %、1.22%、1.23 等， 直到且包括10.50%。
[0020] 如本文使用的，术语"充分地"指的是很大的限度或程度。例如，"充分地"通常指的 是至少大约90%加上或减去10%，经常地指至少是大约95%，通常至少是99%，更通常至少 是大约99.9%。
[0021] 术语"合金"指的是包含两种或多种金属的物质，可选地包含额外的非金属，其中， 当烙化时，将该合金的元素烙合在一起或烙解到彼此中。本文使用的合金与多元素"混合 物"是相对的，多元素的"混合物"是包含两种或多种金属和/或金属合金和/或非金属的物 质（例如浆料），但是其中，该混合物的运些元素根本没有(或还没有)烙合在一起或烙解到 彼此中。
[0022] 随着日益增加的功能，技术趋势朝向电子装置的进一步小型化继续前进，W满足 技术的进步。晶片级金属柱技术通过特定柱设计来满足高功率应用。通过电沉积实现的晶 片级金属柱凸块技术，尽管相对较贵，仍是一种用于在允许大体积装配过程时对集成电路 忍片和在集成电路忍片之间提供高密度、微间距互连的良好建立方式。
[0023] 下文描述的烧结方法提供了更有效的通过使用烧结处理来实现金属柱产生的方 式，其比本领域接受的传统的电锻方法更便宜且更快。如本文使用的术语"烧结"，指的是通 过加热材料来形成固体物料的材料的过程，而不用将其烙化至液化点。烧结本质上出现在 矿床中，或者其用作金属、陶瓷、塑料和其他材料的制造过程。烧结物材料的原子在更大颗 粒的物理边界上扩散，从而将更大的颗粒烙合在一起并产生一个固体块。因为烧结溫度不 用必须达到材料的烙点，所W通常将加压烧结选择为具有不方便的高烙点的材料的成型过 程。与冶金粉末相关的处理中的烧结研究叫做粉末冶金学。
[0024] 存在不同的引入烧结的技术。一种代表性技术叫做"液相烧结"，其可用于难W用 结合溫度和压力的典型方法烧结的材料。不使用压力，液相烧结对金属粉末使用将在金属 粉末之前烙化的添加剂。该添加剂叫做烙点抑制剂(MPD)。
[0025] 在本领域中，知道液相烧结的过程具有S个阶段。第一阶段是"重新配置"。当MPD 烙化时，毛细作用将把液体MTO拉入金属粉末之间的孔和空间，从而允许金属粉末的颗粒移 动并重新配置到更有利的封装布置中。第二阶段是"溶液沉淀"。在毛细压力较高的区域中 (例如，在颗粒紧密相连的地方），金属粉末原子优选地将进入溶液，然后沉淀在较低化学势 的区域中（在该运些区域中颗粒不紧密或不接触）。运叫做"接触压扁"，其W与固态烧结中 的晶界扩散相似的方式使系统致密。
[00%]"奥斯特瓦尔德成熟(Ostwald ripening)"也会出现在较小颗粒将优选地进入溶 液且沉淀在较大颗粒上的地方，导致致密。第=阶段是"最终致密"，其中，原子从有效封装 的区域进入所产生的一般矩阵中的孔。为了使液相烧结可实现，固相金属粉末应至少可稍 微溶解在液相中，并且，MH)应在固体颗粒的任何主要烧结出现之前烙化，否则不会出现颗 粒的重新配置。
[0027]"焊接"是通过烙化填充金属并使其流入金属物品之间的空间中而将两个或多个 金属物品连接在一起的过程，填充金属具有比相邻金属更低的烙点。还可将本文描述的柱 凸块的形成描述为焊接过程，因为低烙点成分(或MH)成分)在烧结/加热处理的过程中烙 化，并在未烙化金属成分周围流动，将该结构结合在一起。本文描述的用于形成柱凸块结构 的方法包括使用任何焊接类型的处理，其中，存在低烙点成分的"湿法焊接"，用于填充在柱 结构的其他金属成分周围并将其连接在一起。
[00%]图IA至图IG示出了可用来使用液相烧结处理产生金属柱凸块的方法的一个代表 性实施例。在图中，相同的数字在文字表示相同的部件。
[0029] 图IA示出了纯化或再纯化的半导体装置100,其具有覆盖现有的图案化金属接合 焊盘116和纯化材料115的金属基极层114。纯化层115可包括一层或多层任何类型或厚度的 (在包括用于重新分配金属焊盘的纯化层的行业中使用的）无机或有机纯化层。在过程10 中，使用本领域已知的任何适当对沉积方法，将一个或多个金属基极层114沉积在纯化层 115上。代表性的、非限制性的沉积方法包括但不限于物理和化学的薄膜沉积技术，例如物 理蒸汽沉积、电锻、化学溶液沉积、化学蒸汽沉积和蒸发。
[0030] 金属基极层114可包括多个层，每层包括不同的金属或金属合金。作为一个非限制 性实例，金属基极层114可包括第一层117(例如粘合层），其包括大约巧00違的铁(Ti),并 包括大约iOOOOA的铜(Cu)的外结合层。可用来在金属基极层114内产生粘合层、阻挡层和 结合/可焊接层的其他金属可包括但不限于，41、1'1、化、￥、化、￥、化、化￥、411、4肖及其合金。实 际上，外结合层110的厚度的范围可从低于到高于10000A。优选地，外结合层的厚度 的范围从1OOOOA到70000A，更优选地，从5000A到15000A。
[0031] 外结合层110在本文中也叫做结合层。为了简单且易于说明，在下文中将把金属基 极层114认为是单个覆盖铁的粘合层117的铜的结合层110。应指出，在下文描述的等价过程 中，金属基极层114的部分最终可形成凸起的焊点底层金属(UBM)，金属柱将附于其上。
[0032] 图IB示出了涂有抗蚀剂层120的半导体装置100。在过程20中，使用标准光刻处理 将感光抗蚀剂层120沉积(例如层压、旋涂或喷涂等)在整个金属基极层114上。光致抗蚀剂 层120可W是本领域已知的任何适当的光致抗蚀剂层。此外，通过本领域已知的任何适当的 化学或机械的方式，在光致抗蚀剂层120中产生或形成开口 121。开口 121限定了将要产生的 金属柱的尺寸和形状。通常，开口 121的深度将大约是金属柱(未示出）的预期高度加上预期 焊帽(未示出）的高度。开口 121的深度还可比金属柱(未示出）的预期高度加上预期焊帽（未 示出）的高度大得多或小得多。开口 121可W是圆形的、楠圆形的、具有楠圆形端部的细长 形，或多角形，例如=角形、矩形、五角形、八角形等，并具有预先确定的总体积。光致抗蚀剂 层中的开口 121的总体积的范围可从2000立方微米到50000000立方微米。
[0033] 图IC示出了在抗蚀剂层120中具有开口 121的半导体100,抗蚀剂层120的总体积在 过程30的过程中用多元素金属浆料(例如金属粉末/MPD/助焊剂混合物130)填充。粉末/助 焊剂/MTO混合物130包含金属部分(例如将组成金属柱(未示出）的粉末状金属/合金131)和 助焊剂/Mro混合物132。在粉末/助焊剂/MPD混合物130中使用的金属/合金的代表性的、非 限制性的实例可包括〇1、化、？(1、？13、41、411、4旨、化、511、81、513、〔(1、(；曰和111。多元素金属浆料内 的金属颗粒的尺寸的范围可从直径〇.4]im到直径60]im。通过开口 121的直径和当前技术或未 来可能发展出的填充开口的技术的能力，来确定此范围内的优选颗粒尺寸的主要测定量。
[0034] 助焊剂是多元素金属浆料的非金属部分，可W是本领域已知的任何适当的挥发性 化学清洁剂、流动剂或净化剂。助焊剂在适当溫度下执行其功能，并在烧结溫度下作为液体 或蒸汽去除。如本文使用的，助焊剂可W是任何适当的可能通常使用的，或未来开发出的在 制造半导体装置时使用的助焊剂材料。
[0035] MH)是烙点抑制剂，可W是具有的烙点低于金属粉末131的烙点的任何金属/合金。 可与上文公开的主题结合使用的Mro的代表性的、非限制性的实例包括Sn、Ag、Cu、Ni、Bi、 Pb、Sb、Cd、In、Ga和化的金属/合金。此外，也可将锡、银和铜的合金(SAC合金）用作MPD。
[0036] 通过本领域已知的任何适当的方法（例如通过印刷或涂装（Stenc i 1 ing，缕花涂 装，打印）），将未加热形式的粉末/助焊剂/MTO混合物130用物理方式涂到开口 121中。粉末/ 助焊剂/MPD 130可根据制造预期尺寸的金属柱所需的不同而包括不同量的成分。设定开口 121的特定物理深度和周长，助焊剂的量可在开口 121的总体积的大约10%和大约90%之间 变化。金属粉末131加上MPD(加起来在总体积的大约10 %和90 %之间）相对于助焊剂的量越 多，作为成品的金属柱越高，如将在下文进一步说明的。
[0037] 图ID示出了过程40处的在烧结之后的半导体装置100。当金属粉末/MPD/助焊剂混 合物130的溫度超过MTO的烙点，但仍低于金属粉末131的烙点时，助焊剂执行其作为流动剂 和抗氧化剂的功能，最终作为液体或蒸汽去除。金属柱130'的组合的烧结体积质量（即，金 属粉末加上任何残余的MPD)留在光致抗蚀剂层120的开口 121的底部中，同时通过相同的烧 结过程而已经粘附至结合层110。因此，当金属粉末/MPD/助焊剂混合物130中的助焊剂的体 积在总体积范围的最后10%时，开口 121的总体积的底部仍填充有剩余的总体积的90% (包 括烧结金属粉末和MPD )，并变成金属柱。相反，当金属粉末/MPD/助焊剂混合物中的助焊剂 的体积是总体积范围的90%时，开口 121的底部仍填充有混合物130的总体积的剩余的 10%，包括烧结金属粉末和残余的MPD。因此，可通过光致抗蚀剂层120的厚度并通过包含金 属粉末/MPD/助焊剂混合物130的金属粉末131和MPD 132的体积百分比，来改变金属柱130 ' 的尺寸。
[0038] 图IE示出了在过程50中在焊料140中印刷之后的半导体装置100。在烧结并导致减 小金属粉末/MPD/助焊剂混合物130之后，将一定量的焊料140沉积在光致抗蚀剂层120中的 开口 121的当前空的顶部中。可通过本领域已知的任何适当对方式来沉积焊料140。一种代 表性的、非限制性的沉积方法可W是印刷或涂装。在通过在溶液(例如但不限于溶剂、去离 子水或皂化化学品）中清洗晶片来沉积焊料然后使其干燥之前，还可清除开口 121的顶部处 的烧结金属部分的助焊剂残渣。还可在用干洗法（例如但不限于电浆除渣（plasma des州m))沉积焊料之前清洗晶片。
[0039] 图IF示出了在过程60中回流加热之后的半导体装置100,其中，将半导体装置加热 至焊料140的回流溫度。回流允许焊料140形成与金属柱130'结合的焊帽140'。
[0040] 图IG示出了在已经执行精制过程70 W从平定的半导体100去除所有光致抗蚀剂层 120并去除所有过度暴露的金属基极层114之后的其最终形式的半导体装置100。柱130'下 方的精制过程之后的金属基极层剩余部分114'组成UBM 114'。应指出，在图IG的实施例中， 金属柱130'完全位于UBM 114'上且仅与其上表面结合。
[0041] 图2A至图2G示出了一种扩展方法的一个代表性实施例，其可用来使用烧结处理制 造金属柱凸块。相同的数字在图中表示相同的部件，并表示与图IA至图IG中的那些相似的 部件和过程。关于W下讨论，图2A至图2G本质上对应于图IA至图1G。图2A至图2G的方法与图 IA至图IG的方法的主要差异是，在过程80中（见图2B'）沉积额外的将变成金属柱130'下方 的UBM(114'+150)(见图2G)的一部分的结合金属层150。由于图IA至图IG和图2A至图2G之间 的冗余，图2A至图2G将不再详细讨论。
[0042] 图2B'是过程80之后的半导体装置100的图示，其中，在开口 121中的UPM 114'的位 置沉积额外的结合层150。为了节省成本和时间，可能希望在半导体装置100的整个表面上 施加更薄的结合层110,然后，在通过在额外的沉积回路中使用添加方法(例如电锻、化学锻 等)在过程30处在开口 121中施加粉末/助焊剂/MPD混合物130之前，在过程80处增加其厚 度。在此实施例中，金属基极层110用作传统的晶种层。
[0043] 图3A至图3G示出了可用来使用烧结处理制造金属柱凸块的等价方法的一个代表 性实施例。相同的数字在图中表示相同的部件，并表示与图IA至图IG中的那些相似的部件 和过程。关于W下讨论，图3A至图3G本质上对应于图IA至图1G。图3A至图3G的方法与图IA至 图IG的方法的主要差异是，在在过程20中形成光致抗蚀剂层120之前，通过在蚀刻过程90之 后使用额外的光致抗蚀剂掩模，而在(见图3A '）在金属柱130 '下方产生传统的UBM 114 '。由 于图IA至图IG和图2A至图2G之间的冗余，运些图将不再详细讨论。
[0044] 图3A'是在过程10中沉积粘合层117和结合层110(即，与金属基极层114 一起)之后 的半导体装置100的图示。在过程90中，通过施加传统的光致抗蚀剂并对预期UBM位置进行 掩模处理，将大部分金属基极层114从半导体装置100的表面去除。因此，除了在覆盖预先存 在的金属接合焊盘116的区域和预期保持的UBM周围的任何额外的扩展区域W外，通过蚀刻 掉层110和117来形成传统的UBM焊盘114'。残余的金属基极层110变成UBM 114'。
[0045] 应指出，当在图3B的过程20中沉积光致抗蚀剂层120时，光致抗蚀剂层120可包围 UBM 114'的周边(如图所示)或在UBM 114'的更宽的区域的顶部上具有一定程度的光致抗 蚀剂层（未示出）。然后，如果有的话，光致抗蚀剂层完全或充分地一直延伸至半导体装置 100的预先存在的纯化层115。光致抗蚀剂包围UBM 114'的周边的布置允许在后续过程30中 沉积的粉末/助焊剂/MTO混合物130包围UPM 114 '并与其侧边缘结合。
[0046] 对于本文公开的所有实施例和等价方法来说共同的是，具有进一步的可用来增加 印刷焊料140的高度(Z方向）和体积使其超过并高于由光致抗蚀剂层120的厚度限定的高度 的过程。在过程95中，在图1D、图2D和图3D所示的过程40中烧结粉末/助焊剂/MTO混合物130 之后，预期厚度(T)的图案化机械模板(见200,图4)可位于光致抗蚀剂层120上。可将额外的 焊料浆料14沉积在图案化模板200中，从而通过填充开口 121的空的顶部并在开口 121的顶 部上增加沉积的量，来增加焊料的总体积，在回流之后增加整个焊帽140'的高度。
[0047] 上述主题仅通过说明性的方式来提供，且不应解释为是限制性的。在不背离在所 附权利要求书中阐述的本发明的真正实质和范围的前提下，可对本文描述的主题进行各种 修改和变化，运些修改和变化可不沿循所示和所述的实例实施例和应用。
【主权项】
1. 一种用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法，包括： 在所述金属基极层上沉积光致抗蚀剂层； 在所述光致抗蚀剂层中产生开口，所述开口具有的总体积构造为暴露所述金属基极层 且进一步构造为限定所述金属柱； 用多元素金属浆料充分地填充所述光致抗蚀剂层中的所述开口的总体积，所述多元素 金属衆料包括金属部分和非金属部分； 通过将所述多元素金属浆料加热至所述多元素金属浆料的金属部分的烧结温度，来至 少部分地去除所述多元素金属浆料的非金属部分，由此，所述光致抗蚀剂层中的所述开口 的总体积的底部保留所述多元素金属浆料的烧结金属部分并且该总体积的顶部是空的； 用焊料浆料充分地填充所述总体积的空的顶部； 通过将所述焊料浆料加热至所述焊料浆料的回流温度来形成焊帽；以及 剥离所述光致抗蚀剂层。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述多元素金属浆料包括作为金属部分的金属粉 末，并包括作为非金属部分的助焊剂材料和溶剂中的之一或两者。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述多元素金属浆料还包括熔点抑制剂。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，从由金属Sn、Ag、Cu、Ni、Bi、Pb、Sb、Cd、In、Ga、Zn& 其合金组成的组中选择所述熔点抑制剂。5. 根据权利要求2所述的方法，其中，从由金属Cu、Ni、Pd、Pb、Al、Au、Ag、Zn、Sn、Bi、Sb、 Cd、Ga、In及其合金组成的组中选择所述金属部分。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属基极层包括多个金属层，所述多个金属 层中的每个金属层由不同的金属或金属合金组成，并且其中，所述多个金属层包括一个外 结合层，所述外结合层与光致抗蚀剂接触且包含一个或多个内层。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述金属基极层的所述外结合层是铜。8. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述内层中的最内侧的内层从由Al、Ti、Cu、W、Cr、 Ni、V、Au及其合金组成的组中选择的金属制成。9. 根据权利要求6所述的方法，进一步包括，通过在所述外结合层上沉积额外的金属来 增加在所述光致抗蚀剂层中的所述开口内的所述外结合层的厚度。10. 根据权利要求6所述的方法，其中，从由〇!)1!、附）8及其合金组成的组中选择所述 金属基极层的所述外结合层。11. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属基极层是单层铜。12. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂层中的所述开口限定具有以下 形状的所述金属柱，该形状为选自由以下形状组成的组中的一个：圆形、椭圆形、长椭圆形、 五角形、六角形、八角形和具有多角端或圆端的矩形。13. 根据权利要求1所述的方法，其中，在沉积所述焊料浆料之前，清除所述光致抗蚀剂 层中的所述开口的顶部的助焊剂残渣。14. 根据权利要求13所述的方法，其中，通过使用溶剂、去离子水、皂化化学品或电浆除 渣中的至少一种，来清除所述光致抗蚀剂层中的所述开口的顶部的助焊剂残渣。15. 根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用作为模板的光致抗蚀剂印刷或涂装，用 所述多元素金属浆料充分地填充所述光致抗蚀剂层中的所述开口的总体积。16. 根据权利要求1所述的方法，其中，在瞬时液相烧结过程中，同时完成所述金属浆料 的非金属部分的去除和所述金属衆料的金属部分的回流。17. 根据权利要求1所述的方法，其中，在形成所述金属柱并去除所述光致抗蚀剂层之 后，蚀刻所述金属基极层的暴露部分。18. 根据权利要求1所述的方法，其中，使所述金属基极层感光并蚀刻，以在沉积所述光 致抗蚀剂层之前形成焊点底层金属焊盘。19. 根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用作为模板的光致抗蚀剂印刷或涂装所 述焊料浆料，来充分地填充所述总体积的空的顶部。20. 根据权利要求19所述的方法，进一步包括，通过将所述焊料浆料用印刷和涂装中的 一种方式印刷或涂装在位于所述光致抗蚀剂层上的模板中，而将预定量的额外的焊料沉积 在所述光致抗蚀剂层中的所述开口的上方，所述模板构造为将预定量的焊料浆料沉积在所 述光致抗蚀剂层中的所述开口的顶部。21. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述半导体装置的下层金属接合焊盘与所述 半导体装置的重新分配的金属焊盘中的一者的顶部的所述金属基极层上产生所述金属柱。22. 根据权利要求21所述的方法，其中，在所述金属基极层上且在钝化层的靠近所述金 属接合焊盘的顶部上，产生所述金属柱。23. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述钝化层由一层或多层任何类型或厚度的无 机钝化材料或有机钝化材料组成，该无机钝化材料或有机钝化材料在包括用于重新分配金 属焊盘的钝化材料的行业中使用。24. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述多元素金属浆料加热至烧结温度，至少部 分地将所述多元素金属衆料的金属部分焊接在一起，同时将所述金属部分与所述金属基极 层结合。25. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂层中的所述开口具有的总体积 范围从2000立方微米到50000000立方微米。26. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述多元素金属浆料的金属粉末部分具有的颗 粒尺寸范围在0.4μηι和60μηι直径之间。27. -种用于在半导体装置的金属基极层上产生金属柱的方法，包括： 在所述金属基极层上沉积光致抗蚀剂层； 在所述光致抗蚀剂层中产生具有一总体积的开口； 用多元素金属浆料充分地填充所述光致抗蚀剂层中的所述开口的总体积，所述多元素 金属衆料包括金属部分和非金属部分； 通过将所述多元素金属浆料加热至所述多元素金属浆料的金属部分的烧结温度，来至 少部分地去除所述多元素金属浆料的非金属部分，由此，所述光致抗蚀剂层中的所述开口 的总体积的底部保留所述多元素金属浆料的烧结的金属部分并且所述总体积的顶部是空 的。
【文档编号】H01L21/48GK105977166SQ201610125799
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】盖伊·伯吉斯, 安东尼·柯蒂斯, 西奥多·特斯耶尔, 利廉·汤姆森
【申请人】弗利普芯片国际有限公司