一种金属凸点的制作方法和芯片与流程

1.本发明涉及半导体芯片技术领域，特别是涉及一种金属凸点的制作方法和芯片。


背景技术：

2.随着科技的发展，电子显示已经广泛应用于人们的日常生活中。显示面板的驱动芯片和线路连接时，通常选用金属凸点作为连接点。
3.目前，手机屏、小尺寸面板主要使用cog(chip on glass，覆晶玻璃)的封装方式，采用acf(各向异性导电胶)通过热压直接将芯片结合到屏体上，使芯片导电凸点与显示面板上的透明导电焊盘互连封装在一起，从而实现点亮屏幕。
4.本技术的发明人在长期的研发过程中，发现晶圆在研磨切割后，芯片会有一定翘曲，导致芯片和面板压合不良。为解决压合不良，通常会对部分金属凸点进行高度补偿，但是在进行高度补偿时经常会存在对位不良，导致金属凸点异形。


技术实现要素：

5.本发明主要解决的技术问题是提供一种金属凸点的制造方法和芯片，能够在对金属凸点高度进行补偿的时候，提高补偿段金属与原始金属凸点的对位精度。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种金属凸点的制作方法，该方法包括提供基底；在基底上形成图形化的第一阻挡层；以图形化的第一阻挡层为掩膜在基底上形成第一金属层，以形成金属凸点；在图形化的第一阻挡层上形成图形化的第二阻挡层；以图形化的第一阻挡层和图形化的第二阻挡层为掩膜在基底上形成第二金属层，以调控金属凸点的高度。
7.在一实施方式中，基底包括中心区域和围绕中心区域的外围区域，在图形化的第一阻挡层上形成图形化的第二阻挡层包括：图形化的第二阻挡层的图形区覆盖中心区域的第一阻挡层的非图形区。
8.在一实施方式中，中心区域与外围区域的面积比为7:3～9:1。
9.在一实施方式中，在基底上形成图形化的第一阻挡层包括：在基底上涂覆第一光刻胶；以基底上待形成金属凸点的位置为基准进行对位，对第一光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第一阻挡层，以剩余的第一光刻胶为挡墙在基底上形成待电镀的沟槽。
10.在一实施方式中，在图形化的第一阻挡层上形成图形化的第二阻挡层包括：在图形化的第一阻挡层上涂覆第二光刻胶；以金属凸点调整图形为掩膜，对第二光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第二阻挡层，以剩余的第二光刻胶覆盖不需要调控高度的金属凸点。
11.在一实施方式中，以图形化的第一阻挡层和图形化的第二阻挡层为掩膜在基底上形成第二金属层之后包括：去除第一阻挡层和第二阻挡层。
12.在一实施方式中，金属凸点的制造方法包括：对基底进行第一电镀处理，以形成第一金属层；对基底进行第二电镀处理，以形成第二金属层。
13.在一实施方式中，在基底上形成第一阻挡层之前包括：利用溅镀工艺在基底上形
成金属化过渡层。
14.在一实施方式中，基底为硅晶圆；金属凸点的材料为金。
15.为解决上述问题，本发明采取的另一种技术方案是，提供一种芯片，包括：芯片本体；焊盘，设置于芯片本体表面；金属凸点，设置于焊盘背对芯片本体的一侧，金属凸点利用如上述任一实施方式的方法制成。
16.本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种金属凸点的制作方法和芯片。制作方法包括：提供基底；在基底上形成图形化的第一阻挡层；以图形化的第一阻挡层为掩膜在基底上形成第一金属层，以形成金属凸点；在图形化的第一阻挡层上形成图形化的第二阻挡层；以图形化的第一阻挡层和图形化的第二阻挡层为掩膜在基底上形成第二金属层，以调控金属凸点的高度。通过上述方式，本发明能够对金属凸点高度进行补偿，改善芯片压合不良，进而提高芯片连接的可靠性。同时在对金属凸点高度进行补偿的时候能够提高补偿段金属与原始金属凸点的对位精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
18.图1是芯片压合不良的示意图；
19.图2是本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图；
20.图3是本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图；
21.图4是本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
22.为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。
23.目前显示面板的驱动芯片和线路连接基本使用金属凸点作为连接点。使用金属凸点作为连接点，对凸点的高度总厚度误差有严格的控制。请参阅图1，图1是芯片压合不良的示意图。晶圆在研磨切割后，芯片会有一定的翘曲，如图1所示，芯片中心部分向上翘曲，使得芯片边缘的金属凸点与显示屏接触不良，导致芯片在和面板压合时，局部压合不良。需要对金属凸点进行高度补偿。
24.现有的工艺对金属凸点进行高度补偿主要是通过二次电镀的方式，在二次涂布光刻胶之前，洗去第一光刻胶层，第二次涂布光刻胶需要重新对位，如果晶圆有移动或者本身电镀受热，膨胀形变，在第二次光刻胶曝光时，对位相对第一次曝光时会有所偏移，造成补偿的金属凸点跟着偏移，导致金属凸点变形。
25.本发明提供一种金属凸点的制造方法和芯片，针对压合不良的位置，以二次电镀的方式，对金凸点高度进行补偿，在对金属凸点高度进行补偿的时候能够提高补偿段金属与原始金属凸点的对位精度。
26.请参阅图2，图2为本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图，该制造
方法包括：
27.步骤s101：提供基底。
28.具体地，请参阅图3，图3是本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图。提供基底11，基底11为晶圆，是芯片的载体，为后续光刻胶层和金属层提供工艺平台。本实施方式中，基底为硅晶圆。
29.在一实施方式中，为了给后续电镀金属层步骤做准备，通过溅镀工艺在基底上形成金属化过渡层12。具体地，金属化过渡层12包括下金属层以及电镀种子层，例如以钛钨合金层作为凸点下金属层，以提高第一金属层与焊盘之间的粘附力，例如以金层作为电镀种子层，以提高电镀工艺形成的第一金属层的品质。
30.步骤s102：在基底上形成图形化的第一阻挡层。
31.在包含金属化过渡层12的基底11上涂布第一光刻胶，依次经过烘烤、曝光和显影处理的步骤，得到图形化的第一阻挡层14，形成多个分立的光栅。优选的，所涂布第一光刻胶为正光刻胶。
32.优选的，将上述涂布完第一光刻胶的基底11依次经过烘烤、曝光和显影处理的步骤中，曝光光源为可见光、436纳米波长光、360纳米波长光、248纳米波长光或193纳米波长光的一种或多种混合。曝光方式采用投影式、接触式或接近式，通常，将暴露于辐射的第一光刻胶部分显影掉，暴露出基底的表面。取决于掩膜的特定图案，用留在衬底上的未曝光的第一光刻胶形成所需要的轮廓。例如，可以是待形成金属凸点的位置轮廓。显影液采用碱性溶液或者有机溶剂。
33.其中，以基底上待形成金属凸点的位置为基准进行对位，对第一光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第一阻挡层，以剩余的第一光刻胶为挡墙在基底上形成待电镀的沟槽。
34.具体地，对第一光刻胶曝光以基底为对位基础，曝光掩膜版的位置是按照基底的结构进行对位，以暴露出需要做金属凸点的位置。对第一光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第一阻挡层。第一阻挡层是未被曝光显影掉的第一光刻胶，为后续电镀金属层做准备。
35.第一阻挡层14可通过本领域中已知的常规方法施加到基底11表面。第一阻挡层的厚度由可视特征的高度而变化。厚度可以在1μm到350μm、优选10μm到230μm、更优选20μm到220μm的范围内。将图案化掩模施加到第一阻挡层的表面。当第一光刻胶是正光刻胶时，暴露于辐射的第一光刻胶部分用如碱性显影剂的显影剂去除。在表面上形成了具有多个孔口的图案，该图案一直向下到达基底11表面的金属化过渡层12，即形成多个分立的光栅，光栅隔离出电镀沟槽。
36.图3中示出了七个光栅，其中所示光栅的大小相等。在其他实施方式中，光栅的大小可以根据不同情况进行特殊处理。例如，每个光栅的大小都不同。
37.步骤s103：以图形化的第一阻挡层为掩膜在基底上形成第一金属层，以形成金属凸点。
38.具体地，以图形化的第一阻挡层14为掩膜，在第一阻挡层14的挡墙之间沉积金属形成第一金属层13。第一阻挡层14的高度大于第一金属层13高度，第一金属层13的高度在第一阻挡层14的厚度上下浮动40％范围内。第一金属层13形成的方法不限于电镀，溅射和化学气相沉积。优选的，本技术采用的是电镀。金属材料可以是铜、锌、金等。
39.步骤s104：在图形化的第一阻挡层上形成第二阻挡层，并图形化第二阻挡层。
40.其中，在图形化的第一阻挡层上涂覆第二光刻胶，以金属凸点调整图形为掩膜，对第二光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第二阻挡层，以剩余的第二光刻胶覆盖不需要调控高度的金属凸点。
41.曝光第二光刻胶所用掩膜版是以金属凸点调整图形为对位基础，即我需要对哪些金属凸点进行补偿，设置对应的掩膜版，无需与晶圆进行对位。是因为基底的热膨胀系数固定，形变量可控，所以芯片翘曲的程度可控，而基底后续需要进行倒装芯片，所以根据不同芯片的功能区域是不同的，在第二次进行电镀补偿金属凸点的高度时，基底上哪些位置补偿，是由后续倒装芯片决定的，而金属凸点调整图形是以后续芯片为模板制作的掩膜，是提前设计好的。
42.芯片的翘曲一般是如图1所示，两边低，中间高，所以将基底分为中心区域与边缘区域。其中，中心区域18与外围区域17的面积比为7:3～9:1。
43.具体地，在图形化的第一阻挡层14的基础上涂布光刻胶，依次经过烘烤、曝光和显影处理的步骤，图形化第二阻挡层15，在第一阻挡层14的基础上，将无需进行补偿金属高度的位置遮蔽，即覆盖基底中心区域18的第一阻挡层14的非图形区，基底中心区域18的范围由贴装芯片的各功能区域凸起高低决定。
44.本实施方式中的烘烤、曝光和显影处理与步骤s102中的烘烤、曝光和显影处理一致。
45.在一实施方式中，为了使工艺更加简便，第一阻挡层14与第二阻挡层15涂布的光刻胶不同，例如，第一阻挡层14涂布正光刻胶，第二阻挡层15涂布负光刻胶。需要注意的是，负光刻胶在曝光时，被光照射的部分不会被显影液去除，而其余不被光照射的区域则会被显影液去除，与正光刻胶相反。
46.步骤s105：以图形化的第一阻挡层和图形化的第二阻挡层为掩膜在基底上形成第二金属层，以调控金属凸点的高度。
47.具体地，以图形化的第一阻挡层14和图形化的第二阻挡层15为掩膜，在包含金属化过渡层12和第一金属层13的基底11上沉积金属，形成第二金属层16。第二金属层16以第二阻挡层为掩膜，将无需进行补偿金属高度的位置遮蔽，在以第一阻挡层14为挡墙形成的待电镀沟槽中进行二次金属沉积，使得第一金属层13与第二金属层16层叠设置，调控金属凸点的高度。可以减小曝光对位偏差造成的偏移，改善芯片压合不良。
48.在其他实施方式中，也可以多次沉积金属以形成更多的金属层来调控金属凸块补偿高度。
49.第二金属层16形成的方法不限于电镀，溅射和化学气相沉积。优选的，本技术采用的是电镀。金属材料可以是铜、锌、金等。
50.在一实施方式中，第一金属层13与第二金属层16的材料以及电镀处理参数相同，因此，第一金属层13以及第二金属层16的性质相同。电镀处理参数是指电镀工艺生产过程控制参数，包括镀液成分、ph值、电流密度、退火温度等。
51.本技术通过在第一阻挡层14的基础上，二次涂布光刻胶，将不需要进行金属凸点补偿的位置进行遮蔽，在第一阻挡层14的光栅之间进行二次金属沉积，可以有效避免曝光对位偏差造成的偏移，并且补偿后的金属凸点笔直，看不出补偿痕迹。
52.在一应用场景中，本发明提供的金属凸点的制造方法应用在cog封装工艺中，能够
提高芯片连接的可靠性。
53.请参阅图4，图4是本技术金属凸点的制造方法一实施方式的流程示意图，该制造方法包括：
54.步骤s201：提供基底。
55.步骤s202：在基底上形成第一阻挡层，并图形化第一阻挡层。
56.步骤s203：以图形化的第一阻挡层为掩膜在基底上形成第一金属层，以形成金属凸点。
57.具体地，对基底11进行第一电镀处理，以形成第一金属层13。
58.在所有金属凸点制造方法中，电镀是目前商业上最可行的方法。在实际工业生产中，考虑到成本和工艺条件，电镀提供大规模生产率，并且在金属凸点形成之后没有抛光或腐蚀工艺来改变金属凸点表面形态。因此，尤其重要的是通过电镀获得光滑表面形态。用于电镀金属凸点的理想的电镀化学方法在用焊料回焊之后产生具有优异均一性、平坦形状和无空隙金属间界面的沉积物，并且能够以高沉积速率镀覆以实现高晶片产量。
59.将含有图形化阻挡层的基底浸没在金属电镀液中，金属电镀液是指含有预镀金属的盐类溶液，通过电解使金属电镀液中的金属阳离子在基体金属表面沉积出来。
60.优选的，采用金电镀液，金耐侵蚀且具有良好的延展性，在一实施方式中，含金电镀液可以是含金导电盐和阳性活性剂、缓冲剂、整平剂、光亮剂的一种或几种添加剂组成。
61.步骤s204：平坦化第一金属层。
62.由于电镀电流不均匀，形成的电镀层的厚度可能会有略微的高低起伏，如果放任不管，后续步骤形成的多个金属凸点就会存在高度的落差，不利于倒装芯片的贴装。为了保证制作出高度均匀一致的金属凸点，使电镀后的最外层表面整平。
63.在一实施方式中，通过平坦化设备对第一金属层13和第一阻挡层14进行机械平坦化处理。经过机械平坦化处理的第一金属层13的各金属凸点之间的整体高度误差有所降低，有利于提高后续封装集成工艺的稳定性。
64.具体地，将形成有第一金属层13和第一阻挡层14的基底置于工作台上，是刨床的切削主轴旋转，且与工作台相对移动，通过钻石切削的方式对第一金属层13和第一阻挡层14进行机械平坦化处理。
65.需要说明的是，本实施例中通过平坦化设备进行机械平坦化处理，在其他实施例中还可以采用化学平坦化工艺进行平坦化处理。
66.步骤s205：在图形化的第一阻挡层上形成第二阻挡层，并图形化第二阻挡层。
67.步骤s206：以图形化的第一阻挡层和图形化的第二阻挡层为掩膜在基底上形成第二金属层，以调控金属凸点的高度。
68.具体地，对基底11进行第二电镀处理，以形成第二金属层16。
69.以图形化的第一阻挡层14和图形化的第二阻挡层15为掩膜，在第一金属层13的基础上进行二次电镀，形成第二金属层16。使得第一金属层13与第二金属层16层叠设置。在本实施方式中，第一金属层13与第二金属层16的材料以及电镀处理参数相同，电镀处理参数是指电镀工艺生产过程控制参数，包括镀液成分、ph值、电流密度、退火温度等。
70.第一金属层13以及第二金属层16是基本上均一形态且基本上不含结节的由阻挡层限定的金属特征。
71.在一实施方式中，对基底进行电镀所形成的第一金属层以及第二金属层为柱状，如金柱，需要理解的是，金柱是常用的名称，但不意味着器仅仅由金组成。
72.具体地，在进行电镀工艺后，进行退火处理生成金属凸点。由于金属凸点硬度与退火时的温度负相关。在一实施方式中，若所需要的硬度为低硬度，则退火处理的温度可以是高于或等于240度且低于或等于260度，若所需要的硬度为高硬度，则退火处理的温度可以是高于260度且低于或等于270度。
73.步骤s207：平坦化第二金属层。
74.在一实施方式中，通过平坦化设备对第二金属层16和第二阻挡层15进行机械平坦化处理。经过机械平坦化处理的第二金属层16的各金属凸块之间的整体高度误差有所降低，有利于提高后续封装集成工艺的稳定性。
75.步骤s208：去除第一阻挡层和第二阻挡层。
76.可以利用湿法或者干法刻蚀去除第一阻挡层14、第二阻挡层15。具体地，当阻挡层的材料是无机的二氧化硅、氮化硅等时，通过直接曝光显影去除阻挡层；当阻挡层的材料是无机的硅氧化物时，以遮挡层为刻蚀掩膜，干法刻蚀去除阻挡层。
77.在一实施方式中，在去除第一阻挡层14和第二阻挡层15之后，去除金属化过渡层。形成位于金属凸点和基底之间的金属化过渡层(图未示)。使第一金属层13和第二金属层16组合的金属凸点显露出来，成为可用于贴装倒装芯片的焊点。经过上述方法制作好的金属凸块材料层可以用于后续的封装集成工艺。
78.在一实施方式中，本发明还提供一种芯片，包括：芯片本体；焊盘，设置于芯片本体表面；金属凸点，设置于焊盘背对芯片本体的一侧，金属凸点利用上述任一实施方式的方法制成。
79.具体地，焊盘设置于芯片本体表面，与导电部一一对应；金属凸点，设置于焊盘背对芯片本体的一侧。由第一金属层13以及第二金属层16组成。是基本上均一形态且基本上不含结节的由阻挡限定的金属特征。
80.在芯片表面的导电部设置导电胶，利用导电胶将第一金属层13以及第二金属层16组成的金属凸点与显示屏连接。其中，导电胶可任意选择，例如各向同性导电胶、各向异性导电胶，或者例如银系导电胶、金系导电胶、铜系导电胶、炭系导电胶等，只要能够实现第一金属层以及第二金属层组成的金属凸点与显示屏连接即可，本技术对此不作限定。
81.导电胶包括树脂材料和导电颗粒。导电颗粒分散于树脂材料中。其中，导电颗粒的直径为1微米-5微米，例如1微米、3微米、5微米等，也就是说导颗粒的直径远小于金属凸块的直径，后续可利用隧道效应使导电颗粒分布于金属凸块和导电部之间，形成电的通路。
82.将金属凸块远离焊盘的一侧表面与导电部对准贴合，设置键合温度以及在芯片的非功能面施加键合压力，以及使导电颗粒、金属凸块与导电部电连接，并使导电胶包裹金属凸块的侧壁。实现芯片金属凸点与显示屏上的ito透明导电焊盘互连封装在一起，从而实现点亮屏幕。
83.芯片尺寸可以是长约30000微米，宽600微米。在实际生产过程中，晶圆越大，同一圆片上可生产的芯片就越多，可降低成本。
84.本技术通过在第一阻挡层的基础上，涂布第二光刻胶，以金属凸点调整图形为掩膜，对第二光刻胶进行光刻处理，形成图形化的第二阻挡层，以剩余的第二光刻胶覆盖不需
要调控高度的金属凸点，将不需要进行金属凸点补偿的位置进行遮蔽，进行二次金属沉积，可以有效避免曝光对位偏差造成的偏移，并且补偿后的金属凸点笔直，看不出补偿痕迹。通过机械平坦化处理使得金属凸点表面平整，解决了面板与芯片常常发生的压合不良问题。进而提高芯片连接的可靠性。
85.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。