專利名稱：平坦化金屬凸塊表面的方法
技術領域：
本發明有關一種半導體結構，特別是有關一種消除在晶片上多個金屬凸塊 的粗糙表面的方法。
背景技術：
為了能提供半導體借由工藝于進入毫微米(sub-half micron)之后所需要 達到的平坦度，美國IBM公司經過長期的發展，成功的開發出一種稱為化學機 械研磨法(Chemical mechanical polishing, CMP)的工藝。CMP是目前已知唯 一能提供VLSI或是ULSI工藝全面性平坦化的方法。如果工藝的控制參數選擇 于最適的值，CMP可提供研磨表面高達94。/。以上的平坦度。
以現今的凸塊工藝技術， 一整片晶片或是芯片上所有的金屬凸塊的平坦化 以及凸塊高度均勻性總是難以控制。其主要的原因是在于電鍍時的電流密度 與電鍍液的濃度較難以控制。也因為如此，無論是在單一晶片內或是兩個晶片 之間或是芯片之間的金屬凸塊高度始終無法有效的控制。由于在制作金屬凸塊 時，工藝的不均勻性，使得在晶片上的多個金屬凸塊的高度不一致，其高度的 差異性會導致于良率的降低。在己知技術中，如中國臺灣專利公告第583729 號所揭露，利用一種具有平面壓板的加壓裝置來消除凸塊高度差異性，其方法 包括提供具有平面壓板的加壓裝置；對齊平面壓板與晶片及芯片，使得平面 壓板對齊晶片及芯片上需要消除多個金屬凸塊之間高度差異的區域。借助平面 壓板加壓于晶片及芯片至一預定高度，在此預定高度是指平面壓板與晶片及芯 片的距離。接著，將平面壓板與晶片及芯片分開。
在此已知技術中，是揭露另一種解決凸塊之間高度差異性的方法，其同樣 是提供具有平面壓板的加壓裝置；涂布保護層材料于多個金屬凸塊上，以及相 鄰的任意兩個金屬凸塊之間的間隙以形成一保護層；對齊平面壓板與晶片及芯 片，使得平面壓板對齊晶片及芯片上需要消除多個金屬凸塊之間高度差異的區 域；然后，通過平面壓板加壓于晶片及芯片至一預定高度，此預定高度是指平 面壓板與晶片及芯片的距離。接著，將平面壓板與晶片及芯片分開，并且移除各間隙之間的保護層材料。

發明內容
鑒于以上的問題，本發明的主要目的在于提供一種平坦化金屬凸塊表面的 方法，使得晶片的主動面上的多個金屬凸塊的表面均為一平坦化的表面。
根據以上目的，本發明提供一種平坦化金屬凸塊表面的方法，包含提供 一晶片，具有一主動面及一背面，且于主動面上具有多個金屬凸塊，其中每一 個金屬凸塊的一表面為一粗糙表面；提供一平坦裝置，其具有一上壓板；傳送 晶片且置放在平坦裝置上，以使晶片的主動面的多個金屬凸塊朝向平坦裝置的 上壓板的下表面；施予一壓力于晶片的主動面的多個金屬凸塊上，是將上壓板 的下表面向下且與晶片的主動面上的多個金屬凸塊的粗糙表面接觸，以平坦化 晶片的主動面上的多個金屬凸塊的粗糙表面；及移除上壓板，是將上壓板與晶 片的主動面上的多個金屬凸塊分離，以使得晶片的主動面上的多個金屬凸塊的 表面為一平坦化的表面。
本發明還提供另一種平坦化金屬凸塊的方法，包含提供一晶片，具有一 主動面及一背面，且于主動面上具有多個金屬凸塊，其中每一個金屬凸塊的一 表面為一粗糙表面；提供一平坦裝置，其具有一上壓板；傳送晶片置放在平坦 裝置上，且晶片的主動面的多個金屬凸塊朝向上壓板的一下表面；施予一壓力 于晶片的主動面上的多個金屬凸塊，是將上壓板的下表面與晶片的主動面上的 多個金屬凸塊的粗糙表面接觸，以平坦化晶片的主動面上的多個金屬凸塊的粗 糙表面；真空抽吸上壓板與晶片的多個金屬凸塊之間的壓力，使得平坦裝置與 晶片之間的壓力為一負壓；及移除平坦裝置，是將上壓板與晶片的主動面上的 多個金屬凸塊分離，使得晶片的主動面上的多個金屬凸塊的表面為一平坦化的 表面。
本發明又揭露一種金屬凸塊，設置在一晶片的主動面的多個焊墊上，其具 有一粗糙表面，借助一平坦裝置以消除粗糙表面，其特征在于金屬凸塊具有 一平坦化表面。


以下將配合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細的說明，以使能更清楚理 解本發明的目的、構造、特征、及其功能，其中圖1A至圖1D是根據本發明所揭露的技術，表示形成金屬凸塊的各步驟流 程示意圖2是根據本發明所揭露的技術，表示將具有多個金凸塊的晶片置放在一 平坦裝置內的示意圖3是根據本發明所揭露的技術，表示將平坦裝置與晶片上的多個凸塊接 觸，用以移除金屬凸塊的粗糙表面的示意圖4是根據本發明所揭露的技術，表示于平坦裝置及晶片之間執行一抽吸 真空的步驟；
圖5是根據本發明所揭露的技術，表示將平坦裝置與具有多個金屬凸塊的 晶片分離的示意圖；及
圖6是根據本發明所揭露的技術，表示具有平坦表面的多個金屬凸塊的示 意圖。
具體實施例方式
本發明在此所探討的方向為一種金屬凸塊表面平坦化方法，是利用一平坦 裝置，在具有粗糙表面的金屬凸塊上進平坦化的方法。為了能徹底地了解本發 明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。在此，眾所周知的金屬凸塊 形成在芯片的方式及芯片薄化等后段工序的詳細步驟并未描述于細節中，以避 免造成本發明不必要的限制。然而，對于本發明的較佳實施例，則會詳細描述 如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其它的實施例 中，且本發明的范圍不受限定，其以之后的專利范圍為準。
圖1A至圖1D是表示形成金屬凸塊的各步驟流程示意圖。首先，提供一晶 片10，于一主動面102上具有多個焊墊110;接著，利用半導體工藝，在晶片 10的主動面102上形成一高分子材料層(polymer material layer) 20，以覆蓋 整個晶片10的主動面102以及每一個焊墊110，如圖1A所示。在此，高分子 材料層20也可以聚酰亞胺(polyimide layer)層。
然后，形成一圖案化的光致抗蝕劑層(未在圖中表示)在高分子材料層20 上；緊接著執行一蝕刻及顯影的步驟，移除部份高分子材料層20以形成一圖 案化的高分子材料層202在晶片IO的主動面102上，且曝露出晶片IO的主動 面102上的多個焊墊110，如圖1B所示。接下來，在移除圖案化的光致抗蝕劑 層之后，在己曝露的多個焊墊110上形成多個圖案化的UBM層(未在圖中表示)；接著，形成一金屬層30以覆蓋在圖案化的高分子材料層202以及圖案化的UBM 層上；緊接著，執行另一半導體工藝，形成另一圖案化的光致抗蝕劑層(未在 圖中表示)在金屬層30上；執行一蝕刻及顯影步驟，以移除部份的金屬層30; 最后移除掉圖案化的高分子材料層202，以形成多個金屬凸塊30在晶片10的 主動面102上。
根據以上所述，形成金屬層30的方法還包括先形成一晶粒層(seed layer)(未在圖中表示)在圖案化的高分子材料層202及晶片10的主動面102 的多個焊墊110上；然后利用電鍍的方式將金屬層30形成在晶粒層上。在此 實施例中，其凸塊30的材質可以是金屬，最佳的實施例是利用金(Au)做為凸 塊30的材料。
然而，在電鍍形成金屬層30的過程中，利用電鍍藥水添加劑的調整以及 電鍍時的參數的變更，可以達到電鍍金屬凸塊30表面粗糙度的控制，但是在 工藝上有其極限。在己知的技術中雖然利用保護層(未在圖中表示)的厚度條件 更是影響金屬凸塊30的表面粗糙度的最大因素。因此，在本發明的實施例中， 是利用平坦裝置將具有粗糙表面301的金屬凸塊30消除以使得在晶片10的主 動面102上的多個金屬凸塊30具有平坦的表面。
接下來，請參考圖2，是表示將具有多個金凸塊的晶片置放在一平坦裝置 內的示意圖。在此，平坦裝置40包含一置放晶片的一平臺402以及一上壓板 404，且上壓板的一下表面為一均勻的平坦表面。然后，將晶片10置放在平坦 裝置40的平臺402上，且將具有多個金屬凸塊30的主動面102朝上置放。 接著請參考圖3,是表示將平坦裝置與晶片上的多個凸塊接觸，用以移除 金屬凸塊的粗糙表面的示意圖。在圖3中，是將平坦裝置40中的上壓板404 向下且與晶片10的主動面102上的多個金屬凸塊30的粗糙表面301接觸。
緊接著，借助吸真空的方式(箭頭50)，將平坦裝置40內的壓力向外界環 境吸出，使得平坦裝置40的上壓板404與晶片10的主動面102上多個金屬凸 塊30之間，都處于負壓的狀態。此方式的優點在于，借助抽吸真空并配合平 坦裝置40，使得平坦裝置40的上壓板404向下，且平均的施予壓力在晶片10 的主動面102的多個金屬凸塊30的粗糙表面301上，如圖4所示。
接著，圖5是表示將平坦裝置與具有多個金屬凸塊的晶片分離的示意圖。 當完成抽吸真空的步驟之后，是將平坦裝置40的上壓板404與晶片10的主動 面102上的多個金屬凸塊30分離，由于平坦裝置40的上壓板404與晶片10的主動面102上的多個金屬凸塊30接觸的上壓板404的下表面為一平坦的表 面，因此，在抽吸真空的同時，平坦裝置40的上壓板404可以移除每一個金 屬凸塊30的粗糙表面301,如圖5所示。
最后，如圖6所示，將晶片10從平坦裝置40的平臺402上移出，以得到 多個具有平坦表面303的金屬凸塊30的晶片10。
因此，根據以上所述，是利用平坦裝置40且配合抽吸真空的方式，可以 借助抽吸真空的方式，使得置放在金屬凸塊30表面上的上壓板402可以施予 一平均壓力在金屬凸塊30上，以消除金屬凸塊30的粗糙表面301而使得金屬 凸塊30具有平坦的表面。
雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發明， 任何熟悉本技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作出種種等同的改 變或替換，因此本發明的專利保護范圍須視本說明書所附的本申請權利要求范 圍所界定的為準。
權利要求
1.一種平坦化金屬凸塊的方法，包含提供一晶片，具有一主動面及一背面，且于該主動面上具有多個金屬凸塊，其中每一該金屬凸塊的一表面為一粗糙表面；提供一平坦裝置，其具有一上壓板；傳送該晶片置放在該平坦裝置上，以使該晶片的該主動面的這些金屬凸塊朝向該上壓板的一下表面；施予一壓力于該晶片的該主動面的這些金屬凸塊上，是將該上壓板的該下表面向下且與該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊的該粗糙表面接觸，以平坦化該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊的該粗糙表面；及移除該上壓板，是將該上壓板與該晶片的該主動面的這些金屬凸塊分離，以使得該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊的該表面為一平坦化的表面。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于該上壓板為剛性壓板。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于該上壓板為軟性壓板。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于該上壓板的該下表面為一平坦表面。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包含真空抽吸該平坦裝置與該 晶片的該主動面的這些金屬凸塊之間的壓力，以使得該平坦裝置與該晶片之間的該 壓力為一負壓。
6. —種平坦化金屬凸塊表面的方法，包含提供一晶片，具有一主動面及一背面，且于該主動面上具有多個金屬凸塊，其 中每一該金屬凸塊的一表面為一粗糙表面； 提供一平坦裝置，其具有一上壓板；傳送該晶片置放在該平坦裝置上，且該晶片的該主動面的這些金屬凸塊朝向該 上壓板的一下表面；施予一壓力于該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊，是將該上壓板的該下表面 與該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊的該粗糙表面接觸，以平坦化該晶片的該主 動面上的這些金屬凸塊的該粗糙表面；真空抽吸該上壓板與該晶片的該主動面的這些金屬凸塊之間的壓力，使得該平坦裝置與該晶片之間的該壓力為一負壓；及移除該平坦裝置，是將該上壓板與該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊分離， 使得該晶片的該主動面上的這些金屬凸塊的該表面為一平坦化的表面。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于該上壓板的該下表面為一平坦表面。
8. —種金屬凸塊，設置在一晶片的一主動面的多個焊墊上，其具有一粗糙表 面，借助一平坦裝置以消除該粗糙表面，其特征在于該金屬凸塊具有一平坦化表面。
9. 根據權利要求8所述的金屬凸塊，其特征在于該平坦裝置還包含一上壓板， 用以壓平該金屬凸塊的該粗糙表面以形成該平坦化表面在該金屬凸塊上。
10. 根據權利要求8所述的金屬凸塊，其特征在于該上壓板還包含一平坦化的 下表面。
全文摘要
一種平坦化金屬凸塊表面的方法，包含提供晶片，于主動面上具有多個金屬凸塊，其中每一個金屬凸塊的表面為粗糙表面；提供平坦裝置，其具有上壓板；傳送晶片且置放在平坦裝置上，以使晶片的主動面的多個金屬凸塊朝向平坦裝置的上壓板的下表面；施加一壓力于晶片的主動面的多個金屬凸塊，是將上壓板的下表面向下且與晶片的主動面上的多個金屬凸塊的粗糙表面接觸，以平坦化晶片的主動面上的多個金屬凸塊的粗糙表面；及移除上壓板，是將上壓板與晶片的主動面上的多個金屬凸塊分離，以使得晶片的主動面上的多個金屬凸塊的表面為平坦化的表面。
文檔編號H01L21/02GK101621015SQ20081013046
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者傅文勇 申請人:南茂科技股份有限公司;百慕達南茂科技股份有限公司