特許 7614396 ウエハ表面に誘電体層を作製する方法、ウエハ構造およびバンプ成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】ウエハ表面に誘電体層を作製する方法、ウエハ構造およびバンプ成形方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20250107BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 H

H01L21/92 602H

H01L21/92 604M

H01L21/92 604S

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2023563120

(86)(22)【出願日】2021-11-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-28

(86)【国際出願番号】 CN2021132274

(87)【国際公開番号】W WO2023273110

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2023-10-13

(31)【優先権主張番号】202110735094.7

(32)【優先日】2021-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521536442

【氏名又は名称】▲チー▼中科技（蘇州）有限公司

(73)【特許権者】

【識別番号】523243719

【氏名又は名称】合肥▲チー▼中科技股分有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】シュイ グァンモン

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００１８１２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２８２３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１４１１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２３９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００７１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１７９９２４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５２５５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００９－５１３０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１３９２０２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２０１７９７８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／００－ ７／２４

９／００－ ９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０

２１／４６

２１／８８－２１／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハを用意し、ウエハは基板、基板上に形成されたボンディングパッドおよびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出するステップと、
ウエハの上面を金属層で覆い、金属層の厚さは０．３μｍ以上であり、前記金属層は前記ウエハ上面に成形されたＵＢＭ金属層であるステップと、
前記金属層の上面をフォトレジストで覆ってフォトレジスト層を形成するステップと、
目標位置以外のフォトレジスト層を除去し、残りのフォトレジスト層が目標位置の上にフォトレジストブロックを形成し、目標位置以外の金属層が外側に露出するステップと、
目標位置以外かつ外側に露出する金属層を除去した後、フォトレジストブロックを除去し、目標位置の金属層が金属ブロックを形成し、この金属ブロックをウエハ上面のアライメントマークとし、前記金属ブロックはパッシベーション層の上にのみ形成され、アライメントマークが形成されたウエハの上面に誘電体層が形成されるステップと、
パッシベーション層の開口上の誘電体層を除去して前記ボンディングパッドが外側に露出するするステップと、
誘電体層の上面およびボンディングパッドの上面をシード層で覆うステップと、
シード層の上にフォトレジスト層を形成し、目標位置のフォトレジスト層を除去して外側に露出する前記ボンディングパッドのフォトレジスト層ペインを形成するステップと、
フォトレジスト層ペイン内に金属バンプを成形するステップと、を含む、ことを特徴とするバンプ成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体パッケージングの技術分野に関し、特に、ウエハ表面に誘電体層を作製する方法、ウエハ構造およびバンプ成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィ技術のほぼ全ての工程は、アライメントまたは位置合わせ工程に関連する。いわゆるアライメントまたは位置合わせプロセスとは、フォトリソグラフィ装置上の機械または人間の目によって基板表面上の特別なアライメントマーク（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｋ）を認識することを指し、後の工程と前の工程との間には位置の重複が存在する。ウェハの場合、不正確なアライメントに起因する位置ずれは、後続のパターンの歪みまたはレジストレーションのずれをもたらし、最終的に半導体デバイスの電気的特性に悪影響を及ぼす。

【0003】

ウェハパッケージングテストの分野では、ウェハの表面には通常多数のIC回路層が分布しているため、ウェハパッケージングテスト技術が特に重要になる。現在、ウェハ表面のIC回路層の高低差は0.1μm程度と小さいものがあり、パッケージング工程（PI被覆など）で誘電体層を加工すると、ウェハ表面にフォトレジストを塗布した後、下部の回路層を表示することができず、その結果、ウェハ表面のアライメントマークがフォトレジストを塗布した後、全く見えなくなり、露光機がアライメントマークを認識できなくなり、連続生産ができなくなる。この場合、パッケージングメーカーは、アライメントマークを再作成するために、ウェハを上流のウェハプロバイダーに返却しなければならず、もちろん、これは非常に面倒であるため、パッケージングメーカーは連続生産を行うことができず、生産効率を大幅に低下させる。このように、誘電体層が形成された後でもウェハ表面のアライメントマークを視認できるようにする方法は、現在解決が急がれている技術的課題であることがわかる。

【発明の概要】

【0004】

本出願が解決しようとする技術的課題は、先行技術におけるアライメントマークが不明瞭であるという問題を改善するために、ウエハ表面に誘電体層を作製する方法を提供する。

【0005】

上記技術的課題を解決するために、本出願は、ウエハ表面に誘電体層を作製する方法を提供し、この方法は、
ウエハを用意し、前記ウエハは基板、基板上に形成されたボンディングパッドおよびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出するステップと、
ウエハの上面を金属層で覆い、金属層の厚さは０．３μｍ以上であり、前記金属層は前記ウエハ上面に成形されたＵＢＭ金属層であるステップと、
前記金属層の上面をフォトレジストで覆ってフォトレジスト層を形成するステップと、
目標位置以外のフォトレジスト層を除去し、残りのフォトレジスト層が目標位置の上にフォトレジストブロックを形成し、目標位置以外の金属層が外側に露出するステップと、
目標位置以外かつ外側に露出する金属層を除去した後、フォトレジストブロックを除去し、目標位置の金属層が金属ブロックを形成し、この金属ブロックをウエハ上面のアライメントマークとし、この金属ブロックはパッシベーション層の上にのみ形成されるステップと、
金属ブロックが形成されたウエハの上面に誘電体層を形成するステップと、を含む。

【0006】

さらに、ＵＢＭ金属層は下から上へクロム層、クロム銅層および銅層からなる。

【0007】

さらに、「目標位置以外のフォトレジスト層を除去する」ステップは、
マスクを用いて目標位置のフォトレジスト層を遮蔽し、目標位置以外のフォトレジスト層を露光するステップと、
現像工程により目標位置以外のフォトレジストを除去するステップと、を含む。

【0008】

さらに、前記現像工程は、化学現像剤を用いて目標位置以外の領域のフォトレジストを溶解させ、フォトレジスト下方の金属層をウエハ表面に露出させるものである。

【0009】

ウエハ構造は、基板、基板上に形成されたボンディングパッドおよびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出し、
前記パッシベーション層の上面に前記アライメントマークが形成され、前記アライメントマークは厚さ０．３μｍ以上の金属ブロックである。

【0010】

さらに、前記金属ブロックはＵＢＭ金属層である。

【0011】

バンプ成形方法は、
ウエハを用意し、ウエハは基板、基板上に形成されたボンディングパッドおよびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出するステップと、
ウエハの上面を金属層で覆い、金属層の厚さは０．３μｍ以上であり、前記金属層は前記ウエハ上面に成形されたＵＢＭ金属層であるステップと、
前記金属層の上面をフォトレジストで覆ってフォトレジスト層を形成するステップと、
目標位置以外のフォトレジスト層を除去し、残りのフォトレジスト層が目標位置の上にフォトレジストブロックを形成し、目標位置以外の金属層が外側に露出するステップと、
目標位置以外かつ外側に露出する金属層を除去した後、フォトレジストブロックを除去し、目標位置の金属層が金属ブロックを形成し、この金属ブロックをウエハ上面のアライメントマークとし、前記金属ブロックはパッシベーション層の上にのみ形成され、アライメントマークが形成されたウエハの上面に誘電体層が形成されるステップと、
パッシベーション層の開口上の誘電体層を除去して前記ボンディングパッドが外側に露出するするステップと、
誘電体層の上面およびボンディングパッドの上面をシード層で覆うステップと、
シード層の上にフォトレジスト層を形成し、目標位置のフォトレジスト層を除去して外側に露出する前記ボンディングパッドのフォトレジスト層ペインを形成するステップと、
フォトレジスト層ペイン内に金属バンプを成形するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

先行技術と比較すると、本出願は、ウエハ誘電体層の作製工程を最適化し、ウエハ表面に誘電体層を形成する前に、ウエハ表面にアライメントマークを予め作製する。アライメントマークの厚さは０．３μｍ以上であり、比較的目立ちで容易に視認でき、ウエハの後続工程（例えば誘電体層作製階段）において良好に認識されて位置決めに使用でき、後続工程の進行に有益であり、誘電体層作製階段における見えないアライメントマークによる再加工の問題を効果的に回避し、プロセス工程の連続性を確保し、生産効率を向上させ、再加工の人件費および材料費を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本出願によるウエハ表面に誘電体層を作製する方法のフローチャートである。

【図2】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図3】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図4】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図5】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図6】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図7】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図8】本出願によるウエハ表面誘電体層のアライメントマークの成形工程を示す概略図である。

【図9】本出願によるウエハ内のアライメントマークの概略構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して説明する実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するものに過ぎず、本発明の限定として理解されない。

【0015】

図１に示すように、本出願はウエハ表面に誘電体層を作製する方法を提供し、金属層を用いてウエハ１０上にアライメントマーク２０を形成し、アライメントマーク２０は比較的容易に視認でき、後続工程において簡便に認識でき、アライメントに使用することができる。本出願の好ましい実施例では、前記ウエハ表面に誘電体層を作製する方法は、
Ｓ１：図２に示すように、ウエハ１０を用意し、前記ウエハ１０は、基板、基板上に形成されたボンディングパッド１０１およびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出するステップと、
Ｓ２：ウエハ１０の上面にアライメントマーク２０を形成し、前記アライメントマーク２０は厚さ０．３μｍ以上の金属ブロックであり、アライメントマーク２０はウエハ１０のパッシベーション層の上にのみ形成され、ウエハ１０のボンディングパッド１０１の上にアライメントマーク２０が形成されないステップと、
Ｓ３：アライメントマーク２０が形成されたウエハの上面に誘電体層を形成するステップと、を含む。

【0016】

ここで、前記の「ウエハ１０の上面にアライメントマーク２０を形成する」ステップは、
Ｓ２１：図３に示すように、ウエハ１０の上面を金属層３０で覆い、金属層３０の厚さは０．３μｍ以上であるステップと、
Ｓ２２：目標位置以外の金属層を除去して金属ブロックを形成し、目標位置はアライメントマークが所在する位置であるステップと、を含む。

【0017】

具体的に、前記金属層３０は、前記ウエハ上面に成形されたＵＢＭ金属層（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）である。ＵＢＭ金属層は、マグネトロンスパッタリング法により前記ウエハ１０の表面に成膜され、ＵＢＭ金属層は一般に多層構造の複合層である。本実施例では、ＵＢＭ金属層は下から上へクロム層、クロム銅層および銅層からなる。別の実施例では、ＵＢＭ金属層はニッケル含有金属複合層であってもよい。前記金属層３０は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの金属であってもよい。

【0018】

この金属層３０はウエハ１０の表面全体を覆い、前記ＵＢＭ金属層は、実際の使用中にウエハ１０の表面の突起または窪みに対する拡大効果を可能にする。ウエハ１０の上面をＵＢＭ金属層で覆うことにより、ウエハ１０の上面に元々ある突起をより目立たせることができる。このように、上記突起を有するウエハ１０に対して、より明白なアライメントマーク２０を得ることができるので、後続工程において、アライメントマーク２０のアライメント役割をより良好に果たすことができる。

【0019】

先行技術では、アライメントマークは、誘電体層で覆われた後誘電体層によって平滑化されやすく、すなわち、誘電体層上のアライメントマークの位置を見つけることが困難であり、誘電体層を形成した後の操作では、チップのアライメントを行うことができない。本実施例では、ウエハ１０の上面に金属層３０の突起を形成し、この突起を新たなアライメントマーク２０として使用し、ウエハ１０が誘電体層で覆われてもアライメントマーク２０を明白に表示することができる。もちろん、他の実施例では、アライメントマーク２０はウエハ１０表面の窪みに設けられてもよく、アライメントマーク２０が突起の場合、突起の高さが０．３μｍを下回ることができず、同様に、アライメントマーク２０が窪みの場合、アライメントマーク２０の深さも０．３μｍを下回ることができないことに留意されたい。

【0020】

具体的に、Ｓ２２：「目標位置以外の金属層を除去して金属ブロックを形成する」ステップは、
Ｓ２２１：図４に示すように、前記金属層３０の上面をフォトレジストで覆ってフォトレジスト層４０を形成し、前記フォトレジストは感光性樹脂、感光剤および溶剤からなる感光性混合液体であり、前記フォトレジストに光を照射した後、露光領域で速やかに光硬化反応を起こし、所要のパターンまたは画像を得るステップと、
Ｓ２２２：図５および図６に示すように、目標位置以外のフォトレジスト層を除去し、残りのフォトレジスト層が目標位置上にフォトレジストブロック４０１を形成し、目標位置以外の金属層３０が外側に露出し、目標位置がパッシベーション層上の間隔位置にのみ位置し、目標位置はボンディングパッド上の領域を含まなく、具体的に、マスクを用いて目標位置のフォトレジスト層を遮蔽し、目標位置以外のフォトレジスト層を露光し、その後現像工程により目標位置以外のフォトレジストを除去し、前記現像工程は、化学現像剤を用いて目標位置以外領域のフォトレジストを溶解させ、フォトレジスト下方の金属層をウエハ表面に露出するものであり、目標位置はアライメントマーク２０に対応する位置であるステップと、
Ｓ２２３：図６～図８に示すように、外側に露出する目標位置以外の金属層を除去した後、フォトレジストブロックを除去して前記アライメントマーク２０を形成するステップと、を含む。具体的に、エッチング工程を用いて目標位置以外の領域の金属層を除去し、下方のウエハ１０を露出させ、この目標位置の金属層および金属層表面を覆うフォトレジストを維持する。この場合、前記目標位置以外の前記ウエハ１０の表面の領域は金属層やフォトレジストで覆われなく、最後に、目標位置のフォトレジストを除去し、金属層をウエハ表面に露出してアライメントマークを形成する。

【0021】

具体的に、ウェットエッチングにより目標位置のフォトレジスト３０を除去し、フォトレジストで覆われた下方の金属層をウエハ１０の表面に露出させることができ、この場合、ウエハ１０の表面は目標位置のみ金属層で覆われ、最終的にこの金属層が金属バンプを形成し、ウエハ１０の表面から突出してウエハ１０の表面のアライメントマークとなる。

【0022】

「ウエハ１０の表面に誘電体層を形成する」ステップにおいて、前記誘電体層はＰＩフィルム、すなわちポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩと略称する）フィルムであってもよい。

【0023】

本発明の別の実施例は、ウエハ構造をさらに開示し、図９に示すように、基板、基板上に形成されたボンディングパッド１０１およびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出し、
前記パッシベーション層の上面にアライメントマークが形成され、前記アライメントマークは厚さ０．３μｍ以上の金属ブロックである。ここで、前記金属ブロックはＵＢＭ金属層である。

【0024】

本発明の別の実施例は、バンプ成形方法をさらに開示し、
ウエハを用意し、ウエハは基板、基板上に形成されたボンディングパッドおよびパッシベーション層を含み、前記ボンディングパッドはパッシベーション層上のパッシベーション層の開口から外側に露出するステップと、
ウエハの上面にアライメントマークを形成し、前記アライメントマークは厚さ０．３μｍ以上の金属ブロックであるステップと、
アライメントマークが形成されたウエハの上面に誘電体層を形成するステップと、
パッシベーション層の開口上の誘電体層を除去して前記ボンディングパッドを外側に露出するステップと、
誘電体層の上面およびボンディングパッドの上面をシード層で覆うステップと、
シード層の上にフォトレジスト層を形成し、目標位置のフォトレジスト層を除去して外側に露出する前記ボンディングパッドのフォトレジスト層ペインを形成するステップと、
フォトレジスト層ペイン内に金属バンプを形成するステップと、を含む。

【0025】

要約すると、本出願は、ウエハ１０の加工工程を簡略化し、ウエハ１０の上面に誘電体層を形成する前に、ウエハ１０の表面にアライメントマークを予め作製する。アライメントマークは０．３μｍ以上であり、誘電体層で覆われても比較的目立ちで容易に視認でき、ウエハ１０の後続工程（例えば誘電体層作製階段）において良好に認識されて位置決めに使用でき、後続工程の進行に有益である。誘電体層作製階段における見えないアライメントマークによる再加工の問題を効果的に回避し、プロセス工程の連続性を確保し、生産効率を向上させ、再加工の人件費および材料費を節約することができる。

【0026】

以上、添付図面に示した実施例に従って本発明の構造、特徴および作用効果を詳細に説明したが、以上の説明は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明は添付図面に示される実施範囲に限定されるものではなく、本発明の概念に従ってなされた変更や等価変更に修正された等価実施例は、本明細書および添付図面によってカバーされる精神を超えない限り、すべて本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0027】

１０ ウエハ
１０１ ボンディングパッド
２０ アライメントマーク
３０ 金属層
４０ フォトレジスト層
４０１ フォトレジストブロック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】