一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法技术

本发明专利技术涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法。本发明专利技术提供一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法，包括以下步骤：对凸块互连结构进行表面预处理以去除其表面的污渍；将完成表面预处理的凸块互连结构进行氩气等离子体处理；将完成氩气等离子体处理的凸块互连结构进行低温等离子体处理以在所述底切结构的表面形成钝化膜，所述低温等离子体处理的温度范围为25

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法。

技术介绍

[0002]在显示面板领域中，显示驱动芯片、射频芯片等在集成电路的制作完成后，一般需要通过凸块结构与基板或其他组件进行连接。而在显示面板封装中，其主要的封装方式为薄膜覆晶封装(Chip On Film，COF)、玻璃覆晶封装(Chip On Glass，COG)、柔性面板覆晶封装(Chip On PI，COP)。凸块是形成芯片与基板等组件之间的机械连接和电气连接的关键部分，这就需要凸块具有高度的可靠性。
[0003]目前主流的凸块制作工艺主要包括以下流程，第一步为形成凸块下金属层(Under Bump Metallization layers，UBM)。其中，UBM层包括阻挡层以及位于阻挡层上方的种子层。凸块随即以电镀的方式生长在UBM层上。在凸块制造好之后，要求依次对UBM层不需要的部分以湿法刻蚀的方式进行蚀刻去除。由于湿法刻蚀的各向同性和蚀刻工艺本身需要过量蚀刻等因素，不可避免地会导致UBM层横向刻蚀过度，形成底切(Undercut)结构。
[0004]在对凸块芯片进行耐湿热可靠性试验时，由于底切结构的存在，造成底切处产生应力腐蚀和电化学腐蚀，从而导致UBM层产生开裂，严重降低了凸块的耐湿热可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法。/>[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法，所述凸块互连结构设于半导体基底上，所述半导体基底的表面具有金属垫，所述凸块互连结构包括按序设于金属垫上的底部金属层和凸块，所述底部金属层在水平面上的正投影落在所述凸块在水平面上正投影的范围内，以形成底切结构，所述底切结构包括所述凸块超出所述底部金属层的下表面区域和底部金属层的侧表面区域；所述方法包括以下步骤：
[0008]对凸块互连结构进行表面预处理以去除其表面的污渍；
[0009]将完成表面预处理的凸块互连结构进行氩气等离子体处理；
[0010]将完成氩气等离子体处理的凸块互连结构进行低温等离子体处理以在所述底切结构的表面形成钝化膜，所述低温等离子体处理的温度范围为25
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300℃。
[0011]在一更佳的实施例中，所述低温等离子体处理的温度范围为50
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120℃。
[0012]在一更佳的实施例中，所述低温等离子体的压强为0.01
‑
100mbar，所述低温等离子体处理的时间为3s
‑
12h。
[0013]在一更佳的实施例中，所述低温等离子体的压强为0.1
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1mbar，所述低温等离子体处理的时间为3s
‑
3h。
[0014]在一更佳的实施例中，所述低温等离子体处理的气体氛围为纯氮气、纯氨气、以及氮气与氨气、氢气、氧气、氩气、C4F8中的一种或多种气体按一定比例混合的气氛。
[0015]在一更佳的实施例中，所述低温等离子体处理的气体氛围为纯氮气。
[0016]在一更佳的实施例中，所述底部金属层由下至上包括阻挡层和种子层。所述阻挡层为钛和/或钛合金，所述种子层为与所述凸块相同的金属，可为金、银、铜、锡、钯或者其合金。
[0017]在一更佳的实施例中，所述钛合金为钛与其他金属形成的合金、或为钛与其他非金属形成的合金。
[0018]在一更佳的实施例中，所述钛合金为TiW，其中各元素的质量百分比为：Ti：10％
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20％，W：80％
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90％。
[0019]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0020]1)在低温条件下就可以在凸块互连结构表面形成结构紧密、覆盖完整的钝化膜，极大地提高凸块互连结构的耐腐性能。
[0021]2)制备方法简单，温度更低，且最终的测试效果突出。
[0022]3)不受复杂几何结构的限制，就可以改善器件的耐腐蚀性能。
[0023]本专利技术的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
[0025]图1为本专利技术一实施例提供的用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法的工艺流程图；
[0026]图2为凸块芯片的剖面结构示意图；
[0027]图3为未处理的凸块芯片在湿热可靠性后的扫描电镜图像；
[0028]图4为经过低温等离子体处理的凸块在湿热可靠性后的扫描电镜图像；
[0029]图5为经过湿热可靠性后，各条件下的凸块在剪切试验后的结果图
[0030]附图标记：
[0031]1、凸块；2、种子层；3、阻挡层；4、钝化层；5、金属垫；6、基底。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本专利技术不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本专利技术中的实施例，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，本专利技术所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本专利技术的限制；应进一步理解，本专利技术所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本专利技术中明确如此定义之外。
[0034]尽管列出本专利技术宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值记录得尽可能准确。但是，任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方法中得出的标准偏差的必然结果。
[0035]本专利技术一实施例提供一种凸块互连结构，参阅图2所示，所述凸块互连结构设于半导体基底(例如图2所示的衬底6)上，所述半导体基底的表面具有金属垫5及覆盖部分金属垫5的钝化层4，所述凸块互连结构包括按序设于金属垫5上的底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于，所述凸块互连结构设于半导体基底上，所述半导体基底的表面具有金属垫，所述凸块互连结构包括按序设于金属垫上的底部金属层和凸块，所述底部金属层在水平面上的正投影落在所述凸块在水平面上正投影的范围内，以形成底切结构，所述底切结构包括所述凸块超出所述底部金属层的下表面区域和底部金属层的侧表面区域；所述方法包括以下步骤：对凸块互连结构进行表面预处理以去除其表面的污渍；将完成表面预处理的凸块互连结构进行氩气等离子体处理；将完成氩气等离子体处理的凸块互连结构进行低温等离子体处理以在所述底切结构的表面形成钝化膜，所述低温等离子体处理的温度范围为25
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300℃。2.根据权利要求1所述的用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于：所述低温等离子体处理的温度范围为50
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120℃。3.根据权利要求1所述的用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方法，其特征在于：所述低温等离子体的压强为0.01
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100mbar，所述低温等离子体处理的时间为3s
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12h。4.根据权利要求3所述的用于改善凸块互连结构的耐湿热可靠性的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟毅，刘中良，江彬彬，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：