[發明專利]半導體芯片焊料凸點加工方法

無效

• 申請號: 00133603.7
• 申請日: 2000-11-28
• 公開（公告）號: CN1355555A
• 公開（公告）日: 2002-06-26
• 發明（設計）人: 王文泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子中心
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

本發明屬于半導體芯片技術領域，特別是指一種半導體芯片焊料凸點加工方法。

隨著半導體集成電路(IC)的迅速發展，促進封裝技術相應發展，倒裝焊工藝正是半導體器件封裝技術領域中一種新型先進的封裝形式。所謂倒裝焊工藝是采用各種連接材料和方法，將芯片正面(有效面或I/O面)朝向基板安裝在一起。與傳統的封裝方式相比，其優點是：必要的引線最短；電感低；頻率高；最佳的噪聲控制；最大的I/O密度；最小的外形尺寸等。而凸點的加工技術是倒裝焊工藝中的主要技術環節。九十年代初，凸點加工技術以及相關的專用材料和設備已得到廣泛應用。

焊料凸點加工方法的現狀和有關引證：

國外已得到廣泛應用的凸點材料包括：金及合金如Au/Sn、Au/In等；銦；焊料。其中鉛錫合金(鉛基或無鉛合金)采用電鍍技術，使之易于加工、成本低、可規模生產，從而得到廣泛應用。鉛錫合金中60Sn/40Pb(或63Sn/37Pb)組成的焊料，是典型的低溫共融體系，共融點為183℃，具有低屈服強度和高延展性能。是一種典型的彈塑材料，從而提高了倒封焊器件的可靠性。

焊料凸點的電鍍：在已有技術中，電鍍前涂厚膠，然后在I/O端子位置刻孔(深井)，使底部金屬化層(UBM)裸露，要求四壁陡直，底部不得有膠的殘余。然后進行電鍍，孔內填充焊料；鍍后除去光刻膠，經回流工藝而成球狀凸點。為此需要專用的光刻膠，涂膠設備和厚膠刻蝕工藝。而我們的方法不要涂厚膠，以薄介質膜代替厚膠，并刻孔，直接電鍍成雛形凸點，再經回流工藝成球即凸點；同時，對于電鍍工藝有關的添加劑含量、電流密度等做合理調整，解決I/O窗孔電荷集中造成尖端放電鍍層起砂甚致燒焦問題。從而實現電鍍后形成具有一定高度的雛形焊料凸點，回流過程中焊料熔化后，靠自身表面張力作用拉起低部焊料而成球狀(半球或大半球)凸點。鑒于現有技術中涂厚膠所需的專用材料和設備均需從國外引進，而且厚膠刻蝕工藝技術難度大。

本發明的目的在于提供一種半導體芯片焊料凸點加工方法，其可簡化工藝，減少投資。

本發明一種半導體芯片焊料凸點加工方法，包括如下步驟：

步驟1：球下金屬化層；

步驟2：介質膜的淀積與刻蝕；

步驟3：電鍍工藝：a、電鍍銅微型凸點或稱厚銅：采用光亮硫酸鹽鍍液配方，鍍銅厚度5-10μm；b、電鍍鉛錫合金凸點：采用光亮鉛錫合金電鍍配方以及材料，二元系鉛錫合金一次電鍍完成；

步驟4：回流工藝：采用回流峰值溫度高于焊料熔點10-50℃，并采用中性助焊劑。

其中步驟1的球下金屬化層，鈦為粘附層，鎢為隔離層，金為電鍍基礎層；鈦厚度1000-2000、鈦鎢總厚度3000～5000、金厚度800-1000，采用濺射工藝。

其中步驟1的球下金屬化層，采用球下鋁焊盤上濺射鈦：鎢—金形成球下金屬化層。

其中步驟3中b電鍍鉛錫合金工藝，措施為：

A互連線設計：在金屬化層厚度一定的前提下，加寬互連線寬度，以便降低電阻提高電流密度均勻性；主線為50-60μm，支線為15-30μm。

B掛具的設計：掛具的設計要增加芯片表面電流輸入端子；除在芯片四周設置輸入端子外，芯片中心點同時設置此端子；從而提高凸點高度的一致性。

C球下金屬化層圖形化后鍍銅：由于芯片尺寸的增加，球下金屬化層圖形化后，再鍍銅3-5μm。

為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例對本發明作一詳細描述，其中：

圖1是本發明的工藝流程圖；

圖2是采用互連線技術焊料凸點顯微照片；

圖3是銅微型凸點照片；

圖4是焊料凸點照片；

圖5是凸點亮度沿4寸芯片直徑的分布。

首先請參閱圖1所示，本發明一種半導體芯片焊料凸點加工方法，包括如下步驟：

步驟1：球下金屬化層：鈦為粘附層，鎢為隔離層，金為電鍍基礎層；鈦厚度1000-2000、鈦鎢總厚度3000～5000、金厚度800-1000，采用濺射工藝。

步驟2：介質膜的淀積與刻蝕：本方法采用氮化硅為介質膜，厚度為3000-5000，采用等離子化學沉積(PECVD)方法；窗口的刻蝕采用濕法，以避免干法對芯片中已存儲信息的損害。

步驟3：電鍍工藝：a、電鍍銅微型凸點或稱厚銅：采用光亮硫酸鹽鍍液配方，鍍銅厚度5-10μm；b、電鍍鉛錫合金凸點：采用環保型光亮鉛錫合金電鍍配方以及材料，鍍層致密，合金成分穩定，無明顯環境污染；并且，二元系鉛錫合金一次電鍍完成；