[發明專利]在襯底上形成加強互連的方法

有效

• 申請號: 200710103556.3
• 申請日: 2007-03-06
• 公開（公告）號: CN101051614A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 蕭喜銘;周安樂;黎戈;葉興強;鄭通慶;陳蘭珠
• 申請（專利權）人: 飛思卡爾半導體公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/60;H01L23/538;H01L23/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柴毅敏

技術領域

本發明涉及一種用于在半導體晶片或印刷電路板(PCB)上形成互連的方法。更具體地，本發明涉及一種用于形成其中具有支撐結構以實現高基準距(stand-off)的加強互連的方法。

背景技術

微電子器件封裝的發展持續受到減小成本、實現更高的封裝密度和改善性能同時仍然維持或者甚至提高電路可靠性的需求的驅動。為了滿足這些目標，倒裝芯片接合工藝(其中半導體芯片被面朝下安裝在襯底或電路板上)在微電子器件封裝中已變成一種普遍的選擇。因為除去了在芯片內對于凸塊或者互連在正常情況下所需的空間，倒裝芯片接合是有利的。此外，在高頻應用中倒裝芯片通常提供優良的性能。

倒裝芯片安裝典型地分三個階段制造：在芯片上形成互連或凸塊，將凸起的芯片附裝至板或襯底，并且使用非導電材料填充凸起的芯片下剩余的空間。在半導體晶片上形成互連有許多公知的方法。一種方法包括利用絲焊器在襯底上形成金柱狀凸塊，并且利用焊料在其上形成第二柱狀凸塊以增加互連基準距。

盡管在理論上，額外的柱狀凸塊可以連續堆疊以獲得高基準距，但該工藝還是有問題的。首先，每個柱狀凸塊的頂表面是不太可能平坦的，因此使堆疊困難。其次，如果柱狀凸塊在三個或者更多的堆疊凸塊上形成，就可能在形成期間坍塌。因此，柱狀凸塊的最大數量受到限制并且基準距高度限制到大約60微米。以大約60微米的低基準距，凸塊易受到剪切應變，此剪切應變由半導體芯片和晶片襯底之間的熱膨脹系數(CTE)的不匹配產生。超額的應變可以引起凸塊破裂而導致該倒裝芯片組件失效。

另一種形成互連的方法包括提供具有由兩個細長柱形成的總基準距高度在80至120微米范圍內的細長柱。這種方法以首先在倒裝芯片上形成光致抗蝕劑層開始。然后照射部分該光致抗蝕劑以在該層中形成通孔。用銅分別填充這些孔，隨后通過焊料形成細長柱。

為了填充這些孔，整個結構可以首先放置在銅浴中并且電鍍以在這些孔中沉積銅。其后，整個結構可以放置在焊料浴中并且電鍍以用焊料填充孔中的剩余空間。然后通過化學浴除去該光致抗蝕劑層以暴露該細長柱。接著對該細長柱進行回流以將該倒裝芯片連接至襯底。

不幸地，這種形成互連的工藝費用昂貴并且使用大量化學溶液，這將產生化學廢料。另一個問題是該柱的基準距受光致抗蝕劑層厚度的限制。盡管光致抗蝕劑層的厚度可以增加，但這樣就限制了柱的間距。實際上，光致抗蝕劑層中的開口通常具有倒圓錐形，即，開口朝向焊墊處的窄端逐漸變細。因此，如果想得到精細間距，該光致抗蝕劑層的厚度可以限制到大約80微米。因此，在高基準距和精細間距之間需要權衡。

鑒于上述，期望得到一種低成本并且不涉及濕式化學試劑的形成互連的方法。此外，期望得到一種提供高基準距和精細間距的方法。

附圖說明

本發明通過以下的結合相關附圖的詳細描述將容易地理解。為便于描述，相同的參考數字指代相同的結構部件。

圖1顯示根據本發明一實施例的半導體晶片的放大截面圖。

圖2顯示根據本發明一實施例的圖1中的接收粘著劑的半導體晶片的放大截面圖。

圖3顯示根據本發明一實施例的圖2中的接收焊料源的半導體晶片的放大截面圖。

圖4顯示根據本發明一實施例的回流焊之后在圖3的半導體晶片上形成的凸塊的放大全圖。

圖5顯示根據本發明一實施例的圖4中的接收未滿層的半導體晶片的放大截面圖。

圖6A顯示根據本發明另一實施例的在半導體晶片上形成的支撐結構的放大透視圖。

圖6B顯示根據本發明一實施例的包圍圖6A中的支撐結構的互連的放大全圖。

圖6C顯示根據本發明另一實施例的圖6B中的互連的放大透視圖。

具體實施方式

提供在半導體芯片或印刷電路板(PCB)環境中的襯底上形成細長互連或凸塊的方法。在以下描述中，為了提供對本發明全面的理解，大量特殊的細節以后會提及。然而，在公知領域中可以明白，缺少這些特殊細節的部分或全部本發明也可以實現。在其它實例中，對于本發明不必要具體的眾所周知的工藝操作沒有進行詳細的描述。

在一實施例中，本發明是一種形成導電凸塊的方法，包括以下步驟：在襯底上形成支撐結構；將焊料附著至該支撐結構上；并且熔融該焊料以形成該導電凸塊。該支撐結構包括一個或多個利用導線接合工藝形成的導線回路。該焊料可以通過在該支撐結構上沉積粘著劑，然后在粘著劑上沉積焊料來附著。可選擇地，可以將該支撐結構浸入到熔融的焊料浴中來附著焊料。