[發明專利]碳納米管團簇作芯片凸點的倒裝芯片封裝結構的制作方法

無效

• 申請號: 201010229511.2
• 申請日: 2010-07-19
• 公開（公告）號: CN101916735A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 郭洪巖;賴志明;陳錦輝;張黎;陳棟
• 申請（專利權）人: 江陰長電先進封裝有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

(一)技術領域

本發明涉及一種具有凸點結構的倒裝芯片封裝結構的制作方法。屬半導體技術領域。

(二)背景技術

隨著半導體技術的發展，芯片的特征尺寸不斷縮小，集成度不斷提高，其端子數目不斷增加，端子間的節距也不斷縮小。當端子間的節距縮小到70um以下、端子數目多于1000以上時，傳統的引線鍵和的封裝方式已經不再適用。對于這種多端子數和端子的節距小的芯片的封裝目前大部分采用倒裝芯片的封裝方式來實現。

目前倒裝芯片所采用的通常是銅柱凸點或者錫基焊料凸點。然而，由于銅/焊料與半導體材料(通常為硅或者砷化鎵)熱膨脹系數相差比較大，在芯片服役過程中由于溫度變化而產生的熱應力通常會集中在凸點與芯片結合處的邊角部位，從而造成凸點斷裂失效。銅柱凸點由于其剛性大，變形困難，很難緩解芯片與基板之間由于熱適配造成的熱應力，從而造成芯片的斷裂失效。雖然錫基焊料凸點可以通過蠕變塑性變形在一定程度上緩解芯片與基板熱失配造成的應力，但是這種變形會對錫基焊料凸點造成不可逆轉的損傷累積，最終導致錫基焊料凸點的斷裂失效。因此必須尋找一種新的凸點材料及封裝方法來解決目前倒裝芯片封裝中存在的上述問題。

(三)發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種能減小芯片與凸點間熱應力、緩解芯片與基板間熱應力以及克服焊球凸點的形變累計損傷的碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結構的制作方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種碳納米管團簇作芯片凸點的倒裝芯片封裝結構的制作方法，包含以下三個步驟：

步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列

首先在襯底上形成掩膜，該掩膜根據芯片上芯片端子的分布來設計，然后在形成掩膜的襯底上生長碳納米管團簇陣列，碳納米管團簇陣列生長結束后將掩膜移除，至此便得到了與芯片端子分布相同的碳納米管團簇陣列；

步驟二、將步驟一得到的碳納米管團簇陣列轉移到芯片表面

首先在芯片表面涂布一層第一導電膠或導電膜，然后將步驟一得到的碳納米管團簇陣列與芯片上對應的芯片端子對準后粘連到芯片表面，粘連結束后將襯底去除，最終在芯片表面制備了碳納米管團簇凸點；

步驟三、將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上

首先在基板上涂布一層第二導電膠或導電膜，然后將步驟二制備的具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上，倒裝結束后，用底填料填充所述凸點的間隙，最后在基板背面的焊盤上放置焊球并回流，得到碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結構。

本發明的有益效果是：

1、由于本發明采用的碳納米管團簇具有與半導體材料硅相近的熱膨脹系數，因此減小了芯片與凸點間由于熱失配而產生的熱應力，增加了封裝結構的可靠性。

2、由于碳納米管團簇凸點比銅柱凸點剛性低易發生彈性變形，因此可以通過碳納米管團簇凸點的彈性變形有效的緩解芯片與基板間由于熱失配導致的熱應力。

3、由于碳納米管團簇凸點屈服強度高不會發生塑性變形，因此本發明克服了焊球凸點的塑性形變累計損傷的缺點，提高了凸點本身的可靠性。

(四)附圖說明

圖1A～圖1C為本發明形成碳納米管團簇陣列的流程示意圖。

圖2A～圖2D為本發明在芯片表面形成碳納米管團簇凸點的流程示意圖。

圖3A～圖3E為本發明將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上并形成球柵封裝結構的流程示意圖。

附圖標記：

襯底101、掩膜102、碳納米管團簇103；

芯片201、芯片端子202、第一導電膠或導電膜203；

基板301、焊盤302、第二導電膠或導電膜303、底填料304、焊球305。

(五)具體實施方式

本發明碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結構的制作方法，主要包含以下三個步驟：

步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列

參見圖1A～圖1C，圖1A～圖1C為本發明形成碳納米管團簇陣列的流程示意圖。如圖1A所示，首先在襯底101上通過光刻或其他等效的方式形成掩膜102，掩膜要根據芯片上芯片端子202的分布來設計。襯底101可以是硅或者陶瓷等材料。然后在形成掩膜的襯底上生長碳納米管團簇陣列103，如圖1B所示。碳納米管團簇陣列103生長結束后將掩膜移除。至此便得到了與芯片端子分布相同的碳納米管團簇陣列。如圖1C所示。一般情況下碳納米管團簇直徑可以在幾微米到幾百微米，高度也可以達到100微米以上。

步驟二、碳納米管團簇陣列轉移到芯片表面