[發明專利]一種在晶圓上真空釬焊制作無空洞高可靠凸點的工藝

無效

• 申請號: 201110262557.9
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102371410A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 周海;朱海峰;姜偉;劉帥洪
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域：

本發明屬于微電子制造工藝領域；本發明涉及一種結合焊膏漏印工藝在晶圓上制作高可靠凸點的工藝。?

背景技術：

目前，在微電子領域，當凸點直徑大于250μm時，通常采用焊膏漏印技術或植球技術，之后通過再流焊技術熔化焊膏或焊料球，在晶圓上形成凸點。常用的再流焊技術包括以下幾種常用方式：熱風式加熱方式、紅外加熱方式、熱風+紅外式加熱方式、激光焊接式等。無論是否在保護性氣氛之下進行加熱，都無法避免焊接后部分焊點中會存在空洞/孔洞或氣泡，可靠程度有待進一步提高。?

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種在晶圓上真空釬焊制作無空洞高可靠凸點的工藝，該工藝提高了芯片凸點的質量，增大器件I/O引出數的同時，確保凸點的可靠性，采用真空焊接的方式，進行回流焊，使得凸點和芯片表面連接更加可靠。?

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：?

一種在晶圓上真空釬焊制作無空洞高可靠凸點的工藝，采用真空釬焊爐進行焊接，焊接過程如下：首先抽真空，其次通入氮氣，然后抽真空，再在氮氣氣氛中預加熱至150℃±10℃，然后升溫至210℃±10℃，再抽真空，最后水冷降溫、回充氮氣。?

所述焊接過程處于氮氣保護氣氛或真空狀態。?

所述焊接過程中，采用不銹鋼板底部加熱方式，焊接時，晶圓置于不銹鋼底板上，焊接過程晶圓靜止不動，焊接時，焊料保持靜止；在焊料熔化階段，采用真空氣氛，將焊料內的起泡氣體等徹底排除，之后降溫再回充氮氣，清洗助焊劑。?

本工藝技術結合漏印工藝方法，實現了直徑150微米、高度100微米以及間距250微米的小尺寸凸點的制作。工藝一致性好，流程簡單、生產效率高、成本低廉、適于大批量生產。漏印的BGA凸點高度容差小于3.0μm，線性一致性小于5μm，剪切強度、接觸電阻等指標均滿足可靠性要求。(其中150微米/100微米/250微米凸點分別指指凸點直徑、高度以及間距。)?

具體實施方式：

采用771所所產芯片314，進行二次布線后，焊盤直徑為0.15mm，進行焊膏印刷、再流焊、清洗以及檢測。?

清洗后進行考核測量，結果如下：?

A、剪切強度測試?

對芯片表面的焊錫球進行剪切力測試，共測試50個點，測試數值見表1。?

表1剪切強度測試數據表?

剪切力數值在244.90g～332.10g之間，平均值275g，遠大于國軍標標準，滿足使用要求。?

B、接觸電阻測試?

對漏印凸點與焊盤之間的接觸電阻進行測量，在2英寸硅片上在不同位置選取5個芯片，每個芯片上7個凸點，共35組數據。測量數據見表2。?

表2漏印凸點與焊盤接觸電阻測試數據表?

從表中數據可以看出，漏印凸點與焊盤間的接觸電阻數值從38m～55mΩ，平均值小于50mΩ。?

D、基片上座后，帶有凸點的LB314芯片倒裝在基片中實現電連接。?

倒裝后的芯片在LB314電路中按照詳細規范要求進行測試。?

考核結果：?

a.倒裝后測試：?

采用LB314對20只生長凸點后倒裝的芯片進行測試，所有芯片全部合格，?

b.高溫熱存試驗?

凸點芯片倒裝、上座、測試后抽取10只進行1000小時熱存(125℃)，熱存結束后重新進行電測試，10只電路各項參數合格，芯片功能正常。?

c.高、低溫循環試驗?

凸點芯片按照：-65℃～+150℃，1000Cycle，1Cycle/h條件要求，完成高、低溫循環試驗，進行電測試10只電路各項參數合格，芯片功能正常。?

d.高溫、高濕試驗?

凸點芯片倒裝、上座、測試后抽取10只電路進行高溫、高濕存儲試驗，條件為：85℃，85％RH，1000h，0.5個大氣壓，試驗后進行電測試，10只電路各項參數合格，芯片功能正常。?

e.壓力蒸氣試驗?

對生長好凸點的芯片表面進行包封膠保護，只暴露出凸點，按照壓力蒸氣考核標準完成考核試驗，考核條件：121℃，100％RH，96h，2個大氣壓。?

考核后，將芯片倒裝、上座后進行電測試，經過壓力蒸氣試驗后，表面鏡檢5只電路表面均合格，各項參數合格，芯片功能正常。?