[發明專利]一種集成電路芯片重新布線的壓印方法

有效

• 申請號: 201110381993.8
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102522366B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 金鵬;李磊
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司44281
• 代理人: 郭燕

技術領域

本發明涉及集成電路封裝領域，具體地涉及一種倒裝芯片重新布線的方法。

背景技術

電子封裝技術在電子工業中起著重要的作用，隨著電路和系統復雜性的迅速提高，對電子封裝的要求也越來越高，這是因為電子封裝直接影響著器件和集成電路的電、熱、光和機械性能，決定著電子產品的大小、重量、應用方便性、壽命、可靠性、性能和成本。因此，器件和集成電路要求封裝具有優良的電性能、熱性能、機械性能和光學性能，同時必須具有高的可靠性和低的成本，這就對電子封裝提出了更加嚴格的要求。

隨著集成電路密度的增大，電路的數目增加。雖然增加的電路數量引起增加的用于將集成電路連接到下一封裝層級的接觸焊盤數，但增大的電路密度導致較小的芯片。因此，現在存在對更大的布線密度和增加用于從集成電路芯片到下一封裝層級的連接的接觸焊盤數的需要。集成電路特征尺寸不斷表小，當最小特征尺寸和線間距小于光刻所用光源的波長時，光的衍射和光刻膠顯影、刻蝕特性等因素將引起掩模圖形和硅片表面實際印刷圖形之間的不一致，IC版圖圖形轉移失真顯著加大，光刻工藝中采用過短的波長，費用高且不穩定，所以現在90nm工藝，采用的還是193nm波長的光學系統，因而集成電路的生產成品率必然會降低，工業界需要新的金屬細布線的方法。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種適用于晶圓級芯片的布線方法，具有線寬度、線間距精確控制，原材料利用率高，成品率高和可靠性好等優點。

為實現這樣的目的，本發明利用直接壓印的方法在硅片上制備互連線，將金屬納米顆粒有機溶液涂覆在晶圓片上，然后利用制備好的模具與晶圓片精確對齊，在一定的條件下，給模具以壓力使得溶液在模具空腔內完全填充，模具空腔的排布就是互連線在片上分布的鏡像，蒸發溶液再冷卻脫模，然后加溫使分散的金屬納米顆粒熔融固化成連續金屬布線。

本發明的方法具體包括如下步驟：

步驟一：選定需要制作互連線的硅圓片，淀積第一介質鈍化層增加芯片的鈍化性能。

步驟二：按照要求制備壓印模具，模具的材料可以是硅或石英等常見的硬模材料，也可以是PDMS等有機材料。模具的空腔結構和排布直接決定壓印后互連線的線寬和線間距等參數，為了脫模的方便可以將模具的腔體截面設計成倒梯形，其深度就是制成后互連線的高度，并且這種模具可以重復使用，降低成本。

步驟一和步驟二是分開獨立進行的，二者之間可以并列進行。

步驟三：在硅圓片上涂覆一定的金屬納米顆粒有機溶液，把模具與硅圓片精確對齊擠壓溶液而使之填滿模具空腔。

步驟四：蒸發溶液，然后冷卻并脫模。

步驟五：加熱分散的金屬納米顆粒至一定溫度，使顆粒熔化形成固態連續的金屬線。通常情況下，需要加熱的溫度視材料而定，如2納米直徑的納米金顆粒一般在130℃左右熔化，而塊金的熔點在1063℃，納米銀顆粒在100℃開始熔化，而塊銀的熔點是1000℃。

步驟六：在完成的金屬布線上淀積第二介質鈍化層，作為圓片表面的鈍化層，進一步增加芯片的鈍化和應力緩沖性能。

步驟七：光刻掉金屬布線凸點焊盤上的介質層，使焊盤暴露，能與焊點連接。

本發明的方法具有工藝簡單，無高溫過程，線條精確控制，無失真轉移的優點，由于使用的原料是金屬納米顆粒溶液，所以互連線的參數可以自由設定，甚至在同一芯片上制備不同線寬的金屬連線，而且金屬納米顆粒的熔點與塊狀金屬的熔點完全不同，所以可以在低溫下通過壓印制備出來，適合于某些特殊器件，比如超高集成芯片的封裝。同時制成的模具可以清洗后重復使用，降低成本。

附圖說明

圖1經過初步處理之后的微電子器件；

圖2淀積第一介質鈍化層；

圖3刻蝕露出I/O電極焊盤；

圖4涂覆一層納米金屬顆粒溶液；

圖5a模具與器件精確對齊；

圖5b一種類型的模具空腔示意圖；

圖5c擠壓模具使溶液完全填充空腔；

圖6蒸發溶液，冷卻脫模，加熱使納米顆粒熔融轉化成連續的塊狀金屬；

圖7第二介質鈍化層，并刻蝕露出焊盆。

具體實施方式

以下結合相應的附圖對本發明的技術方案作進一步的說明。