[發明專利]一種焊料凸點的形成方法

有效

• 申請號: 201110428421.0
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102496580A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 丁萬春
• 申請（專利權）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 雷志剛;潘士霖

技術領域

本發明涉及半導體器件封裝領域，尤其涉及倒裝焊、焊料凸點、晶圓級芯片尺寸封裝(Wafer?Level?chip?Scale?Package，WLCSP)的形成方法。

背景技術

近年來，由于芯片的微電路制作朝向高集成度發展，因此，其芯片封裝也需向高功率、高密度、輕薄與微小化的方向發展。芯片封裝就是芯片制造完成后，以塑膠或陶磁等材料，將芯片包在其中，以達保護芯片，使芯片不受外界水汽及機械性損害。芯片封裝主要的功能分別有電能傳送(Power?Distribution)、信號傳送(Signal?Distribution)、熱的散失(Heat?Dissipation)與保護支持(Protection?and?Support)。

由于現今電子產品的要求是輕薄短小及高集成度，因此會使得集成電路制作微細化，造成芯片內包含的邏輯線路增加，而進一步使得芯片I/O(input/output)腳數增加，而為配合這些需求，產生了許多不同的封裝方式，例如，球柵陣列封裝(Ball?grid?array，BGA)、芯片尺寸封裝(Chip?Scale?Package，CSP)、多芯片模塊封裝(Multi?Chip?Module?package，MCM?package)、倒裝式封裝(Flip?Chip?Package)、卷帶式封裝(Tape?Carrier?Package，TCP)及晶圓級封裝(Wafer?Level?Package，WLP)等。

不論以何種形式的封裝方法，大部分的封裝方法都是將晶圓分離成獨立的芯片后再完成封裝的程序。而晶圓級封裝是半導體封裝方法中的一個趨勢，晶圓級封裝以整片晶圓為封裝對象，因而封裝與測試均需在尚未切割晶圓的前完成，是一種高度整合的封裝技術，如此可省下填膠、組裝、黏晶與打線等制作，因此可大量降低人工成本與縮短制造時間。

申請號為200410049093.3的中國專利介紹了一種焊料凸點的形成方法。圖1A至圖1F為現有焊料凸點形成過程示意圖。如圖1A所示，焊盤104的襯底102上形成一層鈍化層106。然后，在焊盤104和鈍化層106表面相繼淀積一層耐熱金屬層108(通常為鉻Cr或鈦Ti)和金屬浸潤層110(通常為銅Cu)，如圖1B所示。然后涂布光刻膠112并圖案化光刻膠在與焊盤相應位置形成開口114，如圖1C所示。接著，如圖1D所示，在開口114中填充材料為錫(Sn)或錫銀(SnAg)的焊料，去除光刻膠112后便形成了如圖1E所示的蘑菇形焊料凸點120。之后蝕刻耐熱金屬層108和金屬浸潤層110，最后通過端電極回流工藝將焊料凸點熔成如圖1F所示的球形焊料凸點120。

現有技術形成晶圓級芯片尺寸封裝過程中，由于焊料凸點材料直接與金屬浸潤層接觸，金屬浸潤層的銅極易擴散到焊料凸點的錫中形成銅錫合金，影響焊接質量。同時，在金屬浸潤層上形成焊料之前，裸露的浸潤層容易氧化而使后續形成的焊料凸點性能及可靠性降低。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種焊料凸點的形成方法，防止芯片電性能及可靠性降低。

為解決上述問題，本發明提供一種焊料凸點的形成方法，包括：在芯片的焊盤和鈍化層上依次形成耐熱金屬層和金屬浸潤層；在金屬浸潤層上形成光刻膠，所述光刻膠設有開口曝露出芯片焊盤上方的金屬浸潤層；在上述開口中的金屬浸潤層上依次形成附著層和阻擋層；在阻擋層上形成焊料膏；去除光刻膠；蝕刻鈍化層上的耐熱金屬層和金屬浸潤層至鈍化層裸露；回流焊料膏，形成柱狀凸點。

可選地，所述耐熱金屬層的材料是鈦、鉻、鉭或它們的組合。

可選地，所述金屬浸潤層的材料是銅、鋁、鎳或它們的組合。

可選地，所述附著層的材料是銅。

可選地，所述銅附著層的厚度是5～60μm。

可選地，所述阻擋層的材料是鎳。

可選地，所述鎳阻擋層的厚度是1.5～3μm。

可選地，所述焊料膏的材料是純錫或錫合金。

可選地，所述焊料膏的厚度是5～70μm。

與現有技術相比，本發明形成的柱狀凸點結構中：

附著層(Cu)在空間上提供了一個足夠的物質空間，使焊料球能夠牢固地置于附著層上而不會偏離；也正因為附著層的柱狀結構使得焊料球的尺寸得以縮小，在保證最終產品焊接過程中物理連接可靠度的前提下，提升了單位空間內的功能輸出端口數，更能滿足芯片焊盤密間距、功能輸出多的封裝需求。