[發明專利]倒裝芯片鍵合結構及其形成方法

無效

• 申請號: 201310492900.8
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103531559A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張輝;陳悅霖
• 申請（專利權）人: 上海紀元微科電子有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種倒裝芯片鍵合結構及其形成方法。

背景技術

將芯片固定或物理連接到基板上稱為鍵合。鍵合的方法主要有：芯片鍵合、引線鍵合和倒裝芯片鍵合。倒裝芯片鍵合是在芯片的連接焊盤上形成凸點并直接連接到PCB基板或金屬基板的工藝。倒裝芯片鍵合技術有明顯的優點：封裝密度最高；具有良好的電和熱性能；可靠性好；成本低。該技術在電子產品方面可實現朝向更小器件發展，因此人們對倒裝芯片鍵合引起了很大關注。

在傳統的倒裝芯片鍵合工藝中，所述凸點為錫合金球，錫是一種熔點較低（熔點約：231.89℃）的材料，由錫合金球制成的凸點進行鍵合時，往往會出現凸點坍塌；并且還會出現相鄰的凸點融化在一起，從而出現短路現象。試驗發現：直徑為250微米左右的錫球（作為凸點），在進行鍵合工藝之前（即錫球凸點僅形成于芯片上，尚未將芯片鍵合至基板上），其往往因為軟化/融化現象，而變成長度為455微米左右、寬度為410微米左右、高度為60～90微米的橢球體狀。特別的，上述試驗是在進行鍵合工藝之前的情況，也就是說，當進行鍵合工藝之后，錫球凸點的坍塌/融化問題會更加嚴重。

為此，現有工藝中又提出利用銅柱替換錫合金球凸點將芯片連接到基板上。銅是一種熔點很高（熔點約：1083.4℃）的材料，通常的，鍵合時用到的回流焊的工藝溫度約為350℃，由此利用銅柱替換錫合金球凸點將芯片連接到基板上能夠避免銅柱坍塌而造成短路的問題。但是，銅柱的形成是通過生長工藝慢慢形成的，因此其成本非常高，同時由于工藝的限制也不能做得很高。

綜上，如何提供一種倒裝芯片鍵合結構及倒裝芯片鍵合方法，特別的，如何提供一種材料或方法以將芯片連接到基板上，其既能夠滿足回流焊的工藝溫度要求，避免發生坍塌而造成短路的問題，同時生產成本低廉、工藝簡便，這成了本領域技術人員亟待解決的一個難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種倒裝芯片鍵合結構及其形成方法，以解決現有的倒裝芯片鍵合工藝中，凸點容易坍塌從而造成短路的問題或者制造成本較高、制造工藝難度較大的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種倒裝芯片鍵合結構，所述倒裝芯片鍵合結構包括：芯片和基板，所述芯片通過鋅球與所述基板鍵合在一起。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構中，所述芯片表面形成有金屬焊盤及鈍化層，所述鈍化層位于所述金屬焊盤四周；所述金屬焊盤表面形成有金屬鍍層。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構中，所述金屬鍍層表面形成有焊接層，所述焊接層的材料為錫合金。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構中，所述基板表面形成有焊接層，所述焊接層的材料為錫合金。

本發明還提供一種倒裝芯片鍵合結構形成方法，所述倒裝芯片鍵合結構形成方法包括：提供芯片；在所述芯片上形成鋅球；通過所述鋅球將所述芯片鍵合至一基板上。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構形成方法中，通過絲網印刷工藝在所述芯片上形成鋅球。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構形成方法中，在提供芯片之后，在所述芯片上形成鋅球之前，還包括：

在所述芯片表面形成金屬焊盤及鈍化層，其中，所述鈍化層位于所述金屬焊盤四周；

在所述金屬焊盤表面形成金屬鍍層。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構形成方法中，在所述金屬焊盤表面形成金屬鍍層之后，在所述芯片上形成鋅球之前，還包括：

在所述金屬鍍層表面形成焊接層。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構形成方法中，在所述芯片上形成鋅球之后，在通過所述鋅球將所述芯片鍵合至一基板上之前，還包括：

在所述基板表面形成焊接層。

可選的，在所述的倒裝芯片鍵合結構形成方法中，在提供芯片之后，在所述芯片上形成鋅球之前，還包括：

在所述鋅球表面形成焊接層。

在本發明提供的倒裝芯片鍵合結構及其形成方法中，通過鋅球將芯片與基板鍵合在一起，由于所述鋅球的熔點高（通常的，鋅的熔點為419.5攝氏度，高于回流焊工藝的溫度），因此能夠避免鋅球坍塌、融化導致短路的問題；同時，由于鋅球是一成品，即在倒裝芯片鍵合結構形成過程中，避免了類似于通過銅柱將芯片與基板鍵合在一起時緩慢的銅柱生長過程，從而倒裝芯片鍵合結構的生產成本低廉、工藝簡便。

附圖說明

圖1是本發明實施例的倒裝芯片鍵合結構的剖面示意圖。

具體實施方式