[發(fā)明專利]多元合金成分的微凸點(diǎn)制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510307291.3
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN104900547B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何洪文;于大全;曹立強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/48;H01L23/488
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32104
• 代理人: 曹祖良,劉海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多元合金成分的微凸點(diǎn)制備工藝，屬于高密度電子封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微凸點(diǎn)技術(shù)是指在晶圓上制備凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和鍵合材料的技術(shù)。帶有焊料凸點(diǎn)的晶圓通過倒裝芯片互連技術(shù)，實(shí)現(xiàn)IC芯片和基板的電氣連接和機(jī)械互連。近年來倒裝芯片（Flip-chip）技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，對于高I/O器件來說，應(yīng)用Flip-chip技術(shù)已經(jīng)成為一種封裝解決方案的趨勢。無論采用何種封裝形式，最后的凸點(diǎn)工藝是必不可少的。然而，隨著電子產(chǎn)品向更輕、更薄、功能更多的方向發(fā)展，更多的先進(jìn)封裝技術(shù)開始涌現(xiàn)，晶圓級封裝技術(shù)、2.5D/3D技術(shù)、PoP技術(shù)等變得越來越重要，因此，對于凸點(diǎn)技術(shù)提出了更高的要求，無論是凸點(diǎn)的尺寸還是間距都變得越來越小。因此，開發(fā)新的凸點(diǎn)技術(shù)來服務(wù)最先進(jìn)的封裝技術(shù)符合技術(shù)革新的趨勢。

目前，主流的微凸點(diǎn)成型技術(shù)主要包括：絲網(wǎng)印刷技術(shù)，電鍍技術(shù)，蒸鍍技術(shù)等等。各種工藝有不同優(yōu)缺點(diǎn)。絲網(wǎng)印刷技術(shù)工藝簡單，成本低廉，但是制備的凸點(diǎn)尺寸受到限制，難以實(shí)現(xiàn)小尺寸和小間距的凸點(diǎn)制備；電鍍工藝雖然可實(shí)現(xiàn)小尺寸和小間距的凸點(diǎn)制備，但是其制造成本非常昂貴。IBM近年來一直在關(guān)注和研發(fā)應(yīng)用印刷填充焊料成型的方法制備微凸點(diǎn)，被稱為IMS（Injection Molded Solder）方法。該技術(shù)主要是利用釬料填充頭將釬料填充到晶圓表面涂覆的光刻膠中，然后冷卻成型，在剝離光刻膠回流后形成微凸點(diǎn)。該方法與業(yè)界主流的電鍍微凸點(diǎn)制備方法相比最大的優(yōu)勢是成本低，避開電鍍釬料的工藝；同時(shí)，該工藝可完成不同釬料成分的凸點(diǎn)制備，適合不同的產(chǎn)品應(yīng)用，而電鍍技術(shù)僅僅適用于純Sn或二元合金的微凸點(diǎn)制備。該工藝尚處于研發(fā)階段，并未形成量產(chǎn)或有相關(guān)的設(shè)備問世。

然而該工藝和方法存在弊端，其應(yīng)用受到一定限制。工藝進(jìn)行過程中，釬料需要保持熔融狀態(tài)才能對光刻膠或干膜開口進(jìn)行填充。因此，該過程需要在高溫下進(jìn)行，溫度大小取決于所填充釬料的成分。溫度較低的釬料如共晶SnPb釬料熔點(diǎn)為183℃，共晶SnBi釬料的熔點(diǎn)為138℃，但是大部分無鉛釬料的熔點(diǎn)溫度都很高，超過200℃以上。而常用的光刻膠耐溫不超過200℃，因此要實(shí)現(xiàn)高熔點(diǎn)釬料的凸點(diǎn)制備，光刻膠或干膜的應(yīng)用受到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種多元合金成分的微凸點(diǎn)制備工藝，可制備不同成分和溫度的凸點(diǎn)，自由度較大，同時(shí)避開電鍍技術(shù)，節(jié)約了成本。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述多元合金成分的微凸點(diǎn)制備工藝，其特征是，包括以下步驟：

（1）在晶圓表面電鍍Ti/Cu種子層；

（2）在Ti/Cu種子層的表面制作設(shè)定厚度的銅層；

（3）在玻璃晶圓表面涂覆光刻膠；

（4）對光刻膠進(jìn)行開口工藝，得到開口；開口由光刻膠的上表面延伸至玻璃晶圓的上表面；

（5）在開口處對玻璃晶圓進(jìn)行刻蝕，形成凹槽；所形成的凹槽與晶圓上所需制備的微凸點(diǎn)的位置、大小一一對應(yīng)；

（6）去除玻璃晶圓上的光刻膠；

（7）將玻璃晶圓與承載片進(jìn)行臨時(shí)鍵合，玻璃晶圓具有凹槽的一面與承載片進(jìn)行臨時(shí)鍵合；

（8）將玻璃晶圓的背面進(jìn)行減薄，減薄至凹槽形成玻璃通孔；減薄后玻璃通孔的深度與晶圓上所需制備的微凸點(diǎn)的高度一致；

（9）將步驟（8）得到的具有玻璃通孔的玻璃晶圓放置于步驟（2）得到的銅層上；

（10）將釬料填充于玻璃通孔中；

（11）移除玻璃晶圓，回流形成凸點(diǎn)；

（12）將凸點(diǎn)之間的銅層和Ti/Cu種子層刻蝕掉，形成銅柱凸點(diǎn)。

所述Ti/Cu種子層的厚度為100～300nm。

本發(fā)明所述多元合金成分的微凸點(diǎn)制備工藝，利用玻璃晶圓代替光刻膠，在玻璃晶圓表面進(jìn)行通孔的制備，然后將其放置在待制備凸點(diǎn)的晶圓表面；在玻璃通孔處填充釬料后，將玻璃晶圓移除，回流后形成凸點(diǎn)。本發(fā)明的最大優(yōu)勢是可制備不同成分和溫度的凸點(diǎn)，自由度較大，同時(shí)避開電鍍技術(shù)，節(jié)約了成本，而且該玻璃晶圓可重復(fù)利用，移除方便。

附圖說明

圖1為在晶圓表面制作Ti/Cu種子層的示意圖。

圖2為在Ti/Cu種子層表面制作銅層的示意圖。

圖3為在玻璃晶圓表面涂覆光刻膠的示意圖。

圖4為在光刻膠上進(jìn)行開口工藝的示意圖。

圖5為在玻璃晶圓上刻蝕形成凹槽的示意圖。

圖6為去除玻璃晶圓上光刻膠的示意圖。

圖7為將玻璃晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合工藝的示意圖。