[發明專利]一種銅柱凸點的封裝方法及封裝結構

有效

• 申請號: 201610029829.3
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105448755B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 湯紅;林正忠
• 申請（專利權）人: 中芯長電半導體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488;H01L23/52;C25D7/12;C25D9/04;C25D5/48
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發明提供一種銅柱凸點的封裝方法及封裝結構，所述封裝結構包括：金屬焊料盤，制作于器件上；絕緣層，其于欲制備銅柱凸點的位置具有通孔；氧化還原石墨烯層，形成于所述金屬布線層表面；銅柱，形成于所述氧化還原石墨烯層表面；金屬阻擋層，形成于所述銅柱表面；焊料凸點，形成于所述金屬阻擋層表面。本發明通過采用電鍍工藝于金屬焊料盤表面制作石墨烯層，代替傳統工藝中的球下金屬層，然后采用電鍍制作銅柱及焊料金屬，節省了傳統采用濺射工藝及光刻?刻蝕工藝制作銅柱的步驟，大大節約了工藝成本。本發明可以在氧化還原石墨烯上電鍍出高質量的銅柱。可見，本發明能提高器件的性能，在半導體制造領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種銅柱凸點的封裝方法及封裝結構。

背景技術

隨著集成電路的功能越來越強、性能和集成度越來越高，以及新型的集成電路出現，封裝技術在集成電路產品中扮演著越來越重要的角色，在整個電子系統的價值中所占的比例越來越大。同時，隨著集成電路特征尺寸達到納米級，晶體管向更高密度、更高的時鐘頻率發展，封裝也向更高密度的方向發展。隨著封裝密度不斷提高，芯片與芯片或者芯片與封裝基板的窄節距電學互連及其可靠性已成為挑戰。傳統的無鉛焊料凸點技術已難以滿足窄間距互連的進一步發展需求。銅柱凸點互連技術，以其良好的電學性能、抗電遷移能力，正成為下一代芯片窄節距互連的關鍵技術。

微電子封裝為半導體芯片提供了連接至電路基板的電氣連接，同時對脆弱敏感的芯片加以保護，便于測試、返修、標準化輸入，輸出端口，以及改善半導體芯片與電路基板的熱失配。為了順應硅基半導體芯片技術的不斷發展和環境保護法令對微電子封裝的需求，微電子封裝互連技術(結構和材料)也在不斷演變：從引線鍵合到倒裝芯片互連、從錫鉛/高鉛焊料凸點互連到無鉛焊料凸點互連、從焊料凸點互連到銅柱凸點互連。作為下一代芯片封裝互連技術，銅柱凸點互連正逐漸被越來越多的芯片封裝設計所采用。

現有的銅柱凸點制作工藝中，一般是通過濺射的方法制備銅柱及焊料金屬，然而，在濺射工藝后，需要將多余的銅和焊料金屬去除，通常地，會采用價格昂貴的光刻工藝及刻蝕工藝去除多余的銅和焊料金屬，大大地增加了工藝復雜程度以及工藝成本，并不利于成本的降低以及生產效率的提高。

鑒于以上所述，提供一種工藝簡單、成本較低的銅柱凸點的封裝方法及封裝結構實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種銅柱凸點的封裝方法及封裝結構，用于解決現有技術中銅柱凸點制作工藝復雜、成本較高的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種銅柱凸點的封裝方法，所述封裝方法包括：1)提供一具有金屬焊盤的半導體襯底，所述半導體襯底表面覆蓋有絕緣層，刻蝕所述絕緣層暴露出所述金屬焊盤；2)采用電鍍法于所述金屬焊盤表面形成氧化石墨烯層并在水合肼蒸汽下還原成還原氧化石墨烯層；3)采用電鍍法于所述還原氧化石墨烯層表面形成銅柱；

4)采用電鍍法于所述銅柱表面形成金屬阻擋層；5)采用電鍍法于所述金屬阻擋層表面形成焊料金屬，并采用高溫回流工藝于所述金屬阻擋層表面形成焊料凸點。

作為本發明的銅柱凸點的封裝方法的一種優選方案，所述絕緣層表面還形成有聚酰亞胺層。

作為本發明的銅柱凸點的封裝方法的一種優選方案，所述金屬焊盤的材料包括Al及銅。

作為本發明的銅柱凸點的封裝方法的一種優選方案，所述金屬阻擋層的材料包括鎳。

作為本發明的銅柱凸點的封裝方法的一種優選方案，所述還原氧化石墨烯層的上表面不超過所述絕緣層的上表面。