[發(fā)明專利]一種基于光刻和電鍍實現(xiàn)超精細封裝引線的方法

有效

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• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108242433B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 戴旭涵;李冬洋;丁桂甫;姜太圭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀

本發(fā)明公開一種基于光刻和電鍍實現(xiàn)超精細封裝引線的方法，具體為：在固定有芯片和金屬焊盤的襯底表面涂覆一層干膜光刻膠；進行光刻、顯影，在芯片和金屬焊盤上的干膜中分別顯出過孔；在所形成的表面制備一層種子層；在種子層表面再涂覆一層干膜光刻膠；再進行光刻、顯影，使得金屬焊盤上方過孔以及過孔之間引線下方的種子層暴露出來；然后在暴露的種子層表面電鍍一層銅，形成金屬焊盤之間的引線；最后，移除作為犧牲層的干膜光刻膠和種子層，最終形成懸空的引線互連結構。本發(fā)明用光刻和電鍍工藝代替引線鍵合，實現(xiàn)芯片與襯底焊盤之間的連接，引線的尺寸不受傳統(tǒng)引線鍵合工藝的制約，使引線的特征尺寸可以進一步縮小到光刻的精度。

技術領域

本發(fā)明涉及微電子封裝領域，具體地，涉及一種基于光刻和電鍍實現(xiàn)超精細封裝引線的方法。

背景技術

隨著微電子行業(yè)的快速發(fā)展，集成電路芯片集成度提高，更精細的引線和更高的輸入/輸出端口數成為必然的發(fā)展趨勢。目前，最常見的互連技術是引線鍵合，特別是球焊。封裝時需要在更細的焊盤上進行引線鍵合，小型封裝更是需要超精細的引線鍵合，焊盤間距也必須隨之降低。另外，降低制造成本和提高性能的需求也推動著器件的超細間距和高密度、多輸入/輸出端口封裝。

精細和超細間距引線接合的主要優(yōu)點是增加了輸入/輸出端口數量，減少了芯片和封裝尺寸，并且成本低廉。然而，對于精細和超細間距的引線鍵合，必須使用小的線寬尺寸，這會導致鍵合強度降低、引線短路、結合力等問題。此外，引線鍵合機還需要對沖擊力和穩(wěn)態(tài)鍵合力進行精確控制。焊球尺寸、球距和引線長度的減少也非常具有挑戰(zhàn)性。減小的焊盤間距還引入了引線接合的新挑戰(zhàn)，例如因為小線條尺寸而導致的不粘附、金屬墊剝離、窄工藝窗口、結合力強度降低、開線和短路等問題。當焊盤間距減少時，小焊球尺寸控制成為主要問題。焊球尺寸誤差必須嚴格控制。為了避免毛細管與相鄰引線之間的干擾，必須對毛細管尖端直徑進行優(yōu)化。為了避免焊頭毛細管太過脆弱，還需要進行超精密加工。更高的參數設置可能會導致金屬墊剝落，而較低的參數設置則會導致不粘附。因而需要最佳的焊頭性能和毛細管設計，必須將焊球的尺寸控制在非常嚴格的公差范圍內，并且必須顯著降低毛細管尖端直徑，以防止毛細管與相鄰引線發(fā)生任何干擾。這些都會使得毛細管設計變得更加復雜、難以實現(xiàn)。同時，銅材料本身強度有限，當線徑顯著縮小時，存在引線結構強度不足的問題。

發(fā)明內容

針對上述傳統(tǒng)工藝中引線鍵合的缺點或問題，本發(fā)明提出一種基于光刻和電鍍實現(xiàn)超精細封裝引線的方法，通過光刻和電鍍形成芯片和焊盤之間互連線，能夠實現(xiàn)芯片的低成本、高效率、超精細封裝。進一步的，本發(fā)明的超精細封裝引線，引線寬度、間距可以小于30μm。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：首先，在固定有芯片和金屬焊盤的襯底表面涂覆一層干膜光刻膠；進行光刻、顯影，在芯片和金屬焊盤上的干膜中分別顯出過孔；接下來，在所形成表面制備一層種子層；然后，在種子層表面再涂覆一層干膜光刻膠；再進行光刻、顯影，使得金屬焊盤上方過孔以及過孔之間引線下方的種子層暴露出來；然后在暴露的種子層表面電鍍一層銅，形成金屬焊盤之間的引線；最后，移除作為犧牲層的干膜光刻膠和種子層，最終形成懸空的引線互連結構。該方法用光刻和電鍍工藝代替引線鍵合，實現(xiàn)芯片與襯底焊盤之間的連接，工藝更為靈活、方便、高效，使引線的特征尺寸可以進一步縮小到光刻的精度。

具體的，一種基于光刻和電鍍實現(xiàn)超精細封裝引線的方法，所述方法包括以下步驟：

1)在固定有芯片和金屬焊盤的襯底表面涂覆一層干膜光刻膠；

2)對經過步驟1)處理的襯底進行曝光、顯影，在芯片與襯底的金屬焊盤上分別顯影過孔；

3)在經過步驟2)處理的襯底表面制備一層種子層；

4)在所述種子層的表面再涂覆一層干膜光刻膠；

5)對涂覆所述干膜光刻膠后的襯底進行光刻、顯影，使得芯片與金屬焊盤上方的過孔以及過孔之間引線下方的種子層暴露出來；