细节距铜柱微凸点制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层；（2）在Ti/Cu种子层表面沉积铜层；（3）在铜层表面制备钎料层；（4）在钎料层表面涂覆光刻胶层；（5）在光刻胶层上进行开口工艺，形成开口，开口由光刻胶层的上表面延伸至光刻胶层的下表面；制作开口后所保留的光刻胶层的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；（6）在开口处进行刻蚀，将开口下方的钎料层、铜层和Ti/Cu种子层刻蚀掉，露出晶圆的上表面；（7）剥离残留的光刻胶层；（8）回流形成铜柱微凸点。本发明专利技术可批量完成铜柱凸点的制备，提高了生产效率；可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种细节距铜柱微凸点制备工艺，属于高密度电子封装

技术介绍
随着IC芯片带宽的不断增加，需要引出越来越多的I/O端口。传统的微凸点技术和打线技术已难以满足高带宽IC芯片的需求。因此，细节距、高密度的微凸点技术开始被广泛应用。在微凸点结构中，铜柱凸点技术应用最为广泛。自从英特尔在2006年开始在处理器中第一次使用后，铜柱凸点在Flip-chip (倒装芯片)技术的晶圆级凸点制造和微组装工艺中逐渐被广泛应用。铜柱凸点是由铜柱和顶部焊料帽构成，具有可大于1:1的高度直径比，而焊料帽所占比例较少，所造成的坍塌影响小，所以它能在保证凸点高度的同时还可以减小节距，从而可以增加凸点密度以提高I/O互连密度。相比于焊料凸点，铜柱凸点的主要优势在于:(1)焊料凸点由于其形状为球形且需要保持一定高度以便于底填充，因此节距较大，一般最小为150微米，而铜柱凸点节距可降至20微米以下；(2)焊料凸点可能在回流过程中发生桥接而造成短路，而铜柱凸点极大减小了短路的可能。铜柱凸点比焊料凸点的电阻低25%，可提供良好的电学性能；此外，铜柱凸点可承受更高的电流密度，抗电迀移失效的性能更优；(3)铜柱凸点的结构设计可降低基板的层数，从而降低成本；(4)可在先进的1w-K器件上应用。传统铜柱凸点的工艺是在光刻胶开口内进行Cu电镀工艺和钎料电镀工艺，然后将光刻胶剥离，回流形成铜柱凸点。该工艺存在如下弊端:首先，该工艺需要两次电镀工艺，分别是电镀Cu和电镀钎料；其次，该电镀工艺只能完成Sn或二元合金钎料的电镀，无法制备三元或多元成分的钎料电镀；最后，该电镀工艺只能单片进行，降低产量。针对该工艺只能完成电镀Sn或二元合金钎料，IBM自主设计了一套頂S体系，根据丝网印刷的原理，完成多元合金钎料的凸点制备。该工艺最大的优势是成本非常低，然而该工艺尚未成熟，而且也是单片进行，效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种细节距铜柱微凸点制备工艺，可批量完成铜柱凸点的制备，极大的提高了生产效率；而且，该工艺可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。按照本专利技术提供的技术方案，所述细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤: (1)在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层； (2)在Ti/Cu种子层表面沉积设定厚度的铜层； (3)在铜层表面制备钎料层； (4)在钎料层表面涂覆光刻胶层； (5)在光刻胶层上进行开口工艺，形成开口，开口由光刻胶层的上表面延伸至光刻胶层的下表面；制作开口后所保留的光刻胶层的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致； (6)在开口处进行刻蚀，将开口下方的钎料层、铜层和Ti/Cu种子层刻蚀掉，露出晶圆的上表面； (7)剥离残留的光刻胶层； (8)进行回流工艺，在铜层上形成铜柱微凸点。进一步的，所述Ti/Cu种子层的厚度为100?300nm。进一步的，所述钎料层的厚度为10?100 μπι。进一步的，所述钎料层的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料。进一步的，所述细节距铜柱微凸点的节距为20?100 μπι。本专利技术所述细节距铜柱微凸点制备工艺，可批量完成铜柱凸点的制备，极大的提高了生产效率；而且，该工艺可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。【附图说明】图1为在晶圆表面制备Ti/Cu种子层的不意图。图2为在Ti/Cu种子层表面制备铜层的示意图。图3为在铜层表面制备钎料喜忧参半的示意图。图4为在钎料层表面涂覆光刻胶层的示意图。图5为在光刻胶层上制作开口的示意图。图6为在开口处刻蚀钎料层、铜层和Ti/Cu种子层的示意图。图7为剥留光刻胶层的示意图。图8为回流形成铜柱微凸点的示意图。图中序号:晶圆l、Ti/Cu种子层2、铜层3、钎料层4、光刻胶层5、开口 6、铜柱微凸点7。【具体实施方式】下面结合具体附图对本专利技术作进一步说明。所述细节距铜柱微凸点制备工艺，包括以下步骤: (1)如图1所示，在晶圆I表面电镀Ti/Cu种子层2，Ti/Cu种子层2的厚度为100?300nm ； (2)如图2所示，采用化学镀或电镀的方法在Ti/Cu种子层2表面沉积铜层3，铜层3的厚度根据需要设定，一般为10?100 μ?? ; (3)如图3所示，在铜层3表面制备钎料层4，钎料层4的厚度为10?100μm，钎料层4的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料； (4)如图4所示，在钎料层4表面涂覆光刻胶层5，光刻胶层5采用PI或干膜； (5)如图5所示，在光刻胶层5上进行开口工艺，形成开口6，开口 6由光刻胶层5的上表面延伸至光刻胶层5的下表面；制作开口 6后所保留的光刻胶层5的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致； (6)如图6所示，在开口6处进行刻蚀，将钎料层4、铜层3和Ti/Cu种子层2刻蚀掉，露出晶圆I的上表面； (7)如图7所示，剥离残留的光刻胶层5; (8)如图8所示，进行回流工艺，在铜层3上形成铜柱微凸点。本专利技术所述细节距铜柱微凸点的节距一般为20?100 μπι。【主权项】1.一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤: (1)在晶圆(I)表面电镀Ti/Cu种子层(2); (2)在Ti/Cu种子层(2)表面沉积设定厚度的铜层(3); (3)在铜层(3)表面制备钎料层(4); (4)在钎料层(4)表面涂覆光刻胶层(5); (5 )在光刻胶层(5 )上进行开口工艺，形成开口( 6 )，开口( 6 )由光刻胶层(5 )的上表面延伸至光刻胶层(5)的下表面；制作开口(6)后所保留的光刻胶层(5)的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致； (6)在开口(6)处进行刻蚀，将开口(6)下方的钎料层(4)、铜层(3)和Ti/Cu种子层(2)刻蚀掉，露出晶圆(I)的上表面； (7)剥离残留的光刻胶层(5)； (8)进行回流工艺，在铜层(3)上形成铜柱微凸点。2.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是:所述Ti/Cu种子层(2)的厚度为100?300nmo3.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是:所述钎料层(4)的厚度为 10 ?100 μ??。4.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是:所述钎料层(4)的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料。5.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是:所述细节距铜柱微凸点的节距为20?100 μ m。【专利摘要】本专利技术涉及一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层；（2）在Ti/Cu种子层表面沉积铜层；（3）在铜层表面制备钎料层；（4）在钎料层表面涂覆光刻胶层；（5）在光刻胶层上进行开口工艺，形成开口，开口由光刻胶层的上表面延伸至光刻胶层的下表面；制作开口后所保留的光刻胶层的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；（6）在开口处进行刻蚀，将开口下方的钎料层、铜层和Ti/Cu种子层刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）在晶圆（1）表面电镀Ti/Cu种子层（2）；（2）在Ti/Cu种子层（2）表面沉积设定厚度的铜层（3）；（3）在铜层（3）表面制备钎料层（4）；（4）在钎料层（4）表面涂覆光刻胶层（5）；（5）在光刻胶层（5）上进行开口工艺，形成开口（6），开口（6）由光刻胶层（5）的上表面延伸至光刻胶层（5）的下表面；制作开口（6）后所保留的光刻胶层（5）的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；（6）在开口（6）处进行刻蚀，将开口（6）下方的钎料层（4）、铜层（3）和Ti/Cu种子层（2）刻蚀掉，露出晶圆（1）的上表面；（7）剥离残留的光刻胶层（5）；（8）进行回流工艺，在铜层（3）上形成铜柱微凸点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何洪文，于大全，孙鹏，曹立强，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32