一种基于水流自组装技术的芯片互连布线方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水流自组装技术的芯片互连布线方法，通过在以水流自组装技术完成将芯片安装于目标衬底的步骤之后，采用图像扫描的模式识别方式确定芯片的旋转方向，以确定每个芯片的旋转误差，并据此算出引线接触孔开孔和金属布线线路的正确位置相关数据，从而确保了后续开孔与布线的正确性，避免了为克服水流自组装时产生的旋转误差，而对芯片电路和版图设计过多的要求，也不需要专门的冗余设计，使得封装芯片不需要具备功能上的选择对称性，降低了芯片设计的难度，节省了芯片面积，从而降低了相关成本，提高了水流自组装技术的可应用性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，通过在以水流自组装技术完成将芯片安装于目标衬底的步骤之后，采用图像扫描的模式识别方式确定芯片的旋转方向，以确定每个芯片的旋转误差，并据此算出引线接触孔开孔和金属布线线路的正确位置相关数据，从而确保了后续开孔与布线的正确性，避免了为克服水流自组装时产生的旋转误差，而对芯片电路和版图设计过多的要求，也不需要专门的冗余设计，使得封装芯片不需要具备功能上的选择对称性，降低了芯片设计的难度，节省了芯片面积，从而降低了相关成本，提高了水流自组装技术的可应用性。【专利说明】
本专利技术涉及半导体集成电路制造
，更具体地，涉及一种利用水流自组装技术进行微芯片间金属互连的实现方法。
技术介绍
水流自组装技术(Fluidic Self Assembly，FSA)是一种低成本高产量的芯片封装技术。文南犬 “Hs1-Jen J.Yeh ,John S.Smith, et al.Fluidic Self-Assembly for theIntegrat1n of GaAs Light-Emitting D1des on Si Substrates.1EEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS ,VOL.6,N0.6, RTNE 1994” 以及美国专利 US5549291 公开了一种 FSA 方法，通过将大量待封装芯片从原来的晶圆衬底上剥离之后，悬浮于溶液中，然后流经目标衬底，并沉积在目标衬底之上。水流自组装技术具有成本低、产量高的特点，特别是对于面积较小、引脚较少的芯片及其阵列的封装具有显著的成本优势。同时，水流自组装技术未来还可能应用在柔性封装技术上。目前FSA技术已经由Alien公司应用在RF ID芯片的封装上，并大幅度提高了RF ID的产量。水流自组装芯片对于对称图形的芯片安装存在失效可能。例如矩形芯片存在180度旋转对称误差，而对于方形芯片则存在90度旋转误差。请参阅图1a-图1b，图1a-图1b是针对FSA封装中因存在90度旋转误差而造成布线错误的说明。图中例举了两个芯片在通过FSA技术安装在衬底上后，需要通过后期封装布线实现芯片间的互连。如图1a所示，其显示正确的布线方式，其中两个芯片各自的引线焊盘P4以及引线焊盘Pl需要分别连在一起，而左边芯片的引线焊盘P3需要连接右边芯片的引线焊盘P2。如图1b所示，由于右边芯片在安装在衬底上时出现了90度旋转误差，导致在后续的布线时，分别出现了左边芯片的引线焊盘Pl与右边芯片的引线焊盘P4相连、左边芯片的引线焊盘P4与右边芯片的引线焊盘P3相连以及左边芯片的引线焊盘P3与右边芯片的引线焊盘Pl相连的一系列连接错误。为克服这一问题，通常要求合理的电路设计，使得芯片版图具备功能对称结构从而容许对应的旋转误差。美国专利US6291896(B1)公开了具体解决方案，但是这往往需要冗余设计，会带来设计上的难度，同时也造成了芯片面积的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供，以消除因芯片旋转误差带来的芯片冗余设计问题，节省芯片面积。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:—种基于水流自组装技术的芯片互连布线方法，包括以下步骤:步骤S01:利用水流自组装技术，将待封装的芯片安装在目标衬底上形成阵列；步骤S02:对芯片阵列进行图像识别扫描，确定每个芯片的旋转误差；步骤S03:在芯片阵列上依次形成保护膜和介质层；步骤S04:根据旋转误差，计算出每个芯片引线接触孔的正确位置，并据此对介质层和保护膜进行引线接触孔开孔；步骤S05:进行接触孔金属填充以及布线金属层淀积；步骤S06:根据旋转误差，计算出芯片阵列的布线图形，并据此对布线金属层进行图案化，形成金属布线。优选地，步骤S02中，通过对芯片上预先制作的识别标记进行图像识别扫描，以提高对芯片旋转误差的图像识别率。优选地，步骤S04中，利用激光直写方法开出引线接触孔。优选地，步骤S04中，先利用激光直写方法形成开孔位置的光刻图案，再通过刻蚀方法开出引线接触孔。优选地，步骤S06中，先利用激光直写方法形成布线光刻图案，再通过刻蚀方法形成金属布线。优选地，步骤SOl具体包括:将待封装的芯片从晶圆衬底上剥离下来，置于水或其他溶液中；在目标衬底上预先开好安装孔;利用一水流自组装设备，使得悬浮在溶液中的大量芯片流经目标衬底，并自动嵌入至安装孔中；循环多次以确保所有安装孔都安装有芯片，以形成所需的芯片阵列。优选地，利用机械手辅助完成待封装芯片的安装。优选地，所述目标衬底由聚酰亚胺和铝构成上、下两层结构，所述安装孔在聚酰亚胺层开设。优选地，步骤S03中，在目标衬底上采用旋涂聚酰亚胺形成所述保护膜，并通过机械按压方式使其表面平整化。优选地，还包括步骤S07:重复步骤S03-步骤S06，以形成多层布线。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过在以水流自组装技术完成将芯片安装于目标衬底的步骤之后，采用图像扫描的模式识别方式确定芯片的旋转方向，以确定每个芯片的旋转误差，并据此算出引线接触孔开孔和金属布线线路的正确位置相关数据，从而确保了后续开孔与布线的正确性，避免了为克服水流自组装时产生的旋转误差，而对芯片电路和版图设计过多的要求，也不需要专门的冗余设计，使得封装芯片不需要具备功能上的选择对称性，降低了芯片设计的难度，节省了芯片面积，从而降低了相关成本，提高了水流自组装技术的可应用性。【附图说明】图1a-图1b是针对FSA封装中因存在90度旋转误差而造成布线错误的说明；图2是本专利技术流程图；图3-图9是本专利技术一较佳实施例中根据图2的方法进行芯片安装封装布线的工艺流程图；图1O-图17是两个芯片间互连出现旋转误差时的情况举例；图18-图19是首尾芯片互连出现旋转误差时的情况举例。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的【具体实施方式】中，请参阅图2，图2是本专利技术流程图；同时请参阅图3-图9，图3-图9是本专利技术一较佳实施例中根据图2的方法进行芯片安装封装布线的工艺流程图，图3-图9中形成的工艺结构，可分别与图2中的各步骤相对应。如图2所示，本专利技术的，包括以下步骤:步骤SOl:利用水流自组装技术，将待封装的芯片安装在目标衬底上形成阵列。请参阅图3-图5。在利用水流自组装技术进行芯片安装时，可包括以下具体步骤:I)芯片剥离。如图3所示，首先将要封装的裸芯片201-203从晶圆衬底101上剥离下来。晶圆衬底的种类不限，可以是硅衬底、也可以是砷化镓、氮化镓等衬底。剥离方法可以是化学刻蚀、也可以采用减薄后进行激光切割等方法。芯片大小大约在50-500微米，因而可称之为微芯片。将剥离下来的芯片置于水或其他溶液中。2)目标衬底开孔。如图4所示，在进行芯片安装的目标衬底102和103上预先开好安装孔。目标衬底材料可采用例如硅、铝板、有机衬底及其组合等多种衬底。开孔的方法针对不同的衬底可有不同，如可以使用化学刻蚀、机械压孔方式，也可以采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于水流自组装技术的芯片互连布线方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：利用水流自组装技术，将待封装的芯片安装在目标衬底上形成阵列；步骤S02：对芯片阵列进行图像识别扫描，确定每个芯片的旋转误差；步骤S03：在芯片阵列上依次形成保护膜和介质层；步骤S04：根据旋转误差，计算出每个芯片引线接触孔的正确位置，并据此对介质层和保护膜进行引线接触孔开孔；步骤S05：进行接触孔金属填充以及布线金属层淀积；步骤S06：根据旋转误差，计算出芯片阵列的布线图形，并据此对布线金属层进行图案化，形成金属布线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少坚，陈寿面，彭娟，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31