一种15μm铜厚的封装方法技术

本发明专利技术涉及一种15μm铜厚的封装方法，包括：钝化、溅射、涂胶、电镀、去胶、涂胶、电镀、去胶和回流。本发明专利技术优化了工艺流程，降低了封装成本，满足了电子产品的高度精微化，具有良好的应用前景；与常规8μm厚再布线相比，15μm铜厚满足走大电流的需求，能够快速散热；通常大功率芯片要求散热好，耐大电流，本发明专利技术使得此类芯片能够更好的应用于智能设备类产品。

A 15 u m copper thickness packaging method

【技术实现步骤摘要】
一种15μm铜厚的封装方法
本专利技术属于晶圆级芯片封装领域，特别涉及一种15μm铜厚的封装方法。
技术介绍
铜柱凸块主要由铜柱和锡银焊帽构成，铜柱部分具有延展能力，但不具备焊接性能，用以支撑凸块整体结构。8μm铜厚主要的工艺流程体现在：如图2所示，在晶圆(A)表面进行保护层(B)的制作，可使用聚酰亚胺材料，可通过旋涂、曝光显影来实现，再通过溅射方式在表面得(C)作为导电层，再涂覆光刻胶并通过曝光显影得到图形，再通过化学沉积的方式得到再布线层(D)，再涂覆光刻胶并通过曝光显影得到凸点图形，电化学沉积得到凸点(E)。流程如图1所示。8um铜厚主要用于实现再布线工艺，实现焊点的转移，但芯片大电流的需求促使铜层厚度的增加，但8μm铜厚中的关键工艺，光阻层胶厚的限制导致无法得到15μm高的铜层，8μm铜厚ECD的工艺导致无法保证铜表面的均匀性和表面形貌，因此仍需做进一步改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种15μm铜厚的封装方法，该方法优化了工艺流程，降低了封装成本，满足了电子产品的高度精微化，具有良好的应用前景；与常规8μm厚再布线相比，15μm铜厚满足走大电流的需求，能够快速散热；通常大功率芯片要求散热好，耐大电流，使得此类芯片能够更好的应用于智能设备类产品。本专利技术提供了一种15μm铜厚的封装方法，包括：(1)在晶圆表面涂覆聚酰亚胺再钝化层；(2)在再钝化层表面溅射Ti阻挡层和Cu种子层；(3)使用AZP4620光刻胶，经烘烤、曝光、显影，得到再布线图形；(4)通过ECD电镀15μm铜厚，其中，采用的电镀液为SC28铜电镀液；在电镀后去除光阻材料；(5)使用JSRTHB151N光刻胶，经曝光、显影，得到凸点图形；(6)电镀铜、锡形成铜锡柱；使用KS3504去胶液，进行去胶并腐蚀掉图形外的溅射钛铜层，得到凸点；(7)最后将电镀的锡回流成球形，即可。所述步骤(3)中的烘烤温度为90℃，烘烤时间为30min。所述步骤(3)中的曝光具体为在1700mJ下曝光。所述步骤(3)中的显影在KS5700中显影，显影时间为4min。所述步骤(4)中的SC28铜电镀液的组成为：铜25-30g/L，硫酸200-300g/L，氯离子40-50mg/L，光亮剂MD5-6ml/L，平整剂LO3-5ml/L。所述步骤(4)中的电镀使用的电流密度为4ASD。有益效果本专利技术优化了工艺流程，降低了封装成本，满足了电子产品的高度精微化，具有良好的应用前景；与常规8μm厚再布线相比，15μm铜厚满足走大电流的需求，能够快速散热；通常大功率芯片要求散热好，耐大电流，本专利技术使得此类芯片能够更好的应用于智能设备类产品。附图说明图1为8μm铜厚的工艺流程；图2为8μm铜厚的结构示意图；其中，A为晶圆，B为保护层，C为导电层，D为再布线层，E为凸点；图3为本专利技术的钝化示意图；图4为本专利技术的溅射示意图；图5为本专利技术的再布线示意图；图6为本专利技术的电镀15μm铜厚示意图；图7为本专利技术的电镀凸点示意图；图8为本专利技术的去胶示意图；图9为本专利技术15μm铜厚的结构示意图；图10为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例11)聚酰亚胺(polyimide)再钝化层涂覆工艺聚酰亚胺(polyimide)光致抗蚀剂具有突出的耐热性，卓越的力学性能，绝缘性和抗蚀性。通过旋涂、前烘、光刻、显影及固化工艺，在圆片表面形成聚酰亚胺再钝化层，可以起到绝缘、抗蚀、缓冲应力及平坦化的作用。同时PI层本身具有的防护功能和应力缓冲功能很大程度的提高了产品结构可靠性；在晶圆表面涂覆PI，保护芯片表面不受应力破坏，并使芯片表面更加平坦，有利于提高后续电镀工艺的均匀性和结合力。如图3所示，在此步骤中，聚酰亚胺在300mJ的光强下进行曝光，使用KS5400显影液(上海飞凯光电)去胶25s，再在250℃下固化2h。2)多层金属溅射镀膜工艺-SPT通过多层金属溅射镀膜工艺引入Ti阻挡层和Cu种子层，并利用先进等离子刻蚀工艺对多余的金属氧化层进行腐蚀而原Al垫基本无损伤。为满足可靠性要求，在凸点面积进一步缩小的情况下，溅射金属层高度和刻蚀规格也作了进一步的优化。如图4所示，在此步骤中，先进行刻蚀200A，去除表面氧化层，再溅射0.1umTi和0.4umCu。3)高分辨光刻再布线工艺-PR采用高分辨光刻胶配合先进的旋涂烘焙技术和高灵敏光刻显影技术，既保证了在晶圆表面形成严整清晰的图形又不会残存光刻胶或者过度显影，从而保证了后续再布线的高质量和有效连接。如图5所示，在此步骤中，使用AZP4620光刻胶(上海函泰电子)，在涂胶后在90℃下烘烤30min，1700mJ下曝光，再在KS5700(上海飞凯光电)中进行显影4min，得到再布线图形，此胶为过渡材料，电镀后去除。4)电镀重新布线工艺-ECD通过筛选高分辨率的光阻材料，形成清晰的光刻图形；选用高润湿性镀液，电镀形成清晰、一致的重新布线层，从而使设计更加灵活，或者在一定条件下，将传统的打线产品直接转化为WLCSP倒装产品，提升了产品适应性。通常再布线铜厚8um，为满足越来越多客户的大电流要求，本实施例开发了15um的厚铜工艺，主要通过降低电流密度(4ADS)和调整电镀程序的方式来实现。如图6所示，在此步骤中，使用SC28铜镀液代替SC40铜镀液，并通过降低电镀速率有效地提升了镀层均匀性，电镀时使用的电流密度为4ASD。在电镀后去除光阻材料。SC28铜电镀液的成分及含量如下：铜28g/L，硫酸200g/L，氯离子40mg/L，光亮剂MD5ml/L，平整剂LO3ml/L。5)高分辨光刻凸点工艺-PR相比第一次光阻胶层，此步骤要求110um左右的厚胶来满足高的电镀。如图7所示，在此步骤中，使用JSRTHB151N光刻胶(上海怡康化工)来实现厚胶工艺，在1000mJ下曝光，再在KS5300(上海飞凯光电)中进行显影4min，得到凸点图形，此胶为过渡材料，电镀后去除。6)电镀后去胶技术-ECD电镀完成后,通过去胶液去除圆片表面用来限定电镀位置的光刻胶。CopperPillar采用厚胶工艺(110微米胶厚)，去胶难度较大，选择合适的去胶液，采用粗槽及净槽两次去胶，可以达到完全去胶干净的要求。如图8所示，在此步骤中，使用KS3504去胶液(上海飞凯光电)在35℃下去胶10min完成去胶，并腐蚀掉图像外的溅射钛铜层，得到凸点。7)回流成球技术-Reflow运用锡金属熔化成球的物理特点，加上合适的助焊剂，合理地设计回流升温/降温的曲线，使锡块在略高于其熔点的温度快速熔化成球状，降温定形，最终形成设计所需高度的铜锡柱。在此步骤中，使用NCX5003助焊剂(苏州美丰电子)，参数如下表。回流后使用KS3504(上海飞凯光电)清洗30min，去除助焊剂得到球形凸点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种15μm铜厚的封装方法，包括：(1)在晶圆表面涂覆聚酰亚胺再钝化层；(2)在再钝化层表面溅射Ti阻挡层和Cu种子层；(3)使用AZ P4620光刻胶，经烘烤、曝光、显影，得到再布线图形；(4)通过ECD电镀15μm铜厚，其中，采用的电镀液为SC28铜电镀液；在电镀后去除光阻材料；(5)使用JSR THB151N光刻胶，经曝光、显影，得到凸点图形；(6)电镀铜、锡形成铜锡柱；使用KS3504去胶液，进行去胶并腐蚀掉图形外的溅射钛铜层，得到凸点；(7)最后将电镀的锡回流成球形，即可。

【技术特征摘要】
1.一种15μm铜厚的封装方法，包括：(1)在晶圆表面涂覆聚酰亚胺再钝化层；(2)在再钝化层表面溅射Ti阻挡层和Cu种子层；(3)使用AZP4620光刻胶，经烘烤、曝光、显影，得到再布线图形；(4)通过ECD电镀15μm铜厚，其中，采用的电镀液为SC28铜电镀液；在电镀后去除光阻材料；(5)使用JSRTHB151N光刻胶，经曝光、显影，得到凸点图形；(6)电镀铜、锡形成铜锡柱；使用KS3504去胶液，进行去胶并腐蚀掉图形外的溅射钛铜层，得到凸点；(7)最后将电镀的锡回流成球形，即可。2.根据权利要求1所述的一种15μm铜厚的封装方法，其特征在于：所述步骤(3)中的烘烤温度为90℃，烘烤时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：于政，方梁洪，罗立辉，彭祎，
申请(专利权)人：宁波芯健半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33