形成焊点的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种形成焊点的方法，包括以下步骤：在半导体表面的触点上形成焊料层；利用一模板在所述焊料层顶部添加助焊剂，所述模板具有对准所述焊料层而形成的开孔并且仅在开孔范围进行助焊剂的添加；以及对所述焊料层表面进行回流以形成所述焊点。本发明专利技术还提供一种采用以上方法的设备。采用本发明专利技术的技术方案，现有简单的工艺流程未作大的更改，同时又可形成了底部柱状、顶部半球形的焊点，达到提高焊点高度并减小焊点间距，进而增加封装密度的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体集成电路的制造，尤其涉及一种用于集成电路封装的 形成焊点的方法和装置。
技术介绍
随着半导体器件尺寸的持续减小以及器件封装密度的持续增加，半导体器件 的封装技术正变得越来越重要，从而包括将半导体器件连接到周围电路的诸如焊点 的金属触点的金属互连也变得更重要。互连轨迹和网络的增加导致诸如铜的低阻金属的应用，这进一步促进了倒装 晶片封装的开发。倒装晶片技术使用形成在半导体器件焊点上的凸点(通常包含铅 /锡焊料，故又称为焊点)，并通过该凸点直接与封装介质(通常为陶瓷或塑料等 有机介质)互连。如图1所示，图1示出了通过现有技术的方法所形成焊点的截面图。在传统的形成焊点的方法中，半导体表面10具有金属的触点12,而半导体表面由钝化层 14保护。钝化层14中产生一开口以暴露触点12的表面。在钝化层14上沉积焊点 下金属(UBM)层16。随后，沉积光阻层(未示出)并对其进行曝光和显影以对 准触点12形成开口。在开口中形成粘结层18并在其上电镀焊料，随后将光阻层剥 离和蚀刻以形成焊料层(未示出)。在整个焊料层上涂覆助焊剂，并在诸如氮气环 境中进行回流操作以使焊料层熔化。最后形成球形的焊点20。根据应力模拟，焊点越高，其剪切应变也越高，因此期望使用较高的焊点已 产生更好的应力电阻。但是随着焊点高度的增加，其尺寸和间距也相应增加。尤其 是对于球形的焊点，其尺寸和间距的增加使得器件封装密度的增加受到限制。因此， 现有技术中产生了柱形的焊点。如Rinne的美国专利No.6492197以及美国专利申请(公开号US2005/0017376) 都揭示了一种形成焊点的方法，其中使用多种不同熔点的焊料以形成柱形焊点。如Jin Yonggang靳永刚等人的美国专利No.6940169以及美国专利申请(公开 号US2005/0077624)也都揭示了一种焊点的结构及其形成方法，其中采用了铜柱 结构。然而，在以上所揭示的技术方案中，虽然釆用了柱形的焊点结构，从而增加 了器件封装密度，但是其中需要增加光阻层厚度，并且整个工艺流程变得复杂。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术的缺陷，提供了一种简单的形成焊点的流程，以形 成柱形焊点。根据本专利技术的一个方面，提供一种形成焊点的方法，包括以下步骤在半导 体表面的触点上形成焊料层；利用一模板在所述焊料层顶部添加助焊剂，所述模板具有对准所述焊料层而形成的开孔并且仅在开孔范围进行助焊剂的添加；以及对所 述焊料层表面进行回流以形成所述焊点。较佳地，在上述形成焊点的方法中，所述在半导体表面的触点上形成焊料层 的步骤包括在所述半导体表面和所述触点的表面上形成钝化层；在所述钝化层上 沉积焊点下金属层；在所述焊点下金属层表面沉积光阻层；在对准所述触点的位置 对所述光阻层进行曝光和显影以形成一开口；在所述开口内涂覆焊料以形成焊料 层；剥离所述光阻层；以及对所述焊点下金属层进行蚀刻。较佳地，在上述形成焊点的方法还包括在形成焊料层之前对所述触点进行清 洗的步骤。较佳地，在上述形成焊点的方法还包括在形成所述焊点后清除助悍剂的步骤。 较佳地，在上述形成焊点的方法中，所述开孔的直径小于所述焊料层的顶部 的直径。较佳地，所述模板和所述半导体表面设有多个位置相对应的通孔，通过读取 对应通孔的对准图形并比较所述对准图形和预定图形来将所述开孔对准所述焊料曰 乂石o较佳地，在上述形成焊点的方法中，所述模板为金属模板或非金属模板。 较佳地，在上述形成焊点的方法还包括通过电镀法形成所述焊点下金属层和 所述焊料层之间粘结层的步骤。较佳地，在上述形成焊点的方法还包括在所述光阻层上涂覆所述焊料层的步骤。根据本专利技术的另一方面，还提供一种形成焊点的设备，包括焊料层形成装 置，用于在半导体表面的触点上形成焊料层；助焊剂添加装置，用于在所述焊料层 顶部添加助焊剂的装置，包括一模板，其具有对准所述焊料层而形成的开孔并且仅 在开孔范围进行助焊剂的添加；以及回流装置，用于对所述焊料层表面进行回流以 形成所述焊点的装置。采用本专利技术的技术方案，现有简单的工艺流程未作大的更改，同时又可形成 了底部柱状、顶部半球形的焊点，达到提高焊点高度并减小焊点间距，进而增加封 装密度的效果。附图说明图1示出了通过现有技术的方法所形成焊点的截面图。 图2示出了根据本专利技术实施例形成焊点的流程图。 图3示出了根据本专利技术实施例进行助焊剂涂覆的示意图。 图4示出了通过本专利技术的方法所形成焊点的截面图。 图5示出了根据本专利技术实施例形成焊点的设备的框图。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术的实施例，其中附图中类似的结构采用相同 的标号。形成焊点的方法根据本专利技术的实施例，结合附图2-3，描述一种形成焊点的方法。其中图2 示出了根据本专利技术实施例形成焊点的流程图；图3示出了根据本专利技术实施例进行助 焊剂涂覆的示意图。步骤102:在半导体表面IO和及其上触点12的表面上形成钝化层14，其中在形成钝化层之前，可对触点12的暴露表面进行清洗，如原位溅射法；另外，钝 化层14可采用现有技术所熟知的各种钝化层材料，如SIN，SION,聚酰亚胺，聚丙环丁稀，PBO。步骤104:在钝化层14上形成开口以暴露触点12，并沉积焊点下金属(UBM) 层16，其中UBM层16可通过电镀方式或物理涂层法进行沉积并可包含铬或钛的 阻挡层，并且UBM层16的厚度较佳为4000埃。此外，还可根据实际需要采用其 他的厚度。步骤106:在UBM层16上沉积光阻层(未示出)；其中光阻层可采用正或 负抗蚀剂、液体或干抗蚀剂，其厚度较佳为60微米。此外，还可根据实际需要采 用其他的厚度。步骤108:在对准触点12的位置对光阻层进行曝光和显影以图案化形成一开 口，此开口暴露UBM层16;其中该开口的形状可根据焊点所需形状来选定。步骤110:在所暴露的UBM层16上沉积粘结层18，其中如本领域所熟知， 该层又称为种子层，也可通过电镀方式沉积；同时，在特定情况下，该层可省略， 或者如替换使用铝，镍和铜的复合层或钛，镍和铜的复合层等复合层。步骤112:在所述开口内填充焊料以形成焊料层20，同时可将焊料涂覆在光 阻层上；其中焊料可采用本领域所熟知的各种材料，如铅、锡、各类合金或各种金 属化合物等。在本专利技术的实施例中，为了简化流程，可采用单一材料的焊料。步骤114:在UBM层16上剥离图案化的光阻层，并对UBM层进行蚀刻。至此，在半导体表面IO的触点12上形成了焊料层20，如果仅在所述光阻层 的开口内填充焊料，则焊料层20呈柱形；如果还将焊料涂覆在光阻层上，则焊料 层20呈蘑燕形。这里需要说明的是，以上仅示例性描述形成焊料层的流程，还可 以采用本领域熟知的其他形成焊料层的方式，如在其中添加若干附加层或采用其他 本领域熟知的替换材料，这都在本专利技术的范围之内。步骤116:利用一模板22在焊料层20顶部添加助焊剂24 (或助焊胶)，该 模板具有对准焊料层20而形成的开孔26并且仅在开孔26的范围进行助焊剂24 的添加。在一个实施例中，开孔26的直径小于焊料层20顶部的直径28。而对于 模板26，可采用金属或非金属材料制成。在具体操作中，可将该模板22固定以将 开孔26对准焊料层20，同时将助焊剂置于模板22上而以刮涂方式进行助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成焊点的方法，包括以下步骤：在半导体表面的触点上形成焊料层；利用一模板在所述焊料层顶部添加助焊剂，所述模板具有对准所述焊料层而形成的开孔并且仅在开孔范围进行助焊剂的添加；以及对所述焊料层表面进行回流以形成所述焊 点。

【技术特征摘要】
1. 一种形成焊点的方法，包括以下步骤在半导体表面的触点上形成焊料层；利用一模板在所述焊料层顶部添加助焊剂，所述模板具有对准所述焊料层而形成的开孔并且仅在开孔范围进行助焊剂的添加；以及对所述焊料层表面进行回流以形成所述焊点。2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述在半导体表面的触点上形成焊料层的步骤包括在所述半导体表面和所述触点的表面上形成钝化层；在所述钝化层上沉积焊点下金属层； 在所述焊点下金属层表面沉积光阻层；在对准所述触点的位置对所述光阻层进行曝光和显影以形成一开口 ； 在所述开口内涂覆焊料以形成所述焊料层； 剥离所述光阻层；以及 对所述焊点下金属层进行蚀刻。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括在形成焊料层之前对 所述触点的表面进行清洗的步骤。4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述焊点后清 除助焊剂的步骤。5. 如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳永刚，王津洲，吴明鸿，李润领，马振利，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]