金属凸点的制作方法与倒装芯片互连方法技术

本申请涉及金属凸点的制作方法与倒装芯片互连方法。其中，金属凸点的制作方法包括：在基底上形成种籽层；在所述种籽层上形成第一光刻胶图案，所述第一光刻胶图案暴露部分种籽层；刻蚀去除暴露于所述第一光刻胶图案外的种籽层，而后去除残余的第一光刻胶图案；形成第二光刻胶图案，所述第二光刻胶图案暴露所述种籽层；利用电化学沉积工艺在所述种籽层上电镀形成凸点下金属和金属凸点；去除所述第二光刻胶图案。一个实施例中，第二光刻胶图案的材料是SU8光刻胶。上述金属凸点的制作方法以及制得的上述金属凸点可很好地适用于超细间距且高度可调的倒装芯片互连工艺中。高度可调的倒装芯片互连工艺中。高度可调的倒装芯片互连工艺中。

【技术实现步骤摘要】
金属凸点的制作方法与倒装芯片互连方法


[0001]本申请属于半导体加工领域，尤其涉及一种金属凸点的制作方法与倒装芯片互连方法。

技术介绍

[0002]随着半导体工业的飞速发展，芯片封装正朝着引脚数不断增加，封装体积不断减小的趋势发展，而其中的关键技术就是凸点倒装焊工艺。因此，不可避免地倒装焊技术也面临着凸点不断变小、凸点密度不断变大的压力。芯片的倒装焊技术工艺过程包括凸点下金属化层制备、凸点制备、回流焊等主要工序，其中凸点的制备是整个封装方式实现的关键技术，它对其他的工艺步骤起着决定性的影响。通常凸点制备方式主要有：电化学沉积、钉头凸点法、金属掩膜蒸镀法、丝网印刷、植球法以及焊料喷射法等。
[0003]综合考虑凸点的尺寸、形状控制、凸点间距、生产效率与成本优势，借助先进的光刻技术，电化学沉积工艺是所有技术中能灵活控制凸点大小与间距且成本极低的凸点制备技术，且能满足目前超高密度（100μm以下球径）的凸点制备要求，具有极大的应用价值。
[0004]但是，高度集成化、高密度的趋势导致上述凸点制备工艺的良率低，工艺复杂、效率低。

技术实现思路

[0005]根据本申请的第一方面，提供一种金属凸点的制作方法，其包括：在基底上形成种籽层；在所述种籽层上形成第一光刻胶图案，所述第一光刻胶图案暴露部分种籽层；刻蚀去除暴露于所述第一光刻胶图案外的种籽层，而后去除残余的第一光刻胶图案；形成第二光刻胶图案，所述第二光刻胶图案暴露所述种籽层；利用电化学沉积工艺在所述种籽层上电镀形成凸点下金属和金属凸点；去除所述第二光刻胶图案。
[0006]上述金属凸点的制作方法可利用较厚（75
‑
85微米）的第二光刻胶图案作为介质层/牺牲层，用以限制后续电镀所形成金属凸点的方向和形貌，使得高度在150微米（μm）以内的金属凸点焊料都可以被调控生长，解决了焊料高度可调的问题。另外，利用电化学沉积工艺形成的凸点下金属和金属凸点的方向性强、质量高、均匀性好，从而解决了激光植球难的问题。
[0007]在上述金属凸点的制作方法中，先刻蚀去除部分区域的种籽层，而后利用电化学沉积工艺电镀形成凸点下金属和金属凸点，有利于减少工艺步骤，并提高了所得结构的优良率。
[0008]进一步的，在形成种籽层之前，先通过热氧化方法，在所述基底的表面生长氧化绝缘层。热氧化形成的上述氧化绝缘层可以防止下方的焊盘或电性结构发生不必要的电互
连。
[0009]进一步的，在热氧化之前，所述基底的表面设置有电极条、多个焊盘与多个连接导线，一个所述电极条连接多个焊盘，各个所述焊盘通过所述连接导线与所述电极条电连接。在后续的电化学沉积工艺中，通过在电极条上施加电压，即可将所述电压同时施加于多个焊盘。
[0010]进一步的，所述电极设置于所述基底的周侧。设置于基底周侧的电极可不影响中间区域芯片的设置，也方便后续将电极切割掉。
[0011]进一步的，所形成的种籽层包括第一种籽层和第二种籽层。
[0012]进一步的，所述第一种籽层的材质包括钛，所述第二种籽层的材质包括金或者铜。
[0013]进一步的，利用磁控溅射或者电子束蒸发工艺来形成所述第一种籽层和第二种籽层。
[0014]进一步的，所述形成第二光刻胶图案的步骤包括：旋涂第二光刻胶层；通过光刻工艺去除所述种籽层上方的第二光刻胶层，位于所述种籽层周侧的第二光刻胶层得以保留而形成第二光刻胶图案。
[0015]进一步的，所述第二光刻胶层与第二光刻胶图案的材料是SU8光刻胶。
[0016]进一步的，所述第二光刻胶图案的厚度是75微米到85微米。
[0017]进一步的，所述第二光刻胶图案的高度大于所述种籽层的高度，以在所述种籽层的上方形成容置空间。
[0018]进一步的，利用电化学沉积工艺电镀形成的凸点下金属完全位于所述种籽层上方的容置空间内；利用电化学沉积工艺电镀形成的金属凸点一部分位于所述种籽层上方的容置空间内，另一部分自所述容置空间露出。
[0019]进一步的，所述凸点下金属包括镍层。
[0020]进一步的，所述镍层的厚度是2.5
‑
3.5微米。
[0021]进一步的，所述金属凸点包括位于下层的金层或铜层以及位于上层的锡层。
[0022]进一步的，所述金层或铜层的厚度是300
‑
500纳米，所述锡层的厚度是90
‑
110微米。
[0023]进一步的，在去除所述第二光刻胶图案步骤之前，先执行回流工艺；通过所述回流工艺，露出所述容置空间的金属凸点部分会形成弧形凸点部。
[0024]进一步的，所述弧形凸点部呈球形或半球形。
[0025]进一步的，所述回流工艺的温度控制在130
‑
140℃之间，所述回流工艺的持续时间为50
‑
70分钟。
[0026]根据本申请的第二方面，提供一种倒装芯片互连方法，其包括：利用如前所述方法制作金属凸点；切割基底，形成独立的多个芯片；倒装芯片进行焊接，完成封装。
[0027]上述倒装芯片互连方法可利用较厚（75
‑
85微米）的第二光刻胶图案作为介质层/牺牲层，用以限制后续电镀所形成金属凸点的方向和形貌，使得高度在150微米（μm）以内的金属凸点焊料都可以被调控生长，解决了焊料高度可调的问题。另外，利用电化学沉积工艺
形成的凸点下金属和金属凸点的方向性强、质量高、均匀性好，从而解决了激光植球难的问题。
[0028]在上述倒装芯片互连方法中，先刻蚀去除部分区域的种籽层，而后利用电化学沉积工艺电镀形成凸点下金属和金属凸点，有利于减少工艺步骤，并提高了所得结构的优良率。
[0029]进一步的，在所述焊接的过程中，压力为400
‑
600牛；温度控制在105
‑
115℃。
[0030]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0031]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0032]图1为根据本申请实施例示出的一种金属凸点的制作方法的流程图。
[0033]图2至图10为根据本申请实施例示出的制作金属凸点的过程中所获得的各个中间结构的示意图。
具体实施方式
[0034]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0035]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属凸点的制作方法，其特征在于，包括：在基底上形成种籽层；在所述种籽层上形成第一光刻胶图案，所述第一光刻胶图案暴露部分种籽层；刻蚀去除暴露于所述第一光刻胶图案外的种籽层，而后去除残余的第一光刻胶图案；形成第二光刻胶图案，所述第二光刻胶图案暴露所述种籽层；利用电化学沉积工艺在所述种籽层上电镀形成凸点下金属和金属凸点；去除所述第二光刻胶图案。2.如权利要求1所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，在形成种籽层之前，先通过热氧化方法，在所述基底的表面生长氧化绝缘层。3.如权利要求2所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，在热氧化之前，所述基底的表面设置有电极条、多个焊盘与多个连接导线，一个所述电极条连接多个焊盘，各个所述焊盘通过所述连接导线与所述电极条电连接。4.如权利要求3所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述电极设置于所述基底的周侧。5.如权利要求1所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所形成的种籽层包括第一种籽层和第二种籽层。6.如权利要求5所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述第一种籽层的材质包括钛，所述第二种籽层的材质包括金或者铜。7.如权利要求6所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，利用磁控溅射或者电子束蒸发工艺来形成所述第一种籽层和第二种籽层。8.如权利要求1所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述形成第二光刻胶图案的步骤包括：旋涂第二光刻胶层；通过光刻工艺去除所述种籽层上方的第二光刻胶层，位于所述种籽层周侧的第二光刻胶层得以保留而形成第二光刻胶图案。9.如权利要求8所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述第二光刻胶层与第二光刻胶图案的材料是SU8光刻胶。10.如权利要求8所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述第二光刻胶图案的厚度是75微米到85微米。11.如权利要求8所述的金属凸点的制作方法，其特征在于，所述第二光刻胶图案的高度大于所述种籽层的高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，叶德好，王传智，储涛，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：